概念設計在建筑結構設計中的運用

【摘要】 運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。

【關鍵詞】 概念設計；建筑結構

【中圖分類號】 TB482.2

【文獻標識碼】 B

【文章編號】 1005-1074(2008)08-0288-01

隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高，對建筑結構設計也提出了更高的要求。概念設計一般指不經數值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中，依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。

有的設計人員用多、高層結構三維空間分析程序來計算底層框架，還人為的布置一些抗震墻，即不能滿足樓層間的合理剛度比，也不能正確地反映底層框架在地震時受力狀態。問題在于結構概念不明確，沒考慮這兩種結構體系的差異。軟件的選擇和使用不當，造成危害是不容忽視的。然而避免這種情況，概念設計的思想不妨是個好方法。

運用概念設計的思想，也使得結構設計的思路得到了拓寬。傳統的結構計算理論的研究和結構設計似乎只關注如何提高結構抗力，以至混凝土的等級越用越高，配筋量越來越大，造價越來越高。結構工程師往往只注意到不超過最大配筋率，結果肥梁、胖柱、深基礎處處可見。以抗震設計為例，一般是根據初定的尺寸、砼等級算出結構的剛度，再由結構剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結構剛度越大，地震作用效應越大，配筋越多，剛度越大，地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結構的剛度，反而使地震作用效應增強。

概念設計的思想被越來越多的結構工程師所接受，并將在結構設計中發揮越來越大的作用。然而現在的高校教學中，往往只重視單獨構件和孤立的分體系的力學概念講解。尤其在專業課教學中，單項計算練習居多，綜合練習偏少，并著重體現在考題中，使得相當部分學生養成只知套用公式解題的習慣。但由于計算機設計過程的屏蔽，手算過程訓練程度的削弱，造成學生產生一定依賴性，結果綜合運用能力下降，整體結構體系概念模糊。這些對于培養具有創造力、未來的工程師是相當不利的。

在不斷的結構設計研究與實踐中，人們積累了大量有益的經驗，并體現在設計規范、設計手冊、標準圖集等等。隨著計算機技術和計算方法的發展，計算機及其結構程序在結構工程中得到大量地應用，每個設計單位都在為徹底甩掉圖板而做努力。結果給部分結構工程師造成一種錯覺，覺得結構設計很簡單，只需遵循規范、手冊、圖集，等待建筑師給出一個空間形成的方案(非結構的)，使用計算機，然后設法去完成它，自己只不過是一個東拼西湊的計算機畫圖匠而已。這不僅不能有效地運用他們的知識、精力和時間，而且還會與建筑師的交流中產生分歧與矛盾。

我國結構計算理論經歷了經驗估算，容許應力法，破損階段計算，極限狀態計算，到目前普遍采用的概率極限狀態理論等階段?，F行的《建筑結構設計統一標準》則采用以概率理論為基礎的結構極限狀態設計準則，以使建筑結構的設計得以符合技術先進、經濟合理、安全適用。概率極限狀態設計法更科學、更合理。但該法在運算過程中還帶有一定程度的近似，只能視作近似概率法。作為結構工程師不應盲目的照搬照抄規范，應該把它作為一種指南、參考，并在實際設計項目中作出正確的選擇。這就要求結構工程師對整體結構體系與各基本分體系之間的力學關系有透徹的認識，把概念設計應用到實際工作中去。

任何一個建筑設計方案，都會對具體的結構設計產生影響，而有限的結構設計技術水平又制約著建筑設計層次。因此，在做建筑設計的過程中，建筑師應具備有一定的結構方面基礎，能與結構設計適當結合，相互調協，使二者相統一，才能創作出真正優秀的建筑設計作品。

總之，概念設計必然會成為今后結構設計的主流思想，這就讓我們來共同學習、發展它吧，為結構設計的發展作出應有的貢獻。