建筑結構設計中的概念設計及結構措施

張立春

（中土大地國際建筑設計有限公司，河北 石家莊 050021）

1 建筑結構概念設計的要點分析

概念設計指的是在正式采用建筑結構設計方案之前，分析設計方案的合理性，并對實際施工過程中可能出現的問題進行預判和分析，并通過優化設計方案的措施來減少問題的影響或發生的概率。結構概念設計一般指不經數值計算，尤其在一些難以作出精確力學分析或在規范中難以規定的問題中，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。由此可見，概念設計是在建筑工程項目整體基礎上而建立的，其體現出了設計人員對于結構設計的理解程度，從而起到優化設計、減少問題發生概率的效果。而在進行建筑結構設計時，概念設計理念可以幫助設計人員充分在設計成果當中體現其設計追求和思想，其可以在虛擬的環境下幫助設計人員分析設計方法的合理與否。而從概念設計的角度來看，設計人員的概念設計水平不僅可以具體體現在最終的設計成果上，更能隱性的表達出設計者對于設計工作的認識及領悟，體現了設計者的思想意識形態。

國內外歷次大地震和風災的經驗教訓使人們越來越認識到建筑設計階段中概念設計的重要性。尤其是結構抗震概念設計對結構的抗震性能將起決定性的作用。高層建筑設計尤其是在高層建筑抗震設計中，應當非常重視概念設計。這是因為高層建筑結構的復雜性，發生地震時震動的不確定性，人們對地震時結構響應認識的局限性與模糊性。

設計中不能陷入只憑計算的誤區。若結構嚴重不規則，整體性差，則僅按結構設計計算水平，難以保證結構的抗震，抗風性能，尤其是抗震性能。所以概念設計在結構設計中尤為重要。概念設計實際上是通過無數的事故分析，歷年來國內外震害分析，模型試驗的定量定性分析以及長期以來國內外的設計與使用經驗分析，歸納，總結出來的。而這些原則，規定與方法往往是基礎性，整體性，全局性和關鍵性的。

2 結構措施分析

從某種意義來看，結構措施的應用取決于概念設計理念的體現，這也意味著概念設計在建筑結構設計中起到了不可替代的作用價值。但是，概念設計的應用需要將多項因素有機結合在一起，并通過合理的結構措施優化概念設計，完善建筑結構的受力體系，避免出現結構變形的現象。

2.1 合理選取結構體系

結構體系是建筑工程項目的關鍵因素，而通過概念設計的方式對結構體系進行完善的關鍵在于如何提升各項要素的契合度，既要確保各項要素有機結合，又要發揮出一加一大于二的效果。在構建結構體系的過程中，需要充分尊重基本的物理學原理，且通過合理的結構措施手段應用來提高各個關鍵結構部位的牢固性和使用壽命。同時，設計人員需要關注外部因素對建筑結構質量及壽命的影響。

2.2 優化平面及豎向布置

平面布置力求簡單，規則，對稱，避免應力集中的凹角和狹長的縮頸部位；避免在凹角和端部設置樓電梯間；避免樓電梯間偏置，以免產生扭轉的影響。豎向布置盡量避免外挑，內收也不宜過多，過急，力求剛度均勻漸變，避免產生變形集中。

2.3 承載力、剛度均勻，避免突變

結構承載力，變形能力和剛度要均勻連續分布，適應結構的地震反應要求。某一部位過強，過剛也會使其他樓層形成相對薄弱環節而導致破壞。頂層，中間層取消部分墻柱形成大空間層后，要調整剛度并采取構造加強措施。底層部分剪力墻變為框支柱或取消部分柱子后，比上層剛度削弱更為不利，應專門考慮抗震措施。

2.4 多道防線

在設計上和構造上實現多道設防。如框架結構采用強柱弱梁設計，梁屈服后柱應能保持穩定；框架一剪力墻結構設計成連梁首先屈服，然后是墻肢，框架作為第三道防線；剪力墻結構通過構造措施保證連梁先屈服，并通過空間整體性形成高次超靜定等。

2.5 強剪弱彎、強節點弱構件

構件設計應采取有效措施防止脆性破壞，保證構件有足夠的。脆性破壞指剪切，錨固和壓碎等突然而無事先警告的破壞形式。設計是應保證抗剪承載力大于抗彎承載力，按“強剪弱彎”的方針進行配筋。為提高構件的抗剪和抗壓能力，加強約束箍筋是有效措施

2.6 重視建筑結構設計的本質

盡管概念設計對于建筑物的優化效果較為明顯，尤其是在提高建筑外觀的美觀性方面，但建筑結構設計的本質依然為保證建筑物穩定性為基礎，若建筑物的穩定性不足，則不僅會面臨較大的安全隱患，更會降低建筑自身的實用價值。因此，設計人員需要應用具有穩定性特征的結構措施，并通過由點及面的方式，來促使建筑整體的承載力提升。

3 結語

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。由于計算機設計過程的屏蔽，手算過程訓練程度的削弱，造成結構設計人員產生一定依賴性，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的工程師是相當不利的。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。打破建筑結構設計中的墨守成規，充分發揮結構工程師的創新能力，是相當必要的。推廣概念設計思想是一種有效的辦法。