结构设计与概念设计

刘林

吉林省白城市大安市建筑设计院有限责任公司 吉林白城 131300

1 结构设计的重要概念

（1）结构设计不是被动的配合，它不仅是一门专业技术更是一门艺术。而且结构设计没有唯一解只有通过不断的探索去寻求相对的最优解。

（2）结构设计它不仅满足规范规程要求，而且要具体工程具体分析对待，在某些设计中仅按规范要求对截面设计是不够的，例如：承托上部墙或柱的转换梁，其剪压比和受剪承载力比一般框架梁严格，纵向钢筋应比计算所需要的富余一些；受力较敏感或施工操作中钢筋位置下移对承载力影响较大的悬挑梁和挑阳台及挑梁板，其纵向钢筋应比计算所需要的多一些。

（3）结构设计的设计基准期与设计使用年限相混，结构设计基准期是指为确定可变作用及与时间有关系的材料性能等取值而选用的时间参数，他不等同于建筑结构的设计使用年限，也不等同于建筑结构的寿命，一般规范所采用的设计基准期为50年，他是设计时作为考虑荷载的统一参数，设计使用年限指设计规范规定的结构或结构构件不需要进行大修即可达到其预定目的使用年限，指房屋在正常设计，正常施工，正常使用和一般维修下所应达到的使用年限。

（4）抗震结构设计中不重视概念整体性及多道防线，我们进行抗震设计目标是使整体结构能发挥耗消掉地震的能量，使结构安全，而地震时能量都集中在极少数薄弱部位，导致结构及早破坏因此在设计中应避免出现薄弱部位。现在抗震设计方法前提之一是假定整体结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下才能对多遇地震进行结构计算，并采取抗震构造措施，或采用动力时程分析进行验算，试图达到罕遇地震作用下结构不至于倒塌的目的，因此在设计中应立求结构简单、规则、均匀、对称，达到结构整体性强，刚度合理满足抗震设计的“三个水准”和“二阶段”。

（5）结构设计中认为钢筋混凝土构件的混凝土强度等级越高越好是一个错误概念。众所周知，混凝土强度越高水泥用量越多，当今多采用商品混凝土，泵送浇筑，混凝土水灰比和塌落度大，在现浇梁、板和墙构件普遍产生可见裂缝，原因就是如此，因此新《高层建筑混凝土结构技术规程》3.2.2对抗震设计时的混凝土强度等级也有规定。

2 概念设计

（1）概念设计是通过无数次的事故分析，国内外震害分析，模拟实验的定量定性分析以及长期以来国内外设计与使用经验分析，归纳，总结出来的。而这些原则规定与方法往往是基础性、整体性、全局性和关键性的。

（2）概念设计是结构设计人员运用所掌握的科学知识和经验从宏观上决定结构设计的基本问题，要做好概念设计应掌握理解多方面知识：结构方案要根据建筑使用功能，地理环境，房屋高度，施工技术条件，材料供应情况，有无抗震设防，选择合理的结构类型；竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点，传递途径，结构破坏的机制和过程以加强结构的关键部位和薄弱环节；建筑结构的整体性，承载力和刚度在平面内及沿高度均匀分布，避免突变和应力集中；预估和控制各类结构及构件塑性较可能出现的部位和范围；抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构，并且有多道防线；地基变形对上部结构影响，地基基础与上部结构协同工作的可能性；各类结构材料的特性及其受温度变化的影响；非结构构件对主体结构抗震产生的有力和不利影响；要协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠等等。

（3）必须重视概念设计，在多高层建筑中特别是高层建筑由于建筑结构的复杂性，发生地震时地震动的方向的不确定性，人们对地震时结构响应认识的局限性和模糊性，高层结构计算尤其是抗震分析计算的不精确性，材料性能与施工安装时的变异性以及其它的不可预测的因素，致使设计计算结果可能与实际相差很大，甚至有些作用效应至今还无法定量计算出来，因此在设计中虽然分析计算是必须的，也是设计重要依据，但仅此往往不能达到预期设计目标，从某种意义上讲概念设计甚至比分析计算更为重要。

（4）概念设计的宗旨就是在特定空间形式、功能和地理环境条件下，以结构工程师自身确定的理想承载力、刚度和延性为主导目标，用整体构思来设计各部分有机相连的结构总体系，并能有意识的利用和发挥，结构总体系和主要分体系以及分体系与构件之间的最佳受力特征与协调关系。

3 结构设计与概念设计

相比，结构设计属于定量，概念设计属于定性，概念设计是从全局出发综合建筑物的功能、特点、结构安全、建筑场地、周围环境等因素确定结构体系、基础形式等项目的过程，而结构设计是以概念设计确定的项目为基础，依据掌握的科学知识、软件的计算分析结果以及构造的规定进行最终设计。通过参加工作以来多年的实践经验总结：设计者只有在设计工程中加强对结构设计和概念设计的重视，才能成为一个合格的设计师。