建筑结构设计中的概念设计及结构措施

张立春

（中土大地国际建筑设计有限公司，河北 石家庄 050021）

1 建筑结构概念设计的要点分析

概念设计指的是在正式采用建筑结构设计方案之前，分析设计方案的合理性，并对实际施工过程中可能出现的问题进行预判和分析，并通过优化设计方案的措施来减少问题的影响或发生的概率。结构概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确力学分析或在规范中难以规定的问题中，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。由此可见，概念设计是在建筑工程项目整体基础上而建立的，其体现出了设计人员对于结构设计的理解程度，从而起到优化设计、减少问题发生概率的效果。而在进行建筑结构设计时，概念设计理念可以帮助设计人员充分在设计成果当中体现其设计追求和思想，其可以在虚拟的环境下帮助设计人员分析设计方法的合理与否。而从概念设计的角度来看，设计人员的概念设计水平不仅可以具体体现在最终的设计成果上，更能隐性的表达出设计者对于设计工作的认识及领悟，体现了设计者的思想意识形态。

国内外历次大地震和风灾的经验教训使人们越来越认识到建筑设计阶段中概念设计的重要性。尤其是结构抗震概念设计对结构的抗震性能将起决定性的作用。高层建筑设计尤其是在高层建筑抗震设计中，应当非常重视概念设计。这是因为高层建筑结构的复杂性，发生地震时震动的不确定性，人们对地震时结构响应认识的局限性与模糊性。

设计中不能陷入只凭计算的误区。若结构严重不规则，整体性差，则仅按结构设计计算水平，难以保证结构的抗震，抗风性能，尤其是抗震性能。所以概念设计在结构设计中尤为重要。概念设计实际上是通过无数的事故分析，历年来国内外震害分析，模型试验的定量定性分析以及长期以来国内外的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 结构措施分析

从某种意义来看，结构措施的应用取决于概念设计理念的体现，这也意味着概念设计在建筑结构设计中起到了不可替代的作用价值。但是，概念设计的应用需要将多项因素有机结合在一起，并通过合理的结构措施优化概念设计，完善建筑结构的受力体系，避免出现结构变形的现象。

2.1 合理选取结构体系

结构体系是建筑工程项目的关键因素，而通过概念设计的方式对结构体系进行完善的关键在于如何提升各项要素的契合度，既要确保各项要素有机结合，又要发挥出一加一大于二的效果。在构建结构体系的过程中，需要充分尊重基本的物理学原理，且通过合理的结构措施手段应用来提高各个关键结构部位的牢固性和使用寿命。同时，设计人员需要关注外部因素对建筑结构质量及寿命的影响。

2.2 优化平面及竖向布置

平面布置力求简单，规则，对称，避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼电梯间；避免楼电梯间偏置，以免产生扭转的影响。竖向布置尽量避免外挑，内收也不宜过多，过急，力求刚度均匀渐变，避免产生变形集中。

2.3 承载力、刚度均匀，避免突变

结构承载力，变形能力和刚度要均匀连续分布，适应结构的地震反应要求。某一部位过强，过刚也会使其他楼层形成相对薄弱环节而导致破坏。顶层，中间层取消部分墙柱形成大空间层后，要调整刚度并采取构造加强措施。底层部分剪力墙变为框支柱或取消部分柱子后，比上层刚度削弱更为不利，应专门考虑抗震措施。

2.4 多道防线

在设计上和构造上实现多道设防。如框架结构采用强柱弱梁设计，梁屈服后柱应能保持稳定；框架一剪力墙结构设计成连梁首先屈服，然后是墙肢，框架作为第三道防线；剪力墙结构通过构造措施保证连梁先屈服，并通过空间整体性形成高次超静定等。

2.5 强剪弱弯、强节点弱构件

构件设计应采取有效措施防止脆性破坏，保证构件有足够的。脆性破坏指剪切，锚固和压碎等突然而无事先警告的破坏形式。设计是应保证抗剪承载力大于抗弯承载力，按“强剪弱弯”的方针进行配筋。为提高构件的抗剪和抗压能力，加强约束箍筋是有效措施

2.6 重视建筑结构设计的本质

尽管概念设计对于建筑物的优化效果较为明显，尤其是在提高建筑外观的美观性方面，但建筑结构设计的本质依然为保证建筑物稳定性为基础，若建筑物的稳定性不足，则不仅会面临较大的安全隐患，更会降低建筑自身的实用价值。因此，设计人员需要应用具有稳定性特征的结构措施，并通过由点及面的方式，来促使建筑整体的承载力提升。

3 结语

概念设计的思想被越来越多的结构工程师所接受，并将在结构设计中发挥越来越大的作用。由于计算机设计过程的屏蔽，手算过程训练程度的削弱，造成结构设计人员产生一定依赖性，结果综合运用能力下降，整体结构体系概念模糊。这些对于培养具有创造力的工程师是相当不利的。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。推广概念设计思想是一种有效的办法。