建筑结构中的概念设计探析
【摘要】本文通过对结构概念设计阐述的意义与分析依据,并从设计原理、方案、运用三方面对建筑结构概念设计进行了多角度的分析。以此,并在概念设计中体现了重要的作用及指导意义。
【关键词】概念设计；重要性；问题；原则
1 建筑结构中概念设计的简述
随着科术迅速发展，计算机结构程序全面应用，给建筑结构工程师们带来了极大方便，大大提高了设计的效率和质量。但同时也养成了很多设计人员一味地依赖计算机，认为结构设计很简单，只需要按照规范、图集，通过电脑软件计算就可以完成，设计人员成了不过是东拼西凑的计算机画匠而已，对计算的结果也判断正误，规范与软件之间的差异更是不了解；对如何加强结构的整体性、合理性、经济性更是没有概念。然而建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式协同工作，并非只是脱离总的结构体系的单独构件，结构工程师要自觉在特定的建筑空间中用整体概念来设计结构的总体方案，并能有意识地利用整体结构体系与各基本分体系及构件之间的力学关系，也可以说是定性的理解。只从定性的角度很好地去把握事物，才能进行更好的定量分析，尤其是在一些难以作精确力学分析与规范中难以规定的问题，必须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，单凭精确地计算和分析一个给定的分体系或构件，是无法优化结构设计的，我国结构计算理论经历了经验估算，容许应力法，破损阶段计算，极限
状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构设计统一标准》（gbj68-84）则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用。概率极限状态设计法更科学、更合理。但该法在运算过程中还带有一定程度的近似，只能视作近似概率法。并且光凭极限状态设计也很难估计建筑物的真正承载力的。事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。目前，人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化。作为结构工程师不应盲目的照搬照抄规范，应该把它作为一种指南、参考，并在实际设计项目中作出正确的选择，概念设计就是从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震已有的正确知识去处理好结构设计中将遇到的问题，诸如:房屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等等。从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施。从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。也就是说概念设计是工程师运用思维和判断力，根据从大量震害经验得出的结构抗震原则，从宏观上确定结构设计中的基本问题。因此，工程师必须从主体上了解结构抗震特点，振动中结构的受力特征，抓住要点，突出主要矛盾，用正确的概念来指导概念设计，才会获得成功。由于概念设计包括的范围极广，因此不仅仅要分析总体方案确定的原则，还要顾及非材料的正确使用和关键部位的细部构造。但是首先
和最重要的还是结构总体概念设计、材料选型和细部构造等问题，这些设计原则和结构概念中，较为重要的是结构总体设计。
2 概念设计的重要性
什么是概念设计呢,我想不会有人说不出来吧,确定结构方案,结构布置,基础选型等等。但是又有多少结构设计人员能很好地在实际工程中运用得当呢?答案是:很少,尤其在青年设计人员中更是少之又少。由于信息时代的迅猛发展,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.安全、适用、可靠、经济是建筑结构设计当务之急.这则需要工程界和教育界的共同努力,而推广概念设计思想是一种有效的办法，强调概念设计的重要，主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能，概念设计对于建筑结构设计的意义重大,它能使建筑结构设计的方案更完美、更具有创新性,而且利用概念设计还可以可判断电算结果可靠性和弥补计算机设计不足。在建筑结构设计中概念设计摘要应用场地条件和基础选
型、选择和布置结构体系、选用结构计算分析原则及程序、布置外形尺寸及结构面等方面。正确进行概念设计必须正确分析电算结果、设计多道抗震防线、合理选择结构方案、合理选用计算简图，概念设计之所以重要，还在于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。
3 建筑结构概念的应用问题及原则
3.1 抗震设计中“强剪弱弯、强柱弱梁”不是刚柱柔梁，更不能片面的理解为：大截面、多配筋，一味地加大截面和配筋，容易把框架结构最重要的抗震原则—延性破坏，变成脆性破坏，反而更不利。
3.2 注意审查每一个柱的轴压比信息邢台职业技术学院学报2007年第5期pk软件对柱的超筋控制是以最大配筋率来控制的，有时虽然软件未显示柱的超筋信息，但并不能说明我们所选的柱截面是合适的。
3.3 框架绘图在设计计算中有时计算结果显示梁柱超筋时，往往能够通过绘图，但是要注意此时的绘图结果有时是错误的，其显示的配筋情况可能比计算小得多，必须修改计算数据文件，使梁柱计算都不超筋时其绘图结果才是可信的。另外，在修改钢筋操作中对梁钢筋进行了通长修改后，一定要对所形成的施工图进行检查，
使显示结果与绘图结果不一致。
建筑结构概念设计的基本原则：
3.3.1 结构的简单性
应将复杂的变成简单。将结构的受力与传力途径设计成越简单、直接和明确就越好。尽可能避免出现以抗扭为主导的关键性传力构件。传力途径越复杂就越易形成内力与变形的不协调和难以预料的薄弱环节。
同理,对结构进行分析计算时,应该运用最简单、最直接、概念很清楚地计算方法;切忌使用概念含糊不清,有的甚至连概念都看
不出来,系数套系数的繁琐计算方法。
3.3.2 结构的规则性和均匀性
（1）建筑平面规则,平面内结构布置宜规则、对称、均匀、减少偏心,使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递,并使质量分布与结构刚度分布协调,限制质量与刚度之
间的偏心。
4 总结：
最后，协同工作的原则也是整体工作的原则。在概念设计日益重要的今天，要求结构工程师应有深厚的基本理论基础，并能不断吸取他人先进的设计思想。对自己的作品、设计（即使是已建成的），应经常进行深刻的反思，对每一项设计都精益求精。
参考文献：
[1]小谷俊川．日本基于性能结构抗震设计方法的发展．建筑结
