建筑结构设计中的概念设计

■赵 冰，万 磊 ■.身份证号码:36040398060038;.身份证号码:360403980400

如今伴随着人们生活水平的提高，科技的发展，社会人们以及国家对建筑结构设计就有了更高的要求。对于建筑结构设计中的概念设计其实涉及的范围是非常广的，其内容主要包括有方案设计、结构的布置、构件配筋的构造、截面配筋的构造、以及选择计算简图等等。在进行建筑的抗震设防过程中，因为地震的特性存在不可预见性以及其作用存在着不确定性，所以就更加需要建筑结构的概念设计了。其中要注意的是整个建筑设计中计算和概念设计两者之间相辅相成，计算一定要有概念设计作为引导，进而作出判断。一般计算都是在概念设计的指导下才可以完成的。由于概念设计在整个建筑设计中是非常重要的，因此在进行概念设计时一定要综合多方面因素进行考虑。

1 建筑结构概念设计的重要性

建筑结构中的概念设计可以说是建筑设计展现先进思想的关键，对于一个建筑结构工程师而言，其主要的任务就是用整体的概念去表达特定建筑空间，进而完成建筑结构总体上的方案设计。其中要能够意识到结构和结构、结构与处理构件之间的关系。通常对做得好的建筑结构设计师有一个认知，认为他们会伴随其不懈追求以及实践和年龄的增长，他们的建筑结构概念会变得愈来愈丰富，其设计的成果也会越来越完善，有新意。可是还有一点不令人满意，当今社会其分工变得更加细化，许多的建筑结构设计师它们指挥都是按照计算机程序、设计手册或者是规范进行传统性的设计，因此他们的设计就缺乏创新，不敢甚至不愿意创新，他们对于新技术有时会保持一种拒绝的态度。很多的建筑结构设计师在面对计算机程序一体化的现代，却不能及时发现计算机结果的存在的错误。伴随着它们岁数的上升，使他们在大学时学的概念都慢慢的淡忘了，所以更不用说对设计成果进行创新了。因此一定要对概念设计的重要性进行强调，如今我国计算理论以及建筑结构设计理论仍旧有很多不可计算性或缺陷存在，就举混凝土结构设计这个例子来说，对其内力计算就是建立在弹性理论的基础上进行计算的，而截面设计却是建立在塑性理论的基础上进行的一种极性状态的设计方式，而这些就导致了建筑的实际受力情况与计算的结果相差甚远，要想对这一计算缺陷进行弥补，又或是完成结构构件中的那些无法计算的设计，这些都要优良的结构措施以及概念设计来使结构设计得以满足。总的来说，之所以概念设计很重要，主要是由于在建筑方案设计的初级阶段是不可以利用计算机来完成的，因此这就要求建筑结构设计师对结构概念进行综合性的应用了，保证设计出来的方案既经济，效果又好。为此，建筑工程师就要对已有的结构概念不断地去丰富，只有对各类的结构性能有了深入的了解，并灵活运用，才可以建造出安全、美观、舒适的优质建筑物。

2 建筑结构概念设计所要考虑的几个问题

2.1 如何选择结构刚与柔

在建筑结构方案设计时设计师应将其设计的柔一些还是刚一些，这是建筑抗震设计概念的初级阶段人们经常所争论的问题。由于建筑结构刚度大的，其地震力的作用就很大，所以这就要求加大钢材的用量以及用较大尺寸的构件，可是这显然不是很经济的。可是建筑结构设计如果较柔的的话，则对地震的作用较小，可是它的变形比较大，能够节省很多的材料。我们在进行高层的建筑抗震结构设计时，不能够直接就去判断‘柔些好’或者是‘刚些好’。要与建筑结构的实际高度、场地条件以及体系相结合进而作出合理的判断。不管怎样，在进行建筑结构设计时要对变形进行限制，要使变形控制在规定的范围内。注意要让建筑结构的刚度足够大，要想提升结构承载力或者降低结构的变形程度可设置些剪力墙。在进行结构设计时要以场地条件作为基础，如果是硬土地基就采用较为柔些的，反之就采用刚些的。

2.2 均匀布置建筑结构平面刚度

在进行平面布置时一定要以规则、简单、突出少为原则。对于那些复杂的平面或者是比较重要的平面在进行布置的过程中一定要使建筑结构的平面刚度均匀，也就是要使平面刚度质心与重心两者尽量的重合，这样对于降低地震作用时的扭转有很大的作用。由于扭转对于建筑结构有很大的危害，因此一定要对结构扭曲加以重视。我们一般会从两个方面去降低结构扭转的危害，其一就是降低在地震过程中所造成的扭转，其二就是使建筑结构抗扭转的能力增强。其中导致扭转的一个重要的原因就是平面刚度的均匀程度。就比如说曾经的“5 12”汶川大地震，其中很多的建筑砖混机构，规则，开间非常小的建筑大多都没有倒塌，对其破坏也不是很大。可是那些不规则且开间大的建筑就遭到了严重的破坏。要想降低地震时结构的扭转程度，一定要对平面质量的分布加以注意，如果质量出现偏心就有可能发生扭转、另外如果质量在周边集中也是会加大扭转程度。

2.3 建筑结构沿竖向刚度要均匀

对于建筑结构的抗侧刚度而言一定要沿高度均匀，也可以沿高度慢慢的减少。对于框支层它的变形较大，属于薄弱层面，当发生地震时很可能发生震害。所以在进行建筑结构设计时就要注意对框支剪力墙数量的控制，一定要有一些剪力墙落地。通过落地的剪力墙来使薄弱层的框支剪力墙加强，也降低了地震给薄弱层所带来的震害。在上部柔软的塔楼下面通常会设置大底盘(多个塔楼或是独立塔楼)，或者也可以是鞭鞘效应所引起的塔楼的地震反映加大。如果从总高度来看大底盘所占比例较大，就会使鞭鞘效应加大，所以要尽量的使上部塔楼与下部大底盘的刚度差减少。当进行计算时大多都是取振型数，这样可以使计算结构更加有效的反映鞭鞘效应所带来的影响:第一是要想采取一定的措施来降低鞭鞘效应所带来的影响，第二就是构件的设计一定要有对应的措施，比如说有些楼层鞭鞘效应非常大一定要增强设计的内力以及其承载力。

2.4 关于延性构件、延性结构以及多道设防

在进行建筑结构设计时要坚持“小震不坏、中震能修、大震不倒”这一原则，注意要把钢筋混凝土设计成延性的结构，当发生地震时，部分的部件允许有塑性铰存在，这一状态就是“中震能修”，要注意对塑性铰的部位进行合理的控制，对于构件器延性一定要足够，在发生大震时，要保证结构不塌。延性的建筑结构其塑性变形对于地震能量的消耗能起到很好的效果，虽然结构的变形程度会加大，可是对于作用在建筑结构的内力以及惯性力都不会再加大，所以这可以使承载力对延性结构的要求降低。属于一种即安全有经济的设计方案。在进行建筑结构设计的过程中要保证“强剪弱弯、强柱弱强、墙弱连梁”，而这也是满足延性要求的解决措施。在进行建筑结构设计时要把其设计成超静定结构，由于这种结构能够同时有多个破坏点，因此建筑结构就应该设计多道设防，比如说那些剪力墙中带有连梁的结构，就要把连梁设置称第一道防线。注意要把连梁设计的柔软些。对于那些高层的建筑，楼层较高，如果开设洞口，就会导致连梁高度非常大，不能满足延性构件的要求，要想降低连梁高度，就把连梁设在洞口上部，以满足延性设计的要求，而这些就是多道设防。

3 结束语

近年来，由于建筑行业崛起，国家对其的重视程度越来越高。因此在进行建筑结构设计时设计师一定要注意其中的概念设计，并加以重视，只有这样才可以保证建筑工程质量达到要求。

［1］王羽.建筑结构设计中概念设计要求［J］，中国建筑，2011(12):23－24.

［2］于飞扬.中国建筑结构设计中存在的问题［J］.河南科技，2009(08):12－13.