1、結合工程實例淺談建筑結構設計中的概念設計    中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號： 摘要：本文結合筆者多年的工作經驗，對建筑結構設計中概念設計的相關要點進行了粗略探討，供參考。 關鍵詞:結構設計；概念設計；抗震設計 Abstract: the author discusses many years of experience, the architecture of conceptual design in the structural design of the related points are a rough guide to dis

2、cuss, for reference. Keywords: structure design; The conceptual design; Seismic design 1引言 概念設計是結構設計的核心和靈魂，它貫穿于結構設計的全過程。概念設計運用得合理， 能使結構滿足建筑要求并以最快的方式將荷載傳遞到基礎、地基中，創造更為安全、舒適的工作和生活環境。并節約材料和資金，概念設計是一名設計工作者進行創新設計的基礎。 2 概念設計簡述 概念設計就是運用清晰的結構概念，依據整個結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、地震災害、實驗現象和工程經驗等對結構及計算結果進行正確的分析，并考慮到結構

3、實際受力狀況與計算假設之間的差異， 對結構及構造進行設計，使建筑物受力更加合理、安全、協調。概念設計主要從以下兩個方面對結構設計進行宏觀控制。 一是在方案設計滿足建筑要求的情況下， 從宏觀的角度考慮結構的整體性及主要分體系的相互關系，來確定建筑結構的總體布置方案。 二是在理論設計過程中綜合考慮各方面因素對結果的影響，以判斷理論設計的準確性，并對一些工程中難以作出精確分析或在規范中未精確規定的問題，根據實際經驗采用一些結構構造措施進行處理。概念設計的目的是力求使設計方案安全、可靠、經濟、合理，是一個優化的過程。 3 結構設計中概念設計的體現 31 概念設計在結構設計流程中的體現 結構設計的流程一

4、般分為三個部分： 前期的方案選擇階段、中期的結構計算階段及后期的施工圖繪制階段，這三個階段都發揮著重要的作用。 (1)合理選擇結構方案。一個成功的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案，即選擇一個切實可靠的結構形式和結構體系。必須對工程的設計要求、地理環境、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析，在此基礎上進行結構選型，確定最優結構方案。概念設計在工程設計一開始就應把握好場地選擇、能量輸入、房屋體型、結構體系、剛度分布、構件延性等幾個方面，從根本上消除建筑中的抗震薄弱環節。 (2)選用恰當的計算簡圖。結構計算是在計算簡圖的基礎上進行的，即對作用的荷載與構件的約束狀態進行一定的簡化，使其更加接近實際狀

5、態。現在的建筑物功能復雜多樣，手算已經無法滿足要求，結構計算需通過計算機來完成。所以，要將實際工程的結構形式轉變成可以用于計算機計算的模型，并保證有足夠的準確性就成為結構設計的關鍵問題。而達到這一目的就需要設計人員在結構計算的過程中利用概念設計進行分析與控制。 (3)正確分析計算結果。現在有許多軟件可以供結構設計人員選擇，但不同軟件往往會得出不同的計算結果。所以，設計人員在進行結構計算前，首先要全面了解該軟件的適用范圍和計算原理，其次使用時要避免人為失誤，并利用概念設計對電算結果進行科學分析，以做出正確、合理的判斷。 32 抗震設計中應注意的概念設計問題 抗震設計是結構設計的重要組成部分。地震

6、是一種隨機振動，要準確預測建筑物所遭遇地震的特性及參數，目前尚難做到。現在所采用的地震參數只是概率意義上的估計值，而結構在地震作用下所表現出的性能也具有許多不確定性，因此，抗震設計不能過分依賴理論計算，此時概念設計在抗震設計中就顯得尤為重要。 (1)選擇合適的場地。地震造成建筑物的破壞情況是各不相同的。一是由于地震時地面強烈運動，使建筑物在震動過程中，因喪失整體性或結構強度不足、構件變形過大而遭受破壞； 二是由水壩倒塌、海嘯、火災、爆炸等次生災害造成；三是由斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。前兩種可以通過工程措施加以防治，而后一種情況，單靠工程措施很難達到預防的目的

7、。因此，選擇工程場址時，應進行詳細勘察，搞清地形、地質情況，選擇對建筑物抗震有利、盡可能避開對建筑物抗震不利的地段。任何情況下均不得在抗震危險地段建造可能引起人員傷亡或較大經濟損失的建筑物。 (2)選擇合適的基礎方案。基礎設計應根據工程地質條件、上部結構類型、荷載分布、相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素確定，從而選擇經濟合理的基礎方案。基礎設計應參照詳盡的地質勘察報告，一般情況下同一結構單元不宜采用兩種不同的基礎類型。 (3)采取相應的構造措施。遵循“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點強錨固”的設計原則，注意構件的延性性能，加強薄弱部位，注意鋼筋的錨固長度，尤其是直線段鋼筋的錨固長度， 考慮溫度對應力

8、的影響。除此之外還應根據均勻、對稱、規整原則考慮平面和立面的布置。設置多道抗震防線從而盡量避免出現薄弱層。 4結構設計中概念設計的應用 某大廈為20層高層商住樓，建筑高度668m，建筑面積30.949 ，主體平面形狀為凹字形，長6746米，寬2534米，為不規則的平面結構體系。工程設有一層地下室，一至三層為商場，上部為三個聯體單元的住宅，建筑功能較復雜。由于該地區為六度抗震設防區且風壓值較高，為確保結構的經濟與安全，概念設計主要通過以下幾個方面來體現： (1)根據建筑物現有狀況及自然條件進行結構選型，采用框剪結構，以滿足高層建筑混凝土結構技術規程對六度抗震設防區建筑物高度及高厚比的要求。 (2

9、)在結構抗側力構件布置時，應與建筑專業密切配合，在建筑每部樓梯間及外周邊轉折處布置水平抗側力構件(剪力墻)，以加強結構抗側移和扭轉剛度，并盡可能考慮剛心與質心的重合，以減少水平力作用下由于結構偏心而引起的空間扭轉效應 。 (3)合理考慮樓層的平面布置，增大外周邊樞架梁、連梁截面，增大豎向剛度變化較大的樓層平面剛度(增加板厚)，以加強周邊抗側力構件的聯系，增強結構整體性及空間協同工作的能力。 (4)在結構計算過程中，首先根據經驗預設較合理的自振周期，并根據初算結果，調整平面中剪力墻相對剛度，以減少結構偏心，注意控制框架柱及小墻肢的軸壓比，以增強結構延性。同時根據規范限值調整剪力墻沿豎向的厚度變化

10、，控制層間位移量及頂點側移值，以求經濟與安全的統一。 (5)在構造設計時，有針對性地對轉折部位、連接部位以及由于水平力作用引起結構受力復雜部位或相對薄弱部位的結構構件進行構造及配筋的加強，使主要受力構件具有良好的變形能力及耗能能力，以提高結構的抗側力變形性能。 (6)盡量采用輕質墻體，以減輕樓層自重，同時要求提高地下室外回填土的壓實系數，通過人防地下室高強度的側壁與周邊回填土的共同作用，增強對結構的約束，以提高結構抗側力的整體穩定性，減少地震能量的放大。 (7)為減少溫度變化引起的混凝土開裂，在主樓中部設置伸縮縫；為降低沉降差在主樓與群樓之間設置沉降縫。通過以上概念設計，使該工程結構構件在剛度、延性、承載力等方面相匹配，形成一個在抗風、抗震中高效協同工作的結構整體，從而使建筑物在經濟、