發(fā)布時間：2023-12-20 15:18:04
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的建筑結(jié)構概念設計樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關鍵詞】概念設計；結(jié)構分析；剛度；力流；能量原理
一、前言
在結(jié)構工程領域，結(jié)構概念是工程師對結(jié)構性狀和行為的理解和提煉；正確并深入掌握結(jié)構概念是設計、建造優(yōu)秀結(jié)構的前提。例如，在方案設計階段，對結(jié)構整體合理性的把握；在結(jié)構分析階段，對計算模型合理性的計算結(jié)構的正確性的判斷；在構造設計階段，對各種構造措施的恰當處置等，都需要以結(jié)構概念為先導。可以說概念設計貫穿整個工程設計過程，既是設計的靈魂，也是整個建設過程的靈魂。
二、概念設計在結(jié)構分析中的應用
結(jié)構分析作為結(jié)構設計中最精華的部分，該階段也最能體現(xiàn)概念設計的精髓。結(jié)構分析是分析結(jié)構在外荷載或作用下，其結(jié)構自身的內(nèi)力、變形行為。因此，要做好結(jié)構分析，必須得把握好兩方面的內(nèi)容：一是外荷載或作用的合理確；二是結(jié)構自身內(nèi)力、變形行為。
外荷載及作用作用于結(jié)構上，在結(jié)構內(nèi)部是如何傳遞分配的是看不見摸不著的，但這種分配與傳遞確實實在在地存在著。在結(jié)構中，分散的荷載匯集到板上，通過板，荷載傳遞到梁上，再由梁匯集到墻柱上，墻柱將荷載傳遞到基礎上，最后基礎將荷載匯集到大地上。（見附圖）
結(jié)構中的荷載在傳遞過程中，傳力途徑突然干擾或者遇到剛度突變，此時將產(chǎn)生應力集中區(qū)域，這些區(qū)域成為危險區(qū)。因而，結(jié)構設計中需遵循剛度均勻的原則，不至產(chǎn)生過大的突變，引起力流傳遞的突變。遵循力流的傳遞，對結(jié)構進行適當?shù)氖崂恚苑奖懔α鞯臅惩?。?a href="http://www.ss1213.com/haowen/52497.html" target="_blank">建筑結(jié)構中，力流主要有兩方面，水平力流和豎向力流。豎向力流沿著板梁柱墻至基礎地基傳遞，水平力流作用于結(jié)構樓層及側(cè)面上，通過豎向構件的拉壓作用傳至基礎地基。任何力流最后都傳至地基上。力流在傳遞過程中，主要受結(jié)構內(nèi)部因素剛度影響較大，根據(jù)結(jié)構力學原理，可知力流是按剛度來分配傳遞的，剛度是影響力流傳遞的主要因素。如豎向力流在傳遞過程中總是先至板，再至次梁，再至主梁，通過主梁再傳至墻柱，而不是直接傳至柱。是跟各構件的相對剛度有關的。由于次梁剛度較小于主梁剛度，（這里的剛度不是截面剛度，而是構件剛度。與截面大小、構件尺度及邊界條件均有關系）因而，主梁一般起支撐次梁作用。
（1）轉(zhuǎn)換結(jié)構。即上部的豎向構件在某層通過水平構件轉(zhuǎn)換豎向力流，然后再傳至旁位豎向構件。根據(jù)力流的分析過程可知，該種結(jié)構傳力不通暢，在力流改變途徑處，力流集中，形成危險區(qū)域，需要采取加強措施。對有轉(zhuǎn)換層的高層建筑,希望是低位轉(zhuǎn)換而不是高位轉(zhuǎn)換,且要求轉(zhuǎn)換層上下層的抗側(cè)剛度有一定的連續(xù)性而不是突變的,因而規(guī)范規(guī)定底部1~ 2層大空間的剪力墻結(jié)構,其轉(zhuǎn)換層上下層的剪切剛度比宜接近1，非抗震設計時的不應大于3，抗震設計時的剪切剛度比不宜大于2。厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構在轉(zhuǎn)換層位置上下層其變形曲線也有突變?；诖嗽?，設計時一般不常用厚板式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構。
（2）框架-剪力墻結(jié)構體系。該結(jié)構由框架和剪力墻兩種豎向構件組建而成，通過樓板連接使二者協(xié)同作用。因此在設計中應保證樓板能協(xié)調(diào)框架和剪力墻。樓板的協(xié)調(diào)作用是通過樓板水平放置的深梁來實現(xiàn)的。故規(guī)范規(guī)定“一、二級抗震墻的洞口連梁跨高比不宜大于5，且梁截面高度不宜小于400mm，”意即要求連梁的剛度不宜太??；在規(guī)范中，還規(guī)定了剪力墻之間距離的要求，這是樓板能起協(xié)同作用的保證。在水平力流下，由于樓板的協(xié)同，框架和剪力墻能協(xié)同工作。由于框架和剪力墻剛度的巨大差距，剪力墻對水平力流傳遞的貢獻遠大于框架部分。因此，常規(guī)框架剪力墻結(jié)構一般把剪力墻作為第一道防線，而框架部分僅作為次防線。這樣剪力墻的要求需較高，而框架部分的要求則可適當降低。這也是結(jié)構概念設計中的重要思想之一，重點部分重點對待。
（3）樓板荷載的傳遞總是遵循向剛度大的部分傳遞。如果板兩方向的尺度大致相等，則力流通過板面向四面?zhèn)鬟f，隨著兩方向尺度差距的拉大，荷載逐步加大向尺度小（即剛度大）的一方傳遞，當相比達到2時。則力流百分之九十四都通過短向傳至邊界了。再如雙向梁體系，誰作為支撐梁的問題。在實際受力分析時發(fā)現(xiàn)，總是剛度大的梁作為剛度小的梁的支座。通過以上幾個簡單的工程實例發(fā)現(xiàn)，力流在結(jié)構中的傳遞總是喜好于向剛度大的構件傳遞。這也是在設計過程中引導力流的方向的措施。如實際工程中雙向井字梁的布置，如果兩方向尺度相差較大，而我們又希望荷載均勻傳遞至四周，則可以通過斜向布置梁，來達到荷載的均勻傳遞。這也是通過調(diào)整結(jié)構剛度來引導力流的措施。
三、抗震設計中的概念設計
結(jié)構剛度可以通過結(jié)構的變形間接反映，由能量原理知道，力與變形的積分就是功。由于變形分塑性和脆性之分，即變形量是不一樣的。因而，各種變形能積累的能量是不一樣的。而在結(jié)構抗震工程設計中，能量是一個很重要的概念。因為地震其本質(zhì)就是一個能量釋放的過程。僅利用結(jié)構的彈性性能抵抗強烈地震是不明智的。正確的做法是同時利用結(jié)構彈塑性階段的性能，通過結(jié)構一定限度內(nèi)的塑性變形來消耗地震輸入結(jié)構的能量。
抗震設計就是要設計出能接受地震所賦予其能量而不至倒塌的結(jié)構。這就要求結(jié)構要具備一定的延性。規(guī)范中，用延性指標來表達。根據(jù)能量的原理知道，變形性能好（即延性好）的材料積累同樣的能量需要的結(jié)構抗力就小，這也是規(guī)范規(guī)定各種材料的可靠度指標的標準。為了達到同樣的安全度。延性差的材料其抗力承載力要求就高。這也是中外規(guī)范對結(jié)構延性構造要求不一致的原因之一，由于我國建筑結(jié)構的抗力設計值較國外發(fā)達國家低，為滿足一定的地震安全要求，在設計中，可以通過各種各樣的構造措施和耗能手段來增強結(jié)構與構件的延性。
四、概念設計在基礎設計中的應用
基礎是建筑物和地基之間的連接體?；A把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。豎向結(jié)構體系(柱、墻、井筒）將荷載集中于點，或分布成線形，但是作為最終職稱結(jié)構的地基，提供的是一種分布的承載能力。如果地基的承載能力足夠，則基礎的分布方式可與豎向結(jié)構的分布方式相同。但有時由于土或荷載的條件，需要采用滿鋪的筏形基礎。筏形基礎有擴大地基接觸面的優(yōu)點，但與獨立基礎相比，它的造價通常要高的多，因此只在必要時才使用。不論哪一種情況，基礎的概念都是把集中荷載分散到地基上，使荷載不超過地基的長期承載能力。因此，分散的程度與地基的承載力成反比。
在有些情況下，柱子可以直接職稱在下面的方形基礎上，墻則職稱在沿墻長度方向布置的條形基礎上。當建筑物只有幾層高時，只需要把墻下的條形基礎和柱下的方形基礎結(jié)合使用，就常常足以把荷載傳遞給地基。這些單獨的基礎可用基礎梁連接起來，以加強基礎抵抗地震的能力。只是在地基非常軟弱，或者建筑物比較高（如在10層或20層以上，并產(chǎn)生很大的傾覆力）的情況下，才需要采用筏形基礎。多數(shù)建筑物的豎向結(jié)構，墻、柱及井筒都可以用各自的基礎分別支撐在地基上。中等地基調(diào)教可以要求增設拱式或預應力梁式的基礎鏈結(jié)構件。這樣可以比獨立基礎更均勻的分布荷載。因為它們不需要通過受彎偏斜來傳播荷載。
結(jié)束語
把握概念設計是做好工程設計的關鍵。本文從建筑物承受外荷載著手，分析了荷載的傳遞，剛度的影響到能量理論的運用做了簡單的探究。通過分析可知，荷載是外部因素，剛度是內(nèi)部因素，而能量原理是本質(zhì)。抓住影響結(jié)構的主要因素，正確恰當運用概念設計，才能成為一名合格的設計師。參考文獻
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中圖分類號： TU3 文獻標識碼： A 文章編號：
0引言
建筑結(jié)構概念設計是展現(xiàn)先進設計思想的關鍵，是優(yōu)化結(jié)構設計的有效手段。設計中經(jīng)驗豐富的設計人員都善于運用概念設計，將設計理念和創(chuàng)新思維統(tǒng)一到結(jié)構設計中，結(jié)合自身積累的經(jīng)驗，統(tǒng)籌整體來解決工作中遇到的各種不確定因素及問題，以實現(xiàn)整個建筑結(jié)構的合理設計。本文就以建筑結(jié)構概念設計的重要意義為切入點，來探討建筑結(jié)構概念設計的方法。1.建筑結(jié)構概念設計的意義
隨著人們對建筑結(jié)構設計要求的日益提高，設計行業(yè)越來越強調(diào)概念設計的意義，不光是因為它是展現(xiàn)設計師先進設計思維的關鍵，也是因為它能有效規(guī)避結(jié)構設計理論和計算理論中存在的些許不完美及不可計算性，諸如混凝土結(jié)構的設計，其內(nèi)力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設計則是基于塑性理論的極限狀態(tài)設計法，這樣就使計算結(jié)果與結(jié)構的實際受力狀態(tài)相差甚遠，此時為了彌補此類理論計算的缺陷，或?qū)崿F(xiàn)對實際存在的那些無法計算的結(jié)構構件的設計，運用合理的概念設計及構造措施能夠很好的處理此類矛盾，是解決此類問題的較好辦法。另外，概念設計之所以意義重大還有一面重要的原因在于：它對建筑結(jié)構初步方案設計十分重要，因為通常初步設計一般由于時間限制是不能夠借助電算來實現(xiàn)的，這就需要結(jié)構設計師綜合運用其掌握的結(jié)構概念，結(jié)合自身累積的經(jīng)驗，在特定的建筑空間中運用整體概念，在整體結(jié)構上把握構件各種受力性能，合理的處理構件與結(jié)構、結(jié)構與結(jié)構間的關系，進行科學的判斷和取舍，選擇安全經(jīng)濟的初步結(jié)構方案，進而便于高效的完成建筑結(jié)構總體設計。
2建筑結(jié)構概念設計的方法
傳統(tǒng)的建筑結(jié)構設計似乎重點都放在了如何提高結(jié)構的抗力上，設計人員聚焦于設計不超過最大配筋率等即為的合格結(jié)構設計，而忽略了混凝土的等級越用越高，配筋量越來越大，造價越來越高的問題，使得肥梁、胖柱、深基礎等常出現(xiàn)于結(jié)構中，雖說合法合理合規(guī)，但也不可墨守成規(guī)，運用合理的結(jié)構概念設計能夠拓寬設計思路，能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構設計的精美完善又合理合規(guī)，豈不是一箭雙雕的事情。筆者以下就從結(jié)構體系、基礎設計、抗震設計、結(jié)構計算和建筑平面結(jié)構等方面來說明其概念設計的方法，發(fā)表拙見如下：
2.1結(jié)構體系的概念設計法。建筑結(jié)構分地上結(jié)構部分和地下部分兩部分，在處理結(jié)構體系概念設計時，要注意處理好上部結(jié)構與基礎間的聯(lián)系，設計可將上部結(jié)構和基礎當做一個緊密的整體來考慮。遇到磚混結(jié)構設計時，可用構造柱和圈橫梁作為銜接材料，保證上部結(jié)構和基礎間的銜接處理，同時設計還要注意保持磚混結(jié)構的豎向均勻，避免出現(xiàn)不均勻沉降。對于高層建筑結(jié)構設計，除應注意上述問題外，還應不斷完善豎向受力構件的計算，適當減少短柱的應用，避免基礎受力不均勻而導致基礎沉降差，以免影響到建筑的結(jié)構安全?？捎玫姆椒ㄊ且罁?jù)高層建筑的荷載力適當擴展底層柱截面，并開槽柱截面，將矩形柱簡化為田型柱，增加柱子本身的長細比值，強化抗側(cè)力的結(jié)構，提升建筑結(jié)構體系整體的承載力。2.2建筑結(jié)構基礎概念設計的方法。結(jié)構設計中基礎猶如人的腳，腳站得穩(wěn)才能更好的支撐整體身架，基礎設計十分重要，概念設計從結(jié)構整體入手，可依據(jù)建筑物的地理位置及選定的結(jié)構形式，結(jié)合結(jié)構概念設計宗旨選擇使用樁基基礎、箱型基礎還是筏形基礎等基礎形式。使用樁基結(jié)構時，可用預制鋼筋混凝土樁、混凝土灌注樁或鋼管樁，將荷載通過樁體直接傳到地基下部堅實的基礎持力層。使用箱型基礎等連體性較好的基礎時，通常建筑物的上部荷載能夠均勻地傳給地基，較好抵抗地基不均勻沉降，并能和周圍土體的共同協(xié)作，基礎設計中常用此法。當建筑物上部結(jié)構荷載較大，地基的承載力較低，使用筏形基礎這種結(jié)構可以有效分散建筑上部的荷載，降低地基反力。設計中還需注意的是若遇到地基土質(zhì)較軟的情況，結(jié)構設計者一定要考慮到使用人工處理方法來增強地基的承載能力。
2.3建筑結(jié)構抗震概念設計法。傳統(tǒng)的抗震設計通常是根據(jù)初定的尺寸、砼等級計算結(jié)構剛度，再依據(jù)結(jié)構剛度計算出地震力，隨后算配筋?？稍O計者都知道剛度越大，地震作用效應越大，配筋則越多，剛度越大地震力就越強，進而為抵御地震而配的鋼筋，增加了結(jié)構剛度，反而使地震作用效應增強。運用概念設計拓展思路，為何要居于一處，何不考慮降低作用效應呢？所以概念設計的引入使得隔震消能的研究就成為一個好例子，隔震消能通常是在基礎與主體之間設置柔性隔震層，加設消能支撐，或在建筑物頂部裝 “反擺”（地震時反擺的位移方向與建筑頂部位移剛好相反，從對建筑物的振動加大阻尼作用，降低加速度，減少建筑物的位移，來降低地震作用效應）?？傊侠磉M行抗震概念設計可有效降低地震作用效應，雖說隔震消能在我國建筑結(jié)構設計界還未得到廣泛應用，但也處于正在研究發(fā)展階段，相信隨著概念設計的深入還會有更好的方法出現(xiàn)。
2.4結(jié)構計算概念設計。概念設計雖說是站在宏觀整體角度對建筑結(jié)構進行的總體設計，但也并不是對結(jié)構計算的完全否定，而是更注重將概念設計和結(jié)構計算的統(tǒng)一結(jié)合與綜合運用，進而形成完善的結(jié)構設計系統(tǒng)。整個結(jié)構計算過程中重點注重的是計算簡圖的計算和選用，常用辦法即簡化荷載作用，破壞構件約束形態(tài)，從而達到實際結(jié)構設計的滿足和適用。另外在兩者相結(jié)合統(tǒng)一的同時，結(jié)構計算也是概念設計的前提和基礎，設計時運用先進的電算化程序進行計算設計，更有利于實現(xiàn)概念設計的統(tǒng)籌與判斷，使建筑結(jié)構整體設計達到最佳狀態(tài)。
2.5建筑平面結(jié)構概念設計。運用結(jié)構概念設計來解決高層建筑中，水平荷載作用下建筑結(jié)構側(cè)移的設計難題是十分必要的，設計時要全面分析綜合考慮，在滿足相關要求的同時，還要考慮選擇較好的抗側(cè)力體系來解決。在設計平面結(jié)構時，要綜合分析新建建筑周邊的建筑，掌握周邊建筑對所建建筑風壓布局的影響，盡量選用風壓較小的結(jié)構體型，同時在進行平面設計時不要忘了考慮增強建筑物的抵抗能力和豎向的荷載，力求設計出的建筑平面結(jié)構簡單規(guī)則，美觀大方且完善得體。
3總結(jié)
建筑結(jié)構概念設計是結(jié)構設計者即要站在理論的基礎上對結(jié)構設計的方方面面進行合理的分析與統(tǒng)計，推測出可能出現(xiàn)的結(jié)果及影響，并針對設計中難以精確計算和測量的問題，依據(jù)豐富經(jīng)驗進行重新審核和計算，以實現(xiàn)結(jié)構總體設計方案的優(yōu)化。又要站在宏觀的角度對結(jié)構的整體性進行把握，考慮整體結(jié)構與分支結(jié)構的融合程度、適應程度及匹配程度，以達到整體建筑結(jié)構設計方案的和諧與統(tǒng)一。總之不管怎么定義，用發(fā)展的眼光來看，建筑結(jié)構概念設計是一項系統(tǒng)且重要的思維創(chuàng)新，得到了設計界的一致認可，在建筑結(jié)構設計中發(fā)揮著越來越重要的作用，相信隨著時代的進步此種設計理念會更加完善，必定會成為未來建筑結(jié)構設計的主流。而文章筆者發(fā)表的關于結(jié)構體系、基礎設計、抗震設計、結(jié)構計算和建筑平面結(jié)構的概念設計方法只是個人的一些拙見，論述不成熟之處望多提寶貴意見。
參考文獻
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【關鍵詞】建筑結(jié)構設計；概念設計；結(jié)構對策
一個建筑物在進行實體建造之前需要有一個初步的設想，這個設想即是建筑設計。要想保證建設工程的安全性以及科學性，就必須對建筑設計的質(zhì)量嚴格把關。當今社會，工程科技快速發(fā)展，人們居住理念不斷提升，要求建筑結(jié)構要發(fā)展多元化，同時需求也要多樣化，這也將對結(jié)構設計造成很大的壓力。因此，對結(jié)構設計水平的提高進行研究很有必要。
1 概念設計對于建筑結(jié)構設計的重要性
1.1 建筑結(jié)構設計的中心思想就是概念設計
在進行結(jié)構設計時，將整體的概念應用于一個特定的建筑空間，最后實現(xiàn)建筑結(jié)構總體方案的設計，這也是一個結(jié)構工程師主要的任務。概念設計可以體現(xiàn)先進設計思想的本質(zhì)，一般情況下人們的普遍想法是，一個結(jié)構工程師對概念設計成果的完善以及創(chuàng)新，將會在他們工作年限不斷增加的過程中處理得越來越到位，然而這個規(guī)律只是一種假設，它只有在不被外部的一些條件加以約束限制的前提下才會出現(xiàn)。
在進行實際的操作時，伴隨著不斷明確細化的社會分工，對于大多數(shù)的結(jié)構工程師，他們不僅專業(yè)知識十分陳舊，而且缺乏概念設計的創(chuàng)新，在進行具體的設計實施工作時，他們也會十分依賴那些設計手冊以及規(guī)范，抑或是進行模仿性質(zhì)的創(chuàng)新，同時他們害怕于突破性以及自主性的創(chuàng)新，嚴重的甚至會產(chǎn)生抵觸的情緒對于新的工藝以及建筑方面的新技術。
1.2 優(yōu)秀的概念設計有利于建筑結(jié)構設計目標的實現(xiàn)
在當今社會，計算機結(jié)構程序設計一體化已經(jīng)被廣泛應用，這些結(jié)構工程師在使用計算機進行處理而獲得的設計結(jié)果，它們存在的不合理甚至產(chǎn)生的錯誤都沒有被結(jié)構工程師及時地發(fā)現(xiàn)，就是因為它們過分地信賴計算機的設計處理結(jié)果。同時這也就導致了它們失去了學習結(jié)構設計時的信念，這個信念就是要獨立自主地進行結(jié)構設計，由此也導致了這些結(jié)構工程師很難在創(chuàng)新上出現(xiàn)突破性的進展。
概念設計十分重要有個最主要的原因，就是由于計算理論以及結(jié)構設計理論這二者有很多的不可計算性以及缺陷性。例如在設計混凝土的結(jié)構時，結(jié)構工程師是使用彈性理論這個計算方法來計算內(nèi)力，然而在進行截面設計時，卻是使用的極限狀態(tài)設計方法，這個設計方法是基于塑性理論的。由于這個計算結(jié)果十分矛盾，就導致了設計的結(jié)構受力狀態(tài)與計算結(jié)果相比，具有很大的差別，所以有必要對計算方法以及計算理論造成的差別進行彌補，要達到滿足結(jié)構設計這個目標，就需要應用非常優(yōu)秀的概念設計以及結(jié)構對策。
1.3 概念設計對初步設計階段的作用顯著
具有高精度是計算機處理的設計結(jié)果非常顯著的一個特征，通常情況下，這會造成結(jié)構設計工程師誤解結(jié)構工作性能，因此，結(jié)構設計人員必須培養(yǎng)較強的結(jié)構概念，只有這樣才能夠?qū)Y(jié)構工作性能理解得更加客觀以及真實。從另一個角度出發(fā)，在設計方案的初步階段才得以使概念設計的重要性明顯體現(xiàn)，這是因為在初步設計階段，結(jié)構設計人員需要完全依賴自身的專業(yè)知識，對知識加以運用，最后經(jīng)過不斷地進行優(yōu)化以及組合才完成，因此結(jié)構工程師要加強學習結(jié)構概念，才可以在設計工作中做到游刃有余。
2 概念設計與結(jié)構對策在建筑結(jié)構設計中的應用
《結(jié)構概念和體系》這本書是由美國工程院院士林同炎所著的，書中對建筑結(jié)構設計中概念設計的設計實例以及設計基礎知識都進行深刻而廣泛的闡述分析。同時指出，在進行規(guī)劃結(jié)構總體方案的設計時，可以用整體概念，并且指出了結(jié)構各分體系間的相互力學關系以及總體系設計的簡化近似方法。這為建筑師以及結(jié)構設計人員能夠創(chuàng)造性地相互配合彼此的設計，并且讓設計出的建筑物達到人們的需求以及認可都提供了良好的借鑒。
2.1 結(jié)構效率與概念設計
在一定程度上，概念設計所遵循的是整體工作的原則。尤其是在今天，使用計算機技術來輔助結(jié)構設計已經(jīng)變得非常普遍，這對結(jié)構設計人員的專業(yè)知識掌握程度提出了更高的要求，他們只有在具備明確的整體結(jié)構概念，才可以使他們設計出來的作品更加經(jīng)濟以及安全高效，同時還可以達到充分利用建筑材料的目的。換而言之，只有做出更好的概念設計，才可以更加高效率地應用建筑材料。特別針對我國，作為一個發(fā)展中國家，將建筑做到最好并且利用最少的資金，是進行建筑結(jié)構設計的最終目標。所以，只有在設計時充分利用材料，才可以最大限度地增加材料的結(jié)構效率。
有些構件的材料利用率非常低，例如最普通的受彎構件矩形截面梁，在應用結(jié)構概念進行分析時可得知，這是由于它特有的受力特點所決定的，這是由于應變梯度產(chǎn)生于梁的截面，
在構件處于軸心受力的狀況下，就可以增加結(jié)構材料的利用率，因此平面桁架這種形式就應運而生了。我們可以這樣理解平面桁架，把它看作“掏空”的梁，也就是把多余材料從梁中去除，不僅減輕自重又節(jié)省了成本；因此桁架的下弦對應著梁的受拉鋼筋，上弦對應著受壓邊。
2.2 結(jié)構體系與協(xié)同工作
上部結(jié)構與基礎的關系是結(jié)構的協(xié)同工作的主要表現(xiàn)，因此必須將二者看作一個有機的整體，將他們結(jié)合以來一起處理。比如對于磚混結(jié)構來說，將以構造柱以及圈梁為依靠，把基礎以及上部結(jié)構結(jié)合為一個整體，而不是僅僅以基礎本身的剛度為依靠，來防止不均勻沉降的現(xiàn)象出現(xiàn)，并且它也作為設置構造柱以及圈梁的一個中心。
在進行工業(yè)產(chǎn)品的設計以及制造時，普遍存在著協(xié)同工作的概念，并且這個概念對于進行建筑結(jié)構的設計工作而言，要達到讓結(jié)構內(nèi)部的每一構件滿足共同工作以及相互配合的要求，做到這一點，既要在極限的承載能力狀態(tài)下，使結(jié)構構件可以協(xié)同工作以及共同承受存在的力，又要滿足使它們必須擁有共同的耐久壽命的要求，才可以使每一構件在同一時刻達到極限狀態(tài)。
在理解協(xié)同工作時，也要求在結(jié)構受力狀態(tài)下，每一構件在結(jié)構中都可以同時達到較高的應力水平。此外，在進行設計多層以及高層結(jié)構時，要盡量不出現(xiàn)短柱，這樣做是要使承載能力同時處于最大狀態(tài)，此時同層的各柱都處于一樣的水平位移。對于梁的要求也是這樣，在同一榀框架中長、短梁同時存在，也是非常不好的。在水平力的作用下，處于梁端的正、負彎矩非常大，而且短跨梁的剪力同樣也很大，這時豎向荷載所起的作用也就不明顯，協(xié)同工作原則是不允許這樣的設計的。
3 小結(jié)
本文對建筑結(jié)構設計中的概念設計與結(jié)構對策主要從以上幾個方面來分析?？紤]問題的出發(fā)點不同也就導致分析的內(nèi)容有所區(qū)別，但只要是在遵循科學準確的研究方法的前提下，所進行的探討分析就是有價值的。要想促進建筑工程的快速進步與發(fā)展，還需要對建筑結(jié)構設計這項重要工作進行深入研究。
參考文獻：
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關鍵詞：建筑結(jié)構；結(jié)構設計；概念設計
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
1 引言
概念設計是指在建筑設計過程中，設計師對結(jié)構形式、結(jié)構的變形和內(nèi)力等一系列設計關鍵點的總體把握，概念設計不完全依賴于計算機技術，顧名思義，它要求設計人員對結(jié)構具有總體概念和定性分析的能力。具體地講，概念設計就是要求設計人員在整個設計過程中，對結(jié)構的選型、結(jié)構分析計算、截面的設計以及細部的處理等方方面面，結(jié)合自身以往的結(jié)構設計經(jīng)驗，對結(jié)構設計的各種影響因素進行全面詳細的考慮，在此基礎上，選擇合理的分析處理方式，最終完成一份優(yōu)秀的結(jié)構設計。
當前隨著科技技術的不斷發(fā)展，尤其是計算機技術發(fā)展突飛猛進，各種設計輔助軟件層出不窮，在一定程度上，這些設計輔助軟件為廣大結(jié)構設計人員提供了非常多的便利，讓設計人員不再陷入各種費時費力的計算工作當中，也進一步提高了設計效率，縮短了設計周期，從這一角度來講，部分設計軟件的優(yōu)越性得到了大家的一致認可。少部分設計人員對概念設計的重視程度相比以前，存在著一定程度的下滑。需要看到的是，當前設計軟件智能化遠未達到進行獨立設計的程度，因此不能迷信軟件，實踐證明的確存在著少部分設計人員由于過度依賴計算機，導致出現(xiàn)較為嚴重的設計失誤，所有的結(jié)構設計人員都應該避免出現(xiàn)這種情況。
2 概念設計的重要性
（1）結(jié)構設計雖然經(jīng)歷了多年的發(fā)展，已經(jīng)十分成熟，但時至今日結(jié)構設計仍然存在著一定的不可計算性，由此帶來了結(jié)構設計中某些結(jié)構構件存在無法計算的設計問題，眾多設計實踐證明，此類問題通過良好的概念設計以及通過采用合理的結(jié)構措施都可以解決。另外，設計軟件計算結(jié)果數(shù)字化，久而久之，設計人員對結(jié)構設計的認識也存在著一定的“數(shù)字化”，長期發(fā)展下去必然導致設計的呆板、僵化。但概念設計很大程度上可以彌補當前這一方面的缺失，經(jīng)過對概念設計的良好學習，設計人員可以對自己的設計方案有更加直觀的認識，對結(jié)構的工作性能也有更深刻的體會。
（2）概念設計對方案設計也有著重要影響，初步設計當前還無法通過設計軟件進行設計，因此在這一階段，需要設計人員在沒有設計軟件高度精確的數(shù)據(jù)支持下，通過良好的概念設計能力，優(yōu)選出效果與經(jīng)濟性俱優(yōu)的結(jié)構方案。良好初步設計要求工程師不斷豐富自身的結(jié)構概念知識，對各類結(jié)構的工作性能有著清楚而深刻的認識，并能夠在設計工作中靈活運用。
3 概念設計的主要工作內(nèi)容
概念設計的工作內(nèi)容主要包含以下四個方面：
第一個方面是結(jié)構體系，概念設計階段要重視結(jié)構的選型、注重建筑物平面與立面布置的規(guī)則性、重視結(jié)構體系的抗震與抗風性能、對結(jié)構體系的經(jīng)濟性進行優(yōu)選。
第二個重要方面是結(jié)構布局，要對整個結(jié)構的布置進行整體把握，合理分配，盡量確保結(jié)構的質(zhì)量、剛度與承載力能夠合理布置，盡量規(guī)避采用不規(guī)則的結(jié)構設計方案，避免出現(xiàn)傳力途徑間斷、結(jié)構局部削弱或剛度發(fā)生突變、某些部位出現(xiàn)過大應力集中等情況，對結(jié)構設計方案中的薄弱部位采取合理的抗震措施，確保結(jié)構擁有足夠的變形能力的同時又能確保其薄弱層不發(fā)生轉(zhuǎn)移。
第三個重要方面是結(jié)構構件，要確保各個結(jié)構構件既有必要的抗震承載力與剛度，又擁有良好的承受非彈性變形的能力，可以設置多道抗震防線，保留一定數(shù)量的內(nèi)外剩余度，以保證結(jié)構的局部破壞不會引發(fā)大范圍的倒塌。
第四個重要方面是結(jié)構的連接，結(jié)構構件的連接構造是需要重點考慮的部位，要確保結(jié)構各個節(jié)點之間的連接非?？煽?、具有良好的延性以及具備耗散一定能量的能力，使得結(jié)構具有良好的整體穩(wěn)定性。
4 建筑結(jié)構設計中概念設計應注意的問題
（1）適宜剛度概念
在建筑結(jié)構設計中，合理地確定建筑物的剛度是非常重要的。建筑物的剛度不宜太大，剛度大，結(jié)構自振周期就短，在地震時結(jié)構所承受的地震作用就大，相對后果較重，且造成材料的浪費；剛度也不宜過柔，過柔的建筑結(jié)構在地震時就會產(chǎn)生過大的變形，影響其強度、穩(wěn)定性和正常使用。
（2）充分認識和掌握結(jié)構的破壞機制和塑化歷程
建筑結(jié)構的破壞機制一般分為樓層破壞機制和整體破壞機制，設計人員在設計中應盡量避免結(jié)構產(chǎn)生樓層破壞機制，因為這種破壞機制說明結(jié)構中存在著薄弱環(huán)節(jié)，即在其它構件承載能力尚未充分發(fā)揮作用之前，整個結(jié)構已經(jīng)提前破壞，設計人員的責任和主要任務就是努力實現(xiàn)理想的建筑結(jié)構的整體破壞機制，就是正確布置和掌握塑性鉸出現(xiàn)的位置和出現(xiàn)順序。
（3）等強度與耗能設計原則
這是抗震結(jié)構總體設計時必須認真考慮的設計原則，在結(jié)構設計中一定要避免由于設計考慮不周，或施工的局部缺陷，造成在水平作用下部分主要承重結(jié)構提前破壞，整幢建筑物連續(xù)破壞的局面。在結(jié)構的整體設計上要注意加強薄弱環(huán)節(jié)，盡量做到等強度，在注意等強度設計原則的同時，一定要注意使建筑結(jié)構在恰當?shù)牟课痪哂心芟拇罅磕芰康男阅?，一個好的結(jié)構設計必定是一個好的耗能系統(tǒng)。在選擇主要耗能構件時應注意以下幾點：1）耗能構件的屈服應力仍然處于彈性階段工作的構件的約束，即它們的屈服在整個建筑結(jié)構中應該是局部性的，不至于引起整體破壞；（2）耗能構件不應選用主要承受豎向荷載的構件，如柱、剪力墻等；3）為了更多地消耗地震能量，耗能構件應有相當?shù)臄?shù)量，且這些耗能構件應有較好的延性。
（4）結(jié)構延性設計原則
結(jié)構延性一般用延性系數(shù)表示，它表示的是結(jié)構極限變形與屈服變形的比值，該比值越大，結(jié)構的延性越好，如果組成整體結(jié)構的各個構件均具有較好的延性，那么整體結(jié)構本身會有較好的延性。
（5）強柱弱梁設計原則
強柱弱梁設計原則，其目的就是為了保證在強地震作用下，框架結(jié)構塑性鉸首先在梁上發(fā)生而不在柱上發(fā)生，避免框架結(jié)構出現(xiàn)樓層破壞機制。
5概念設計的意義
（1）展現(xiàn)先進設計思想的關鍵
概念設計的根本宗旨，是在特定的建筑空間及地理條件下，用整體概念來考慮建筑結(jié)構的總體方案，且能有意識地發(fā)揮和利用結(jié)構總體系與分體系之間的力學特性與關系。運用概念設計從整體上把握結(jié)構的各項性能，方能對計算分析的結(jié)果進行科學判斷和合理取舍。在概念設計之初的方案階段，能迅速、有效地對結(jié)構體系進行構思、比較、分析與選擇，可采用概念性設計到工程中去。
（2）彌補設計、計算理論的不足
目前的結(jié)構設計計算水平難以有效地保證結(jié)構設計的抗震、抗風性能，尤其是抗震設計。以“5?12 汶川大地震”為代表的近幾年國內(nèi)外幾次震害的經(jīng)驗教訓充分說明，從某種意義上講，概念設計確實比分析計算更為重要。目前，現(xiàn)行的結(jié)構設計理論和計算理論仍然存在著一些缺陷：如對混凝土結(jié)構設計，內(nèi)力計算采用基于彈性理論的計算方法，而截面設計則采用是基于塑性理論的極限狀態(tài)設計方法，兩者的矛盾使計算結(jié)果與結(jié)構的實際受力狀態(tài)存在較大差距。為了彌補設計、計算理論的缺陷，或?qū)崿F(xiàn)對實際存在的大量難以計算的結(jié)構構件的設計，也需要概念設計與結(jié)構措施來共同滿足結(jié)構設計的需要。
（3）體現(xiàn)結(jié)構設計的原則與靈活
建筑物是一個完整的空間結(jié)構，各構件都在以相當復雜的受力方式共同工作，而并非是獨立于總體結(jié)構體系之外的單獨構件。當前在建筑結(jié)構設計界，對具體空間結(jié)構體系的整體研究上還存在著局限性，以至于在設計過程中采用了許多假定與簡化方法。作為結(jié)構工程師，一方面在設計過程中既要做到嚴格遵守和執(zhí)行相關的強制性規(guī)范和要求，堅持結(jié)構設計的原則不能改變，另一方面，又不應盲目、教條、機械地照搬照抄，尤其是對推薦性規(guī)范和要求，應把它作為一種結(jié)構設計中的指導和參考意見，從而可在實際的設計項目中做出更為正確的選擇。這就對結(jié)構設計工程師提出了要求，要對整體結(jié)構體系與各基本分體系之間的力學關系有更為透徹的認識和深入的了解，把建筑結(jié)構概念設計應用到實際工作中去。
6 結(jié)束語
結(jié)構設計歷經(jīng)多年的發(fā)展，目前已經(jīng)趨于成熟，尤其是以計算機技術為代表的科技爆發(fā)式發(fā)展，對結(jié)構設計也帶來了巨大的影響，工程軟件如雨后春筍般出現(xiàn)并在工程實踐中大量應用，隨之出現(xiàn)了少部分設計人員過于依賴計算機技術，使設計偏離了其原有軌道。在這樣的時代背景下，概念設計成為一座將建筑與結(jié)構聯(lián)系在一起的橋梁，使得兩個專業(yè)的設計人員在這一平臺上進行溝通與交流。概念設計的存在，也是對純計算式設計一統(tǒng)天下的否定，但它又不是與結(jié)構計算分析對立的，相反概念設計可以彌補結(jié)構計算分析當前存在的不足，而且對結(jié)構計算分析提出了更高的要求，做到正確理解規(guī)范和靈活運用規(guī)范，做到概念設計與計算設計的相輔相成，使結(jié)構概念設計更加科學化與合理化，進一步推動計算機分析計算技術發(fā)展邁上新的臺階。
綜上所述，建筑結(jié)構的概念設計對結(jié)構工程設計具有舉足輕重的作用，可以說得上是結(jié)構工程設計的靈魂?？上驳氖牵斍霸絹碓蕉嗟慕Y(jié)構工程師開始接受概念設計的思想，并逐步應用到日常的設計工作中，概念設計正發(fā)揮著越來越重要的作用。
參考文獻：
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關鍵詞:建筑結(jié)構;抗震;概念設計
中圖分類號:F407.9文獻標識碼:A
地震災害具有突發(fā)性,至今可預報性很低,給人類社會造成的損失嚴重是各類自然災害中最嚴重的災害之一。隨著建筑結(jié)構抗震相關理論的不斷發(fā)展,結(jié)構抗震設計思路也經(jīng)歷了一系列的變化。設計思路經(jīng)歷了從彈性到非線性,從基于經(jīng)驗到基于非線性理論,從單純保證結(jié)構承載能力的“抗”到允許結(jié)構屈服,并賦予結(jié)構一定的非彈性變形能力的“耗”的一系列轉(zhuǎn)變。由于地震作用的隨機性、復雜性、藕聯(lián)性,每次地震所產(chǎn)生的波形各異,因而其對建筑物的作用各不相同,所產(chǎn)生的破壞程度也千差萬別。因此,在進行結(jié)構的抗震設計時要綜合考慮多方面因素,而切實做好抗震概念設計又顯得尤為重要。
一、抗震概念設計的含義
建筑結(jié)構的抗震概念設計是指在進行結(jié)構抗震設計時,根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想,從概念上,特別是從結(jié)構總體上考慮抗震的工程決策,即正確地解決總體方案、材料使用和細部構造,以達到合理抗震設計的目的。
二、抗震概念設計的基本內(nèi)容
1、建筑設計應重視建筑結(jié)構的規(guī)則性。建筑結(jié)構的規(guī)則性對抗震能力重要影響的認識始自若干現(xiàn)代建筑在地震中的表現(xiàn)。最為典型的例子是1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震。馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑,一幢為十五層高的中央銀行大廈,另一幢為18層高的美洲銀行大廈。當?shù)氐卣鹆叶裙烙嫗?度。一幢破壞嚴重,震后拆除;另一幢輕微損壞,稍加修理便恢復使用。研究發(fā)現(xiàn)破壞較輕的建筑平、立、剖均較規(guī)則、對稱;結(jié)構側(cè)向剛度、材料強度和質(zhì)量的分布也較均勻、連續(xù),而另一棟建筑則恰恰相反,導致產(chǎn)生嚴重扭轉(zhuǎn)、抗剪不足等而破壞嚴重。
2、合理選擇建筑的結(jié)構體系。抗震結(jié)構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題,結(jié)構方案的選取是否合理,對安全性和經(jīng)濟性起決定性作用。
(1)結(jié)構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。要求結(jié)構體系受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實際表現(xiàn)相符合。
(2)應避免因部分結(jié)構或構件破壞而導致整個結(jié)構喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力?？拐鹪O計的一個重要原則是結(jié)構應有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能。諸多震后實例均印證了它的重要性,設計時要引起足夠重視。
(3)結(jié)構體系應具備必要的承載能力,良好的變形能力和消耗地震能量的能力。足夠的承載力和變形能力是需要同時滿足的。有較高的承載能力而缺少較大變形能力,如不加約束的砌體結(jié)構,很容易引起脆性破壞而倒塌。必要的承載能力和良好的變形能力的結(jié)合便是結(jié)構在地震作用下具有的耗能能力。
3、提高結(jié)構構件的延性。結(jié)構的變形能力取決于組成結(jié)構的構件及其連接的延性水平。規(guī)范對各類結(jié)構采取的抗震措施,基本上是提高各類結(jié)構構件的延性水平。這些抗震措施如:采用水平向(圈梁)和豎向(構造柱、芯柱)混凝土構件,加強對砌體結(jié)構的約束,或采用配筋砌體;使砌體在發(fā)生裂縫后不致坍塌和散落,地震時不致喪失對重力荷載的承載能力;避免混凝土結(jié)構的脆性破壞(包括混凝土壓碎、構件剪切破壞、鋼筋同混凝土粘結(jié)破壞)先于鋼筋的屈服;避免鋼結(jié)構構件的整體和局部失穩(wěn),保證節(jié)點焊接部位(焊縫和母材)在地震時不致開裂等等。
4、抗震設計要注重非結(jié)構構件的設計。非結(jié)構構件包括建筑非結(jié)構構件和建筑附屬機電設備,自身及其與結(jié)構主體的連接,應進行抗震設計。結(jié)合相關震后資料,啟示如下:(1)附著于樓、屋面結(jié)構上的非結(jié)構構件,應與主體結(jié)構有可靠的連接或錨固,避免地震時倒塌傷人或砸壞重要設備;(2)圍護墻和隔墻應考慮對結(jié)構抗震的不利影響,避免不合理設置而導致主體結(jié)構的破壞;(3)幕墻、裝飾貼面與主體結(jié)構應有可靠連接,避免地震時脫落傷人;(4)安裝在建筑上的附屬機械、電氣設備系統(tǒng)的支座和連接應符合地震時使用功能的要求,且不應導致相關部件損壞。
三、結(jié)束語
“5.12”汶川大地震后,國家對《建筑抗震設計規(guī)范》重新進行了修定,不難看出新的規(guī)范對于抗震概念設計提出了更高的要求。一幢抗震性能優(yōu)良的建筑除了進行必要的結(jié)構計算之外,概念設計更為重要。作為結(jié)構工程師來說,必須使這一理念貫穿于結(jié)構設計的整個過程當中,既要嚴格把握好設計的大原則,又要全面考慮諸多因素,最終才能保證設計的科學性和嚴謹性,為社會創(chuàng)造更多精品工程。
(作者單位:河北能源工程設計有限公司)
主要參考文獻:
[1]GB50011-2001,建筑抗震設計規(guī)范(2008年版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.
關鍵詞：建筑結(jié)構抗震概念設計
一、建筑結(jié)構抗震概念設計概述
我國結(jié)構計算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗估算、容許應力法、破損階段計算、極限狀態(tài)計算，到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段?，F(xiàn)行的《建筑結(jié)構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068-2001）則采用以概率理論為基礎的結(jié)構極限狀態(tài)設計準則，以使建筑結(jié)構的設計得以符合技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用的原則。概率極限狀態(tài)設計法更科學、更合理，但該法在運算過程中還帶有一定程度近似，只能視作近似概率法，并且僅憑極限狀態(tài)設計也很難估算建筑物的真正承載力。事實上，建筑物是一個空間結(jié)構，各種構件以相當復雜的方式共同工作，并非是脫離結(jié)構體系的單獨構件。
地震具有隨機性、不確定性和復雜性，要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，目前是很難做到的。而建筑物本身又是一個龐大復雜的系統(tǒng)，在遭受地震作用后其破壞機理和破壞過程十分復雜。且在結(jié)構分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種因素，也存在著不確定性。因此，結(jié)構工程抗震問題不能完全依賴“計算設計”解決。應立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經(jīng)驗總結(jié)的工程抗震基本概念，從“概念設計”的角度著眼于結(jié)構的總體地震反應，按照結(jié)構的破壞過程，靈活運用抗震設計準則，全面合理地解決結(jié)構設計中的基本問題，既注意總體布置上的大原則，又顧及到關鍵部位的細節(jié)構造，從根本上提高結(jié)構的抗震能力。
二、抗震概念設計的基本原則與要求
1.選擇有利場地。
造成建筑物震害的原因是多方面的，場地條件是其中之一。由于場地因素引起的震害往往特別嚴重，而且有些情況僅僅依靠工程措施來彌補是很困難的。因此，選擇工程場址時，應進行詳細勘察，搞清地形、地質(zhì)情況，挑選對建筑抗震有利的地段，盡可能避開對建筑抗震不利的地段，任何情況下均不得在抗震危險地段上建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟損失的建筑物。
對建筑抗震有利的地段，一般是指位于開闊平坦地帶的堅硬場地土或密實均勻中硬場地土。建造于這類場地上的建筑一般不會發(fā)生由于地基失效導致的震害，從而可從根本上減輕地震對建筑物的影響。對建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般是指條狀突出的山嘴、孤立的山包和山梁的頂部、高差較大的臺地邊緣、非巖質(zhì)的陡坡、河岸和邊坡的邊緣；就場地土質(zhì)而言，一般是指軟弱土、易液化土、故河道、斷層破碎帶、暗埋塘浜溝谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的地段。
2.采用合理的建筑平立面。
建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構布置符合抗震原則，就能從根本上保證房屋具有良好的抗震性能。
經(jīng)驗表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑抗震能力強，在地震時不易破壞；反之，如果房屋體形不規(guī)則，平面上凸出凹進，立面上高低錯落，在地震時容易產(chǎn)生震害。而且，簡單、規(guī)則、對稱結(jié)構容易準確計算其地震反應，可以保證地震作用具有明確直接的傳遞途徑，容易采取抗震構造措施和進行細部處理。
3.選擇合理的結(jié)構形式。
抗震結(jié)構體系是抗震設計應考慮的關鍵問題。按結(jié)構材料分類，目前主要應用的結(jié)構體系有砌體結(jié)構、鋼結(jié)構、鋼筋混凝土結(jié)構、鋼-混凝土結(jié)構等；按結(jié)構形式分類，目前常見的有框架結(jié)構、剪力墻結(jié)構、框架剪力墻結(jié)構、筒體結(jié)構等。結(jié)構體系的確定受到抗震設防烈度、建筑高度、場地條件以及建筑材料、施工條件、經(jīng)濟條件等諸多因素影響，是一個綜合的技術經(jīng)濟問題，需進行周密考慮確定。
抗震規(guī)范對建筑結(jié)構體系主要有以下規(guī)定：①結(jié)構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；②結(jié)構體系宜具有多道抗震防線，應避免因部分結(jié)構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力；③結(jié)構體系應具有必要的抗震承載力，良好的變形能力和耗能能力；④結(jié)構體系宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形集中，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力；⑤結(jié)構在兩個主軸方向的動力特性宜相近，在結(jié)構布置時，應遵循平面布置對稱、立面布置均勻的原則，以避免質(zhì)心和剛心不重合而造成扭轉(zhuǎn)振動和產(chǎn)生薄弱層。
4.提高結(jié)構的延性。
結(jié)構的延性可定義為結(jié)構在承載力無明顯降低的前提下發(fā)生非彈性變形的能力。結(jié)構的延性反映了結(jié)構的變形能力，是防止在地震作用下倒塌的關鍵因素之一。結(jié)構良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構倒塌。而結(jié)構延性和耗能的大小，取決于構件的破壞形態(tài)及其塑化過程，彎曲構件的延性遠遠大于剪切構件，構件彎曲屈服直至破壞所消耗的地震輸入能量，也遠遠高于構件剪切破壞所消耗的能量。因此，結(jié)構設計應力求避免構件的剪切破壞，爭取更多的構件實現(xiàn)彎曲破壞。始終遵循“強柱弱梁，強剪弱彎、強節(jié)點、弱錨固”原則。構件的破壞和退出工作，使整個結(jié)構從一種穩(wěn)定體系過渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構的周期發(fā)生變化，以避免地震卓越周期長時間持續(xù)作用引起的共振效應。
5.確保結(jié)構的整體性。
關鍵詞：建筑結(jié)構， 概念設計， 原則
Abstract: along with the social economy, the rapid development of science and technology and people life quality rise ceaselessly, the structure design also put forward higher and demand. In this paper, the author briefly expounds the meaning of building structure design and general principles, and together with the many years of work experience, and put forward the concept of the scientific method design to improve the design level of way, so as to ensure the engineering quality, protect people's life safety.
Keywords: building structure, concept design, principles
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
1 前言
從設計理念來講，概念設計是指設計人員在工程設計過程中，不是依賴于計算機技術，而是從實際出發(fā)，由自身經(jīng)驗積累形成對結(jié)構的合理形式、結(jié)構變形以及內(nèi)力等設計關鍵要素具有總體的概念和進行定性分析的能力。在結(jié)構設計中，概念設計的宗旨是在特定的建筑空間及環(huán)境條件下，用整體概念來考慮結(jié)構的總體方案，并能有意識地發(fā)揮和利用結(jié)構總體系和各基本分體系之間的力學特性與關系。
英國著名的鋼筋混凝土教授雷諾說過：“準確的判斷對結(jié)構的安全、經(jīng)濟效益和精確計算起到同樣的重要作用”。自覺掌握和運用概念設計的方法．是提高設計水平的一個有效途徑。
2 建筑結(jié)構概念設計的原則
2.1 結(jié)構的簡單性、規(guī)則性和均勻性
應將復雜的變成簡單。將結(jié)構的受力與傳力途徑設計成越簡單、直接和明確就越好。盡可能避免出現(xiàn)以抗扭為主導的關鍵性傳力構件。傳力途徑越復雜就越易形成內(nèi)力與變形的不協(xié)調(diào)和難以預料的薄弱環(huán)節(jié)；建筑平面規(guī)則，平面內(nèi)結(jié)構布置宜規(guī)則、對稱、均勻、減少偏心，使建筑物分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞，并使質(zhì)量分布與結(jié)構剛度分布協(xié)調(diào)，限制質(zhì)量與剛度之間的偏心。
2.2 合理選擇結(jié)構方案
一個成功的設計必須選擇一個切實可行的結(jié)構形勢和結(jié)構體系．這樣才能充分做到經(jīng)濟合理。結(jié)構體系應受力明確、傳力簡捷，同一結(jié)構單元不宜混用不同的結(jié)構體系，力求平面和豎向規(guī)則?？傊仨殞こ痰脑O計要求、地理環(huán)境、材料供應及施工條件等情況做綜合分析，并與其他專業(yè)相互協(xié)調(diào)后進行結(jié)構選型．確定結(jié)構方案。
2.3 選用恰當?shù)挠嬎愫唸D
結(jié)構計算是在計算簡圖的基礎上進行分析的。選擇恰當?shù)挠嬎愫唸D是確保結(jié)構安全的重要條件，—個選用不當?shù)挠嬎愫唸D將會導致結(jié)構事故的發(fā)生。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結(jié)構的節(jié)點不可能是純粹的剛接或鉸接點，但與設計簡圖的誤差應在允許的范圍之內(nèi)。
2.4 正確分析計算結(jié)果
目前市場上建筑結(jié)構設計軟件種類繁多。而不同的設計軟件所計算出的結(jié)構也不盡相同．這就要求設計師對程序的設計原理及技術條件有廣泛的了解，對計算結(jié)果認真分析，慎重校核．做出合理判斷。
2.5 結(jié)構構件設計
各種結(jié)構構件都應進行必要的抗彎、抗剪、抗扭等計算，并采取相應的構造措施。實際工程中溫差、混凝土收縮、徐變，支座沉陷或結(jié)構次應力的影響在結(jié)構計算中往往未加考慮，但由于塑性鉸的出現(xiàn)．結(jié)構自身進行了調(diào)幅，使結(jié)構得以正常使用。
2.6 選擇合適的基礎方案
選擇合適的基礎方案是確保結(jié)構安全和降低工程造價的重要因素?；A設計應有詳細的地質(zhì)資料，應盡量避免在無地質(zhì)資料的情況下進行設計。基礎設計應根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑體型、有無地下室、上部結(jié)構類型和荷載大小等因素做綜合分析，選擇經(jīng)濟合理的基礎方案．最大限度的發(fā)揮地基的潛力。一般情況下，在同一結(jié)構單元不宜采用兩種不同類型的基礎。
3 抗震概念設計的基本原則
我國是一個多地震同家。據(jù)統(tǒng)計，我同大陸地震約占與世界大陸地震的三分之一。在抗震地區(qū)工程設計中設計者還應遵循抗震設計基本原則，根據(jù)安全經(jīng)濟的原則進行抗震設防，做到小震不壞，中震可修，大震不倒?？拐鸶拍钤O計基本原則是：
2.1 建筑體型應力求規(guī)則
建筑體型應力求簡單、規(guī)則、對稱，質(zhì)量和剛度變化均勻，以減少地震作用產(chǎn)生的變形、應力集中及扭轉(zhuǎn)反應，但在實際工程中往往不能完全達到要求。這就要求結(jié)構工程師在進行抗震計算中．運用概念設計的方法，估計應力集中的部分，分析扭轉(zhuǎn)影響，采取構造措施．提高抗震能力。
2.2 應具有合理傳力途徑
為避免因部分結(jié)構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力和對重力荷載的承載能力，要求建筑結(jié)構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作的傳遞途徑，應具備必要的強度、剛度和穩(wěn)定性。避免因局部削弱突變形成薄弱部位，而產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形集中。此外結(jié)構構件應具有必要的強度和變形能力；結(jié)構構件連接應可靠；并考慮非結(jié)構構件對主體的影響；且對基礎進行合理的設計。
3 運用概念設計方法提高設計水平
3.1 結(jié)構選型與結(jié)構布置
單從抗震角度考慮，好的結(jié)構形式應具備下列性能：延性系數(shù)高，強度僵力比值大，勻質(zhì)性好，正交各向同性，構件的連接具有整體性、連續(xù)性和較好的延性，能發(fā)揮材料的全部強度。確定結(jié)構抗震體系時，應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；應具有多道抗震防線，避免因部分結(jié)構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或?qū)χ亓Φ某休d能力；應具備必要的強度、良好的變形能力和耗能能力；應具有合理的剛度和強度分布，避免因突變形成薄弱部位，對可能出現(xiàn)的薄弱部位采取加強措施。對一般建筑盡町能做框剪結(jié)構，避免做純框架結(jié)構，以節(jié)約建筑材料。有足夠剪力墻或有核心筒的建筑對維持整體穩(wěn)定有利，并在很大程度上減弱框架的受力。對異形建筑的局部薄弱環(huán)節(jié)和容易產(chǎn)生工程塑性鉸的部位，用局部加強的辦法解決。
選擇結(jié)構體系，要考慮建筑物剛度與場地條件的關系。當建筑物自振周期與地基土的卓越周期一致時，容易產(chǎn)生類共振而加重建筑物的震害。建筑物的自振周期與結(jié)構本身剛度有關，在設計房屋之前，應先了解場地和地基土及其卓越周期，調(diào)整結(jié)構剛度，避開共振周期。還要選擇合理的基礎形式，基礎應有足夠的埋深，對于層數(shù)較多的房屋宜設置地下室，對于軟弱地基宜選用樁基礎、筏板基礎或箱形基礎。
3.1 底層框架磚房設計
地震區(qū)的底層框架磚房設計時應注意到上下是兩類性質(zhì)不同的結(jié)構．極限變形能力相差懸殊。一般小震情況下是上部多層磚房起控制作用，當磚墻、框架都處在彈性階段時，驗算的重點是磚墻；當磚墻出現(xiàn)裂縫，它的剛度退化而底層框架結(jié)構仍處在彈性階段時，重點驗算是框架。還要注意底框房屋其側(cè)向變形協(xié)調(diào)是靠樓板有足夠的水平剛度來實現(xiàn)的。因此底層的頂板不僅需要現(xiàn)澆或裝配整體式來達到其應有水平剛度，而且需要一定厚度，尤其當?shù)讓又W(wǎng)較大、房屋的長寬比大時更應注意。
3.2 砌體結(jié)構房屋圈粱設置
砌體結(jié)構房屋圈梁設置應根據(jù)地震烈度、地質(zhì)情況、結(jié)構對沉降的敏感程度及可能發(fā)生的變形、溫度應力的影響等因素確定。如建筑可能發(fā)生正向撓曲，則應加強房屋下部圈梁，反之則應加強房屋上部圈梁，基礎較差時，宜在基礎頂面、一層、頂層處設置鋼筋混凝土圈粱。當圈梁較長時宜設后澆帶．并宜在頂層兩端第一開問的縱墻頂部l—1．5米高度范圍內(nèi)．在灰縫中配置縱向鋼筋，以防止溫度應力引起墻體產(chǎn)生裂縫。
3.3 關于墻體局部出現(xiàn)裂縫的問題
在工程實踐中．常見在砌體結(jié)構出現(xiàn)局部裂縫，雖不影響結(jié)構的整體強度．但在外觀上影響美觀。又給使用者帶來某種不安全感。對此類問題可以通過概念設計來解決。對由于地基不均勻沉降引起的墻體裂縫可通過地基基礎處理、加強上部結(jié)構的整體剛度等措施來解決；對溫度應力引起的墻體裂縫，如現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面或過長的頂層圈梁．由于鋼筋混凝土的熱漲系數(shù)約是磚墻的兩倍，屋面在熱膨脹變形過程巾產(chǎn)生較大水平推力，使墻體產(chǎn)生較大剪應力而導致產(chǎn)生斜裂縫?？煽紤]采用后澆帶、在墻體內(nèi)加筋、加強屋面隔熱措施、注意施工季節(jié)等措施；對構件設計不當，如弧形粱對其扭轉(zhuǎn)變形估計不足引起墻體開裂問題，應
在設計構件時予以注意。
4 結(jié)語
【關鍵詞】高層混凝土；建筑結(jié)構；抗震設計
中圖分類號： TU37 文獻標識碼： A
前言
文章對高層混凝土建筑結(jié)構概念設計的重要性做了簡單介紹，并對我國高層混凝土建筑結(jié)構的設計現(xiàn)狀進行了闡述，通過分析，并結(jié)合自身實踐經(jīng)驗和相關理論知識，對高層混凝土建筑結(jié)構抗震概念設計的基本內(nèi)容進行了探討。
二、高層混凝土建筑結(jié)構概念設計的重要性 在設計中，雖然分析計算是必須的，也是設計的重要依據(jù)，但僅靠此往往不能滿足結(jié)構安全性、可靠性的要求，不能達到預期的設計目標，因此必須非常重視概念設計。從某種意義上講，概念設計甚至比分析計算更為重要，因為合理的結(jié)構方案是安全可靠的優(yōu)秀設計的基本保證。高層建筑結(jié)構設計尤其是在高層建筑結(jié)構抗震設計中，更應重視概念設計。這是因為高層建筑結(jié)構的復雜性、發(fā)生地震時震動的不確定性、人們對地震時結(jié)構響應認識的局限性與模糊性、高層結(jié)構計算尤其是抗震分析計算的精確性、材料性能與施工安裝時的變異性，結(jié)構計算模型的假定與地震時的實際工作有很大的差異以及其他不可預測的因素，致使設計計算結(jié)果( 尤其是經(jīng)過實用簡化后的計算結(jié)果) 與實際相差較大，甚至有些作用效應至今尚無法定量計算出來。
三、我國高層混凝土建筑結(jié)構的設計現(xiàn)狀 地震由于其具有較強的突發(fā)性和隨機性，要在強烈晃動中保證高層建筑的穩(wěn)定性是一向很大的挑戰(zhàn)?；炷辆哂杏捕雀?、連接性好的特點，但是強烈的晃動又要求建筑物的材質(zhì)應該是變形可收縮的，這樣就可以消耗地震的能量，提高結(jié)構的變形、耗能能力和整體抗震能力，防止高于設防烈度的“大震”不倒是抗震設計要達到的目標。雖然這幾年，越來越多的研究者這在著手研究這方面的問題，但是效果并不是很理想。下面簡述一下關于我國高層混凝提土建筑結(jié)構的抗震設計中存在的問題。 1.結(jié)構層間屈服強度有明顯的薄弱樓層 在對于混凝土框架結(jié)構的設計上存在明顯的不均勻性，使得這些結(jié)構存在著層間屈服強度特別薄弱的樓層。當發(fā)生強烈地震時，結(jié)構的薄弱層率先屈服，彈塑性變形急劇發(fā)展，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象，從而導致大樓的迅速垮塌。比如在1976年的唐山大地震中，就出現(xiàn)了高層建筑的集體彈性變形的情況。 2.柱端與節(jié)點的破壞較為突出 在地震中易造成高層建筑嚴重變形倒塌的原因是框架結(jié)構中存在梁輕柱重的情況。如果柱頂重于柱底，那么很顯然的容易造成尤角杜和邊柱易發(fā)生破壞。這種情況對于短柱來說，易發(fā)生剪切破壞外。對于一般柱來講，當節(jié)點核芯區(qū)無箍筋約束時，節(jié)點與柱端破壞合并加重。同時當柱側(cè)有強度高的砌體填充墻緊密嵌砌時，柱頂剪切破壞嚴重，破壞部位還可能轉(zhuǎn)移至窗洞上下處，甚至出現(xiàn)短柱的剪切破壞。 3.砌體填充墻的破壞較為普遍 當遭到地震作用時，由于砌體承重墻變形力度較小，首先受到地震的作用而出現(xiàn)裂縫情況。當遇到8級或者8級以上地震時，填充墻的裂縫會明顯變寬，甚至造成建筑物倒塌震害規(guī)律一般是上輕下重，空心砌體墻重于實心砌體墻，砌塊墻重于磚墻。
四、高層混凝土建筑結(jié)構抗震概念設計的基本內(nèi)容 1.首先應重視高層建筑結(jié)構的規(guī)則性 建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規(guī)則的形狀設計方案。合理的建筑布置在抗震設計中是頭等重要的，提倡平、立面簡單對稱，因為震害表明，此種類型建筑在地震時較不容易破壞，而且容易估計出其地震反應，易于采取相應的抗震構造措施和進行細部處理。“建筑結(jié)構的規(guī)則性”包含了對建筑的平立面外形尺寸，抗側(cè)力構件布置、質(zhì)量分布，承載力分布等諸多因素的綜合要求?！耙?guī)則建筑”體現(xiàn)在體形( 平面和立面的形狀) 簡單; 抗側(cè)力體系的剛度承載力上下變化連續(xù)、均勻; 平面布置基本對稱。 2.結(jié)構剛度、承載力和延性要有合理的匹配 當結(jié)構具有較高的抗力時，其總體延性的要求可有所降低; 反之，較低的抗力需要較高的延性要求相配合。對結(jié)構提出了“綜合抗震能力”的概念，就是要綜合考慮整個結(jié)構的承載力和構造等因素，來衡量結(jié)構具有的抵抗地震作用的能力。地震時建筑物所受地震作用的大小與其動力特性密切相關，與其具有合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性密切相關。但是，提高結(jié)構的抗側(cè)剛度，往往是以提高工程造價及降低結(jié)構延性指標為代價的。要使建筑物具有很強的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構中的所有構件都具有較高的延性，然而實際工程中很難做到。有選擇地提高結(jié)構中的重要構件以及關鍵桿件的延性是比較經(jīng)濟有效的辦法。因此，在確定建筑結(jié)構體系時，需要在結(jié)構剛度、承載力及延性之間尋找一種較好的匹配關系。
3.合理選擇建筑結(jié)構體系 隨著社會的不斷進步，人們逐漸認識到，在現(xiàn)代化充分發(fā)展的今天，再單純強調(diào)結(jié)構在地震中不嚴重破壞和不倒塌，已不是一種完善的抗震思想，不能適應現(xiàn)代工程結(jié)構抗震的需要。在這樣的背景下，美國和日本學者提出了基于性能的抗震設計理念。基于性能的抗震設計的基本思想，就是要使設計出來的結(jié)構在未來的地震發(fā)生時，能夠達到各種選定的性能目標，包括結(jié)構進入非彈性階段后損傷控制目標。其基礎和關鍵工作是性能目標的確定，它包括設定地震水準、定義性能水準和選擇性能目標。抗震設計規(guī)范提出了三個水準的抗震設防目標，這個設防目標包含了地震水準和性能水準，實際上就是一個性能目標，只不過目標單一，沒有可選擇性。因此可以說，抗震規(guī)范的設計方法已經(jīng)具有了基于性能的抗震設計思想的雛形。由于對結(jié)構性能狀態(tài)的具體描述、相應的計算方法、以及設計標準目前尚未明確，因此可以說，基于性能的抗震設計目前基本上仍停留在概念階段，在工程中廣泛應用的條件還不成熟。但是，隨著人們對建筑產(chǎn)品要求的提高，各種新結(jié)構、不規(guī)則結(jié)構和超出規(guī)范適用范圍的結(jié)構會逐漸增多，在沒有規(guī)范可供遵循的條件下，采用基于性能的抗震設計思想進行這些結(jié)構的抗震設計，并通過專家論證，是一個可行、有效的設計途徑。 結(jié)構體系是抗震設計中的關鍵，如何確定體系是一個綜合的技術和經(jīng)濟問題，應當周密考慮后決定?？拐鸾Y(jié)構體系應盡可能減少自重，高層建筑中各樓層面板自重約占建筑物地面以上重量40％，因此，減少板的重量是減輕建筑總重的有效途徑，如采用現(xiàn)澆多孔板、密肋樓板等都是很好的辦法。此外，減少結(jié)構自重還可以應用高強混凝土以減小構斷面，輕質(zhì)隔墻、加氣混凝土等輕質(zhì)材料也是很好的選擇。在體形復雜和不規(guī)則結(jié)構中，必須設置自上而下連續(xù)貫通的有較大承載力和剛度的抗側(cè)力結(jié)構。盡量避免扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)對結(jié)構有很大危害，也要加大結(jié)構的抗扭轉(zhuǎn)剛度。二者的關鍵都在于剪力墻的設置，沿結(jié)構布置剛度大的抗側(cè)力結(jié)構，有益于抗扭。 五、結(jié)束語
