1、    概念設計在結構設計中的應用    張春敬 宋巍摘要：概念設計是創造性思維的一種體現，也是強化設計理念的一個重要手段。現如今概念設計也應用到我國的建筑結構設計當中，對建筑結構的整體規劃、設計有了全新的思維模式，強化了建筑的安全性、適用性、可靠性，并且能夠在一定程度上節約工程的建設成本，優化施工方案。本文以我國現階段的建筑結構設計為背景，將概念設計與建筑結構設計相結合，并具體談談概念設計在建筑結構設計中的運用。關鍵詞：建筑結構；概念設計；設計應用；結構設計越來越多的先進技術被應用到建筑設計當中來，為建筑結構設計創造了方便舒適的條件，并且優化了設計結果

2、，提高了設計的質量。但久而久之，使建筑設計對計算機等先進設備產生了強烈的依賴性，設計模式也趨于固定，失去了建筑結構設計的真正意義和作用。對建筑結構的安全性、實用性等性能的建設的數據統計無法考究其準確度，使建筑結構設計走入了模式化的誤區。想要在設計中充分體現設計的創新性，就要強化概念設計思維，打破傳統建筑結構設計的固定形式，使建筑設計更具有時代感。一、概念設計1、所謂的概念設計一般指不經數值計算，尤其在一些難以做出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中，依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布

3、置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。2、結構概念設計是保證結構具有優良抗震性能的一種方法。概念設計包含極為廣泛的內容，選擇對抗震有利的結構方案和布置，采取減少扭轉和加強抗扭剛度的措施，設計延性結構和延性結構構件，分析結構薄弱部位，并采取相應的措施，避免薄弱層過早破壞，防止局部破壞引起連鎖效應，避免設計靜定結構，采取二道防線措施等等。應該說，從方案、布置、

4、計算到構件設計、構造措施每個設計步驟中都貫穿了抗震概念設計內容。3、在現階段的抗震設計中，隔震消能是概念設計中的一項重要研究。隔震消能主要是通過主體與地基之間設置的柔性隔震層和減震裝置，在震源處減少地震對建筑帶來的傷害；并且在建筑的頂部加設"反擺"裝置，目的是控制地震時導致的建筑位移，控制震感的強度。這一概念設計如設計合理，能夠在實際的應用當中，達到至少60%抗震效果，提高建筑本身的抗震性能，強化安全措施保障。4、在建筑抗震設計中，更應注重概念設計。這是因為建筑結構的復雜性，發生地震時，地震力方向的不確定性，人們對地震時結構效應認識的局限性與模糊性，結構抗震分析計算的精確度

5、，材料性能與施工安裝時的變異性以及其他不可預測的因素，致使設計計算結果（尤其是經過實用簡化后的計算結果）可能和實際相差較大，甚至有些作用效應至今尚無法定量計算出來。因此由于存在上述諸多不確定因素，建筑結構設計計算無法涵蓋可能的所有不確定因素。因此，必須重視整體的概念設計，從某種意義上講，概念設計甚至比分析計算更為重要。二、概念設計與結構設計的區別概念設計的過程是依據個人經驗，結合建筑功能要求、結構安全等級、抗震等級、地質資料、當地材料、當地自然環境等進行的定性設計過程，其概念設計的主要內容包括：確定三縫設置、結構體系、基礎形式和埋深、主要構件的幾何尺寸等。結構設計則是概念設計的逆向過程，其設計

6、是依據概念設計的總體要求、力學和數學的原理由定量過度到定性的一個過程。由此我們可以看出概念計的重要性，然而現在我們許多設計人員過于理論化，任何情況下首先講的是計算結果，而忽視結構構造。甚至于一些單位的總工不參與設計的前期概念設計階段，而只對著計算書審核設計圖紙。有些新參加工作的同志有時拿著書本和計算書與審核人員爭論。三、建筑結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，結構自振周期則短，在地震時結構所承受的地震力就大，相對后果較重，且造成材料的浪費；剛度也不宜過柔，過柔的建筑結構在地震時就會產生過大的變形，影

7、響其強度、穩定性和正常使用。2、充分認識和掌握結構的破壞機制和塑化歷程。建筑結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構產生樓層破壞機制，因為這種破壞機制說明結構中存在著薄弱環節，即在其它構件承載能力尚未充分發揮作用之前，整個結構已經提前破壞，設計人員的責任和主要任務就是努力實現理想的建筑結構的整體破壞機制。3、等強度與耗能設計原則。這是抗震結構總體設計時必須認真考慮的設計原則，在結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構提前破壞，整幢建筑物連續破壞的局面。在結構的整體設計上要注意加強薄弱環節，盡量做到等強度，在

8、注意等強度設計原則的同時，一定要注意使建筑結構在恰當的部位具有能消耗大量能量的性能。四、概念設計的意義1、展現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構的總體方案，且能有意識地發揮和利用結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構的各項性能，方能對計算分析的結果進行科學判斷和合理取舍。2、體現結構設計的原則與靈活。建筑物是一個完整的空間結構，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構體系之外的單獨構件。當前在建筑結構設計界，對具體空間結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

9、假定與簡化方法。作為結構工程師，一方面在設計過程中既要做到嚴格遵守和執行相關的強制性規范和要求，堅持結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，尤其是對推薦性規范和要求，應把它作為一種結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。3、彌補設計、計算理論的不足。目前的結構設計計算水平難以有效地保證結構設計的抗震、抗風性能，尤其是抗震設計。目前，現行的結構設計理論和計算理論仍然存在著一些缺陷：如對混凝土結構設計，內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設計方法，兩者的矛盾使計算結果與結構的實際受力狀態存在較大差距。五、結語建筑結構設計需要不斷的創新，設計思路也需要不斷的加入新鮮元素，才能迎合當今時代的發展趨勢，受到更好的社會好評。概念設計在建筑結構設計中發揮了良好的促進作用，優化了建筑結構設計