探析建筑结构设计中的概念设计

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1、探析建筑结构设计中的概念设计摘要：本文从概念设计角度出发探讨了在建筑结构设计过程中，需要注意的一些基本结构概念知识，从而保证建筑的经济性和可靠性。关键词：建筑结构设计；概念设计Abstract：Thisaxticlediscussesthebasicstructuralconceptknowledgewhichneedsattentionfromtheperspectiveofconceptualdesigninstructuraldesignprocess,soastoensuretomakethebuildingeconomyandreliability・Keywords：strue

2、turaldesign；conceptualdesign中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2012)1概念设计的含义建筑结构的概念设计通常是指不经数值计算，特别是在一些难以作出精确理性分析或在建筑结构规范没有或者难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，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。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁

3、琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。概念设计的取得要依据个人经验的积累，在实际中结合建筑功能要求、结构安全等级、抗震设防等级、地质资料、当地材料、当地自然环境等来进行定性设计的过程，它的内容可以包括：确定三缝设置、结构体系、基础形式和埋深、主要构件的几何尺寸等。比如，有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还人为的布置一些抗震墙，即不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题还是在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当.造成的危害是不容忽视的。美国一些著名学者和

4、专家曾警告工业界：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”然而避免这种情况，概念设计的思想不妨是个好方法。2概念设计的重要性概念设计是展现先进设计思想的关键。一般认为，概念设计做的好的结构工程师，随着他不懈追求尽善尽美的设计思想，其结构概念将随他年龄的增长与实践的积累越来越丰富，设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是，随着社会分工的越来越细，很大一部分结构工程师还停留在只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计的阶段，缺乏创新，有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳，害怕承担创新的责任。这种状况在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，已经远远不能适应设计工作的要求，亟

5、待发展和改变。强调概念设计的重要，主要还是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，都需要良好的概念设计与结构措施来满足结构设计的要求。结构工程师加强结构概念的培养，能比较客观、真实地理解结构的工作性能。概念设计之所以重要，还在于方案设计阶段，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

6、的结构方案。3结构体系设计3.1结构平面设计原则众所周知，在水平荷载作用下结构侧移已成为高层建筑设计中的关键控制因素，如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师追求的重大目标。建筑平面的形状宜选用风压较小的形式，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响，还必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载。在地震作用下，建筑平面要力求简单规则，风荷载作用下则可适当放宽。因为结构整体弯曲变形所引起的侧移与结构体系抵抗倾覆力矩的有效宽度的三次方成反比例关系，所以不宜建造宽度很小的建筑物。一般应将结构的高宽比I-WB控制在5-6以下，当设防烈度在8度以上时，H/B限制应更严格一些。另外，建筑平面

7、的长宽比也不宜过大，一般宜小于6,以避免两端相距太远，振动不同步，产生扭转等复杂的振动，而使结构受到损害。在规则平面中，如果结构平面刚度不对称，仍然会产生扭转。所以，对任何平面形式的高层建筑来说，其抗侧力结构的布置原则都是尽量使平面的质量中心接近于抗侧力结构的刚度中心。因此，简洁、规整、均匀对称的平面设计，对于合理布置抗侧力结构是有利的。由于质量分布很难做到均匀对称，在结构布置时，除要求各向对称外，还最好能具有较大的抗扭刚度，在满足