王静
江苏广优建设工程有限公司 江苏淮安 223100
摘要：建筑结构在生命周期中，多种作用复杂而不确定；当前设计辅助软件计算绝对而又机械。鉴于对风、地震等作用理论研究深度及计算软件的分析水平，目前实际难于很好地保证各复杂结构抗震、抗风性能。因而，从概念设计（建筑体型、结构方案、承载力与刚度分布、结构延性等）大局着手，对薄弱部位重点关注，并采取相应措施予以加强，就显得尤为重要。概念设计，对于本工程的安全性、经济性及设计分析的合理性、设计周期的时效性都起到了举足轻重的作用。
关键词：建筑结构设计；概念设计；结构措施；应用
1建筑结构概念设计的意义与基本内涵
从实际情况看来，概念设计是建筑结构设计的关键，科学、合理的概念设计不仅能够完善建筑工程结构设计方案，而且能够提高建筑工程的设计水平与施工质量。建筑设计师通过设计经验、专业理论以及建筑工程的基本特征，分析建筑工程的力学、构件等情况，从而设计建筑方案，之后再由专业人员对初步设计方案进行评估，上述过程是建筑结构设计中概念设计的基本内涵。
概念设计在实际操作过程主要指建筑师利用设计手册与第三方应用程序等创新设计，并根据历史经验不断变革自身设计理念、设计风格等。概念设计使建筑师的设计水平与创新能力得到大幅度提升，并且利用计算机与设计手册等有利于解决建筑设计、施工的问题，弥补计算机的不足设计。在实际建筑设计中，设计师需对建筑工程整体施工情况与设计目标大致了解，选择最优建筑结构设计方案，提高企业的经济效益。
2概念设计在建筑结构设计中的应用体现
2.1场地条件与建筑基础选型
设计中应选取对建筑抗震有积极作用的场地，一般不得在对抗震极不利的场地建造甲、乙、丙类构筑物，如果无法避开，则要采取特殊措施来减少场地带来的不利影响，通常要求场地勘探与选址工作需要在建筑初步设计之前完成。本项目场地情况较好，即使设置地下1层，对建筑抗震也依然有利。基于此，根据场地及其周围的地质条件，结合项目使用要求，优先考虑具有良好稳定性，且便于施工，质量易于控制的高强预应力混凝土管桩。
2.2建筑结构体系
目前，常用的建筑结构体系主要包括以下几种：（1）框架结构；（2）剪力墙结构；（3）框剪结构；（4）筒体结构；（5）巨型结构。现行建筑设计规范针对不同结构体系提出了明确的高宽比要求及适用高度。对于设计人员，需在掌握各种结构体系优势特征、缺陷及适用条件的基础上，围绕拟建项目的使用功能要求妥善选择。本项目设计人员考虑到框剪结构不仅抗侧力性能优异，而且平面布置也十分灵活，故将其作为本项目的主要结构体系。
2.3抗震设计
概念设计在抗震设计中的应用有其独到的价值。概念设计融入抗震设计的过程更多是对整个建筑工程总体结构体系的分析和考量。抗震设计中，概念设计和结构措施是相辅相成的。从概念设计出发，对“地震力”采取或“抗”，或“耗”，或“隔”，或“传”等等不同的处理方式。抗震设计中的性能设计也是概念设计的常见应用领域。建筑的抗震性能设计，通过对承载能力和变形能力的综合考虑，寻求整体结构或者局部构件在承载能力以及变形能力的合理平衡点，具有很强的针对性、灵活性。
2.4高层建筑结构设计
概念设计在高层建筑结构设计中的应用，常见的有结合建筑方案和平面布置控制高宽比，长宽比；根据建筑平面布置和建筑功能，设备要求合理布置抗震墙与核心筒，以及确立核心筒位于整个建筑平面的什么位置，是中置，是偏置，是单筒亦或双筒，目的是为了使结构刚度中心和质量重心尽量重合。针对不规则平面布置出现的薄弱点，做特别加强处理比如加强楼板刚度等措施。这一点体现的很明显。作为构件设计，常规的楼板厚度就可以满足承载能力和变形能力的要求，但是从概念设计的角度出发，采取加强薄弱点的楼板刚度这一具体的结构措施，就可以大大提升整个结构的抗侧力刚度，对于抗震性能设计，以及控制计算指标都有很积极的效果。
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2.5地基基础设计
在地基和基础设计中，概念设计的应用也很常见。比如，抗震规范第3.3.4条第2款规定“同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基”，该规定是为了避免建筑物受到地震作用时，基础因为抗侧刚度的严重不均匀而发生抗剪破坏。另《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）提出了变刚度调平设计理念。该理念体现了概念设计的精髓。尤其对于主楼、裙房一体的建筑物，对主楼，裙房采用不同的基础形式或者基础处理方案，可以有效地控制沉降和差异沉降；再比如，主楼和裙房都采用桩基础，但是主楼桩基密集强化，裙房桩基稀疏弱化，则是常用的控制差异沉降的结构措施。
2.6调整系数的选取
2.6.1周期折减系数
考虑计算周期关联于结构体系实际刚度，随填充墙体对总体刚度贡献的增大，周期折减系数逐渐减小，通常在0.6~1.0范围内取值，本项目的周期折减系数取0.75。
2.6.2框架所受地震力对应的调整系数
在框剪结构中，剪力墙承担着主要地震力，这易使作为第二道防线的框架偏不安全，所以要设定这一调整系数。经模拟分析，本项目框剪结构中的各层框架均承担20%以上的地震剪力，处在无需调整的状态。
2.6.3地震作用调整系数
一般在1.00~1.20范围内取值，目的在于保证长周期结构安全度。本项目由于剪力与重量的比值比规范限值略小，所以应放大地震作用，调整系数取为1.15。
2.6.4振型数
对于高层建筑，其振型数不能少于9个，且在考虑扭转耦联的情况下不能少于15个；对于多塔结构，其振型数不能少于塔数的9倍，同时计算振型数需要确保振型参与质量达到总质量90%以上。按以上原则和要求，本项目通过反复计算和验证，将振型数确定为36个。
2.6.5梁端弯矩调幅系数
由于梁受竖向荷载后，其塑性内力将发生重分布，所以要通过调幅来有效降低梁端上的负弯矩，并相应增加跨中弯矩，以便梁的上下配筋能够趋向均匀，通常在0.7~0.9的范围内选取调幅系数，本项目取为0.85。
2.6.6梁跨中弯矩放大系数
在对可变荷载的不利布置不予考虑和计算的情况下，主要采用这一系数对梁受永久荷载与可变荷载后的跨中弯矩进行调整，通常在1.0~1.3的范围内取值，当层数较少且可变荷载偏大时，应取高值。本项目在充分考虑安全与经济性的基础下，将这一系数确定为1.05。
2.7材料利用率
材料利用率也是概念设计中设计师需要考虑的一项重要内容，建筑材料与协同工作的紧密配合能够充分发挥材料的作用，降低施工成本。目前，建筑市场上的建筑材料种类丰富，功能也各不相同，这对建筑概念设计工作增加了难度。就现阶段我国建筑工程的整体水平而言，提高材料利用率成为结构设计的重要目标。一般情况下，通过优化内部梁结构、柱结构等可以有效提高建筑材料的利用率，节约企业的投入成本。
总之，科学、合理的概念设计方案可以提升项目工程施工水平，确保项目的整体施工质量。概念设计的过程中设计师应结合实际情况、专业知识，不断地完善建筑结构设计，从而促进我国建筑行业的长远发展。
参考文献：
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[2]李娜，杨志杰，彭宝莹.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].门窗，2015（04）.
[3]范滨锋.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016（6）：75–76.
论文作者:王静
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/6
标签：结构论文; 概念论文; 建筑论文; 系数论文; 刚度论文; 结构设计论文; 弯矩论文; 《防护工程》2018年第25期论文;