摘要：概念设计在我们结构设计中发挥着巨大的作用，无论是从经济角度来考虑还是安全使用角度考虑，它都是值得结构设计人员去学习去借鉴的。同时概念设计的内容也较为复杂，综合性强，需要设计人员从多方面角度去理解结构整体的受力状态，通过不断的积累结构设计经验，不断的进行设计创新，从而做出外形美观，经济适用，安全耐久的结构设计。
关键词：高层建筑结构；概念设计；设计思想
1.概念设计的重要性
概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。随着年龄的增长，导致他们在大学所的那些孤立的概念都被逐渐忘却，更谈不上设计成果的不断创新。强调概念设计的重要，主要还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，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。
2.做好概念设计因思考的问题
2.1 结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防，选择合理的结构类型。
2.2 分析结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环节。
2.3 分析竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点及传递途径。2.4 注意非结构构件对主体结构抗震产生的有力和不利影响，协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠性。
2.5 承载力和刚度在平面内及沿高度尽量均匀分布，避免突变和应力集中，有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌，使地震作用能在各子结构之间重分布，充分发挥整个结构耗散地震能量的作用。
2.6 抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构，并具有多道防线。
2.7 预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围。
2.8 掌握各类结构材料的特性及其受温度变化的影响。
3.建筑结构概念设计应从以下方面进行
3.1 结构选型布置的概念设计
（1）结构平面布置刚度宜均匀，减少扭转。高层建筑的平面布置宜简单，规则，尽量减少突出、凹进等复杂平面。更重要的是结构平面布置时要尽可能刚度均匀，即结构的刚心与质心尽量接近，减少地震作用下的扭转，扭转对结构的危害很大。减少结构的扭转，一是减少地震作用引起的扭转，二是增加结构抵抗扭转的能力。平面刚度布置均匀，可减少地震作用下的扭转。而影响平面刚度均匀的主要因素是剪力墙的布置。剪力墙集中布置在结构平面的一端或一侧是不好的。大刚度抗侧力单元偏置的结构在地震作用下扭转大，而对称布置剪力墙、井筒有利于减少扭转。周边布置剪力墙，或周边布置刚度很大的框筒等，都是增加结构抗扭刚度的重要措施，有利于抵抗扭转。为了减少地震作用下的扭转，还要注意平面上质 量分布，质量偏心会引起扭转，质量集中在周边会加大扭转。
（2）结构竖向刚度宜均匀，避免薄弱层，减少鞭梢效应。结构宜做成上下等宽或由下向上向心逐渐减小的体型，更重要的是结构的抗侧刚度应当沿高度均匀分布，或沿高度向心逐渐减小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆各层剪力墙的布置是影响结构竖向刚度是否均匀的主要因素。框支剪力墙结构是典型的结构竖向刚度有突变的结构，框支层的变形大，为薄弱层，容易发生地震震害。故在结构设计时，不允许将全部或大部分剪力墙设计成框支，必须有一走数量的落地剪力墙，将框支剪力墙转换层以上的剪力较均匀的转移到落地剪力墙，从而避免软弱层引起的震害。
3.2 构造做法的概念设计
预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态，调整承载力以加强或削弱某些部位有意识设置构造措施。使结构的构造做法和建筑构造要求相一致，结构的理论构造要求和施工的实际构造做法保持一致。
3.3 基础的概念设计
在建筑中基础不但会和地基有影响，同时还和其上的构造有一定的关联，除了在物体的外边发生较为严重的荷载时，其他情况下其形变都是呈现出中间多，外围小的特征。在进行地质条件选型中，首先地基地质要好，或采用桩基。要求地基沉降量不能过大，重要的是控制高低层的沉降差，天然地基的建筑，高层部分一般采用满堂红基础，低层部分采用双向条形或单独基础，高层建筑常设有通往地下车库的通道，通道紧贴高层的外壁，并平行于外壁，作为车道的底板，便于铺防水层，也保证了高层建筑的整体连接。根据不同建筑的地理位置结构形式可选择桩基础、箱形基础和筏形基础。桩基础，当地基土质较软弱，建筑物层数较多，荷载较大的情况下，天然地基不能满足地基承载力的要求可以采用桩基将上部结构荷载直接传到下部坚实的持力层，高层建筑的桩基础可采用预制钢筋混凝土桩，混凝土灌注桩和钢管桩。箱形基础，箱开基础在高层建筑中广泛应用，它 整体刚度好，能将上部结构的荷载均匀地传给基础，对上部结构能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均匀沉降，并与周围土体协同工作，提高建筑物的抗震和抗风能力。筏形基础，筏形基础适用于上部结构荷载较大，地基承载力较低的工程，筏形基础整体较好，刚度大，能有效地分散上部结构的荷载，调整基底的压力和不均匀沉降。在建造下部基层时，基础钢筋应力不断增长，建筑到四五层时钢筋应力达到最高值，以后随层数和荷载的增加应力又逐渐减小，这种现象是基础和上部结构协同作用的结果，当上部结构高低层数差别很大，但地下室有直通要求时，应做成整体基础，高低层不分开是有条件的。
4.概念设计的目标
4.1 设计的创新性。结构设计人员对于建筑结构设计常采用的设计方法是通过查找手册、以及结合计算机程序等方式进行，这一切都是缺少创新性。而概念设计则是要求结构设计师应充分结合设计实践经验以及理论知识，采取一系列的合理想象及创新进行规划，得出具有合理性以及一定创新性的结构设计。
4.2 优化设计结果。基于概念设计的结构设计其包含分析、综合以及评估三步。分析阶段主要是对问题进行全方位的了解，因为存在分析数据不完整与不准确的特点，此阶段具有一定的模糊性质，综合阶段则是要求工程师将理论知识和实际情况，通过结合设计师的想象力以及创新意识从而实现工程设计规划。最后评估阶段是最优方案的选择过程。这种优选方案不仅可以有效地防止了结构后期出现的繁琐计算，更重要的是体现了方案的可靠性与经济性。
4.3 提升工程师设计能力。概念设计其是在正确理念和原则的指引下，允许工程师在设计中进行一定程度的发挥，因此避免了结构设计人员一味采用传统方法设计，这方便于结构师从根源查找问题，从而使计算结果更为准确。因此，概念设计无论在理论知识、方式还是思想以及手段等方面都为建筑结构提供了科学有效的技术平台。
5.结语
高层建筑结构设计，是一个长期、复杂、甚至循环往复的过程，任何在这过程中的遗漏或错误，都有可能使整个结构设计过程变得更加复杂或使结构设计结果存在不安全的因素。这就要求结构设计人员既要有扎实的理论功底，又要有丰富的工程经验，并且结合概念设计，这样设计出来的建筑物才能达到既安全、可靠，又经济、合理。
参考文献：
［1］陈孟芝.平面和竖向不规则高层建筑结构概念设计探讨［J］.国外建材科技，2011，27（5）：62-64
［2］方鄂华.高层建筑钢筋混凝土结构概念设计［M］.北京：机械工业出版社，2012.
论文作者:袁志斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/19
标签：结构论文; 刚度论文; 概念论文; 荷载论文; 基础论文; 结构设计论文; 均匀论文; 《基层建设》2017年6期论文;