摘要：随着我国建筑行业的发展、城市化进程的加快，高层建筑越来越多，人们对高层建筑的质量也提出了新的要求，结构优化设计是提高高层建筑质量的有效途径。本文通过分析概念设计在高层建筑结构设计中的具体应用，为提高高层建筑的质量提供一定的参考意见。
关键词：概念设计；高层建筑； 优化设计
众所周知，建筑行业是我国国民经济的支柱型行业，在土地资源日益紧张的今天，建筑开始向着高层方向发展，因此，人们的日常生活和国民经济的发展与高层建筑的结构设计质量有着千丝万缕般的联系，需要我们建筑设计师根据相关的规定标准，采用先进的科学技术，合理分析工程的实际情况，设计出科学有效的高层建筑结构设计方案，最大程度地优化高层建筑结构。一般而言，在对高层建筑进行结构优化设计时，会较多的采用概念分析，因此需要我们对概念设计在高层建筑结构优化设计中的应用足够的重视[1]。本文通过浅析概念设计，并以具体的某工程为例，进行简要分析概念设计是如何在高层建筑结构优化设计中应用的。
一、浅析概念设计
建筑工程的概念设计是指在建筑工程施工开始之前的一个初步设计，是建筑设计师总结已往的设计经验，并且与建筑的设计理论和具体的工程特征相结合，合理有效地用最科学的方式对建筑结构进行设计，使建筑结构达到最好的结构布置效果。随着建筑结构日益的复杂化，对建筑结构设计师提出了新的要求，设计师不能盲目地对建筑进行结构设计。因为将概念设计应用到建筑结构设计中能够设计出更加符合要求的建筑结构体系，所以目前概念设计成为了现今建筑结构设计的重要思想。概念设计的前提是对地区的规划、建筑的意图以及使用功能的需要有一个整体的把握，另外对工程的资金状况、建筑材料等的具体情况也需要全面的了解。而其使用的主要手段是建立在对力学概念、材料性能、结构体系以及建筑技术的熟练使用的基础之上的。
概念设计有其现实的可行性[2]。首先体现在结构设计的创新性，与查找手册以及利用计算机程序等传统方式不同，概念设计要求建筑结构设计师将设计的实践经验和理论知识相结合，并通过一定符合实际的想象力和创造力，设计出具有创新性的建筑结构；其次，概念设计通过分析、综合、评估三步具体工作优化建筑结构的设计结果，全面了解建筑中存在的问题，选出最可靠最经济的设计方案，有效地防止了高层建筑结构设计后期出现的繁复琐碎的计算；最后，由于概念设计是以正确的理念和原则为前提，再加上建筑结构设计师自身能力的发挥，有利于设计师提升自身的设计能力。
二、概念设计在高层建筑结构优化设计中的应用
在对众多的工程实践分析中可以知道，采取概念设计理念对高层结构设计能够最大程度上让建筑结构在荷载的作用下，破坏性减少到最低。高层建筑的结构极具复杂性，所以更有必要将概念设计运用到结构的设计当中，下面就从具体的工程来分析概念设计在高层建筑结构优化设计中的应用。
该工程项目预计建成集高档公寓、普通住宅、写字楼等为一体的多功能型商业建筑群体。本文选用的是该工程项目中的A区进行分析，其占地面积为10万平方米，地下有主要用于商业、设备用房和车库的两层地下室，地上是2到4层的裙房以及40层高的两栋住宅楼。
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（一）对于基础及地下室的设计
该工程的地理位置处在山前坡洪积平原，地质现象良好，区域稳定性较强，很适合工程的建设，根据仔细的勘察，并考虑到抗浮的要求，工程的裙房部分的基础选用了筏板基础，与抗冲切要求相结合，把筏板对应尺寸的柱墩设于框架柱所在的方位[3]。在塔楼的基础设计过程中，充分考虑了天然筏板基础和大直径人工挖孔桩基础两种方案，多方分析判断，最终采用了大直径人工挖孔桩、墙下承台梁和防水板基础，主要是因为它传力较为直接。该工程地下室的抗浮设计水位是-0.25米，在对其进行抗浮设计时选用了抗拔锚杆。另外，由于地下室的平面尺寸要大于相关规定的要求，而设缝会对建筑结构产生不利的影响，所以在设计时，需要适当的应用结构措施、建筑措施和施工措施等，让地下室没有变形缝。此外，工程还需要解决主裙楼之间的差异沉降问题，对沉降后浇带的设置位置也有一定的规定，最好的解决办法是把沉降后浇带放在主楼和裙楼之间，封闭收缩后浇带时，要充分依据沉降观测的结果，在最适当的时间将其封闭。
（二）对于工程上部结构的设计
对于工程的上部结构，在设计中特别设置了两道抗震缝，把两栋住宅塔楼设置在了项目的左上角和右下角，而框架结构处在左下部分。住宅楼的平面外包尺寸、高、宽等都严格按照了相关的规定建设，并且很好地应用了剪力墙结构体系，结构高118.9米 ，是A级高度的钢筋混凝土高层建筑。在对工程上部结构设计时，设计师严格按照了概念设计的规定，合理科学地对剪力墙的平面进行了布置。为了确保符合普通剪力墙的要求规范，对剪力墙的墙肢长度加以控制。另一方面，为了提高建筑物的抗震能力，特意布置了带有翼缘的剪力墙[4]。因为结构中间的交通核心能够形成强大的剪力墙内筒抗侧力，所以工程巧妙地对其加以利用，有效地减小了外围剪力墙的数量和大小。工程还多角度地分析和判断了上部整体结构计算分析结果，充分利用了结构的规则性原则和整体性原则，经过对上部结构反复修改优化之后，才最后将方案定下来。
（三）对结构整体的计算分析
对结构整体的计算分析主要采用了两种方法，第一是振型分解反应谱法，在具体的计算分析中应用了两种不同的计算软件，在刚开始的计算阶段，选用的是SATWE这款软件，在验证的阶段，选用的是中文版的Etabs软件。在计算地震作用时，工作人员充分考虑了扭转欧联振动影响的振型分解反应谱法，深入计算了两座住宅楼。结果，根据这两款软件的计算，发现计算结果没有存在明显的不同，出入不大，并且其结果完全符合有关的规定；第二种方法是弹性时程分析补充计算法，对于工程结构和抗震设防烈度都较高的工程项目来说，要对其进行多遇地震下的弹性时程补充分析计算，文中所提到的工程就是一个很好的例子。工程的工作人员选择了1条人工波RHITG035和两条实际的地震记录TAF-2TH2TG035，而选用SATWE进行弹性动力时程分析，输入了地震加速度的最大值，通过这种计算分析，一旦发现大部分楼层的剪力平均值比振型分解反应谱法计算的结果小或比振型分解谱法计算的结果大，就需要在SATWE软件中采用地震力放大系数的方法加以解决。
结束语
综上所述，概念设计是结构设计的核心，是保证建筑设计的重要内容，建筑结构设计师通过利用结构概念设计对结构的全部性能整体的把握，科学合理地判断计算分析结果，确保工程符合既定的目标。如今，概念设计对现今的高层建筑结构优化设计有着至关重要的作用，结构设计师将概念设计合理地融入到高层建筑结构设计当中，在有效衡量设计师专业水平和技术水平的同时，加强了高层建筑结构的稳定性和坚固性，从而确保了高质量的高层建筑。
参考文献：
[1] 白文颖,宁全民,王修孔等.高层建筑结构优化设计综合评价指标体系的研究[J].基建优化,2006,27(4):84-86.
[2] 周世炜.高层建筑结构抗震分析与优化设计[D].西安建筑科技大学,2004.
[3] 邵志刚.高层建筑结构设计分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,(36).
[4] 赵阳.高层建筑结构概念设计与高层剪力墙结构的优化[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(18):749-750.
论文作者:单庆杰
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期
论文发表时间:2015/9/23
标签：建筑结构论文; 概念论文; 结构论文; 工程论文; 高层建筑论文; 高层论文; 结构设计论文; 《基层建设》2015年15期论文;