摘要：我国经济的快速发展，使城市建筑发展的脚步也随之加大，构建形式外观美感的建筑，不但能提高国民居住的幸福指数，还能突显建筑行业在我国经济发展中的重要位置。在建筑设计中更要重视结构概念设计与建筑设计相结合，不断提升设计水平，利用多媒体不断学习新的结构设计方法，更便于解决结构设计中的相关问题，从而促进我国建筑结构设计的新发展。
关键词：建筑结构设计；概念设计；结构措施；应用
一、概念设计的含义
概念设计设计的内容很广，从方案、结构布置到计算简图的选取，从截面配筋到构件的配筋构造等都存在概念设计的内容。结构设计概念是通过力学规律、历次震害教训、试验研究和工程实践经验等多种渠道建立的。
概念设计做的好的结构工程师，热爱结构设计，在其设计生涯中不断学习总结，概念设计也将随着他的年龄与经验的增长而越来越丰富，设计成果也将越来越完善。
二、概念设计在建筑结构设计中的意义
现行的结构设计理论还存在缺陷，如混凝结构内力计算是基于弹性理论，截面设计则基于塑性理论，为了弥补这类计算理论的缺陷，需要概念设计和结构措施来满足结构设计的需要。
在建筑方案设计阶段，初步设计过程不能借助于计算机实现，需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择造价最低、安全合理的结构方案。
随着计算机在结构设计中的应用，很多结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做结构设计，缺乏基本的理论知识，对计算机结果明显不合理、甚至错误不能及时的发现，优秀的结构工程师通过掌握的结构概念会对结算结果做出正确的判断，知道哪些部位需要加强，哪些部位需要降低其承载能力使其成为抗震耗能构件。
三、建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用
1、建筑场地
在建筑结构设计过程中，对于建筑场地的选择有着十分重要的意义。8度、9度地区建筑场地应尽量避开主断裂带，在避让距离范围内确有需要建造的房屋应满足分散、低于三层的丙丁类建筑，并应提高一度采取抗震措施，并提高基础和上部结构的整体性，且不得跨越断层线。另外，要判断建筑场地内是否存在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘，场地内是否有滑坡、崩塌、液化和震陷特性，并按照规范采取相应的措施。
结构的地震反应与结构的刚度和场地土之间的关系有关，结构的自振周期与场地土的卓越周期接近时，建筑物的地震反应会加大，无论地振动变形还是地震力都会加大。所以应该根据场地情况来调整结构的刚度，硬土地基上的结构可做的柔一些，软土地基上的结构可做的刚一些。通过改变建筑结构的刚度调整结构的自振周期，使其偏离场地的卓越周期，较为理想的结构是自振周期比场地的卓越周期更长。
2、建筑工程结构布置分析
建筑的平面布置应使其刚度均匀，减少地震作用下的扭转，减少突出、凹进等复杂平面。高层建筑不宜采用长宽比很大的长条形平面，长条形平面不符合楼板在平面内无线刚性的假定，楼板的高阶振型在柔而细长的平面中影响很大。建筑的竖向体型宜规则均匀，结构的抗侧刚度应当沿高度分布均匀，或沿高度逐渐减小，避免有过大的外挑和收进。
3.预估结构破坏形态调整部分构件承载力
不要过分依赖计算机计算结果，地震作用的构件内力是通过振型组合得到的，振型组合使构件内力丧失平衡关系，应当均衡上下各层构件承载力，使其自上而下均匀地减小，避免出现中间某一层承载力突然变小的情况。结构设计人员应该预估结构的破坏形态，通过必要的内力调整控制结构的破坏形态。强柱弱梁就是一种人为控制构件屈服次序的措施，尽可能使框架先出现梁铰，有利于抗震耗能。
钢筋混凝土结构中，“结构控制”的设计概念应用很广泛，有一些在规范和规程中有明确规定，但是更多的还是依靠结构设计人员的坚实的力学基础和对结构破坏机制的充分了解，加以灵活运用而实现的。
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4.超静定结构
静定结构在地震中只要一个节点破坏或者一个塑性铰出现，结构就会倒塌；抗震结构必须设计成超静定结构，增加结构的冗余度，因为超静定结构允许出现多个屈服点或者破坏点，局部某个构件或者节点的屈服或者破坏不会导致楼房的倒塌。
5.缝和后浇带的设置
在建筑平面布置中，为了消除结构不规则、收缩和温度应力以及不均匀沉降对结构的有害影响，可以设置抗震缝、伸缩缝和沉降缝。设缝会影响建筑立面，增加防水处理的难度，设缝的结构在强震作用下缝两侧结构可能发生碰撞而导致结构损坏，设缝将结构分成小块也会降低每个单元的稳定性、刚度和承载力，削弱了结构，所以在设计中应当采取措施尽量避免设缝。
后浇带能够解决混凝土的早起收缩问题，但对结构后期使用中的温度降低导致的结构收缩作用有限，所以如果加大伸缩缝间距，除采用后浇带外应该采取多种其它措施，如顶层采取隔热措施、外墙设置保温层等，顶层、底层、山墙、端部楼板等温度变化较大的部位提高配筋率，以抵抗温度应力。
有裙房的高层建筑，主体结构和裙房之间的沉降差可能较大，应各种措施减小沉降差，尽量不设缝。如采用桩基时调整布桩，使主体结构区域的基桩竖向支承刚度较大，加密桩基或者加大桩长，降低裙房的基桩竖向支承刚度；在主楼和裙房之间设置沉降后浇带，待沉降稳定后再浇筑后浇带。
6.延性结构
在中等地震作用下，允许部分结构构件屈服进入弹塑性，大震作用下，结构不能垮塌，因此，抗震结构的构件需要延性，延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或者基本不降低且有一定塑性变形能力的一种性能。
延性结构的塑性变形可以耗散地震能量，结构变形虽然会加大，但作用于结构的惯性力不会很快上升，内力也不会加大，因此可降低对延性结构的承载力要求。如果结构的延性不好必须用更大的承载力抵抗地震，这样会造成建筑造价升高，所以对于地震发生概率小的结构，延性结构是一种经济、合理的设计方法。
对于框架结构，有梁铰、柱铰等屈服方式，由震害、试验和理论分析表明，设计成梁铰机制的结构延性较好。梁的强度和延性几乎成反比，在设计中，满足承载力的情况下，不要随意提高梁的强度，降低梁的强度可以降低对柱延性的要求，有利于实现强柱弱梁。框架结构梁柱节点要设计成强核心区、强锚固的节点。柱子和剪力墙，如果轴压比过大会降低它们的延性，所以应当限制柱和墙肢的轴压比，同时避免短柱和高宽比小于3的矮墙的出现。
7.填充墙对主体结构的影响
现有软件并不能准确估计填充墙对结构刚度的影响，主要是通过周期折减系数来考虑填充墙对结构刚度的增大。在设计过程中，要注意填充墙材质的不同，当填充墙选用轻质材料或者填充墙与主体结构采用柔性连接，填充墙对结构刚度的影响较小，所以要根据填充墙材质、结构形式的不同选取合适的周期折减系数。
填充墙会影响结构沿高度的刚度分布，底部空旷上部填充墙较多的建筑，底部刚度较小，上部刚度较大，形成薄弱层，在设计中应当认为指定该层为薄弱层，放大该层的地震剪力。
在框架之间的填充墙开窗洞，门窗洞口紧挨框架柱这种情况或者门窗洞口距离框柱较近的时候，容易形成“填充墙形成的短柱”，如果判断为短柱，需要加强短柱的抗震措施，箍筋全高加密且体积配箍率满足规范限值。
结束语
将概念设计应用于建筑结构设计中，可以促进建筑结构设计主观能动性的提高，根据结构设计师的力学知识和经验积累，确保建筑机构设计的安全性、合理性和经济性，概念设计的应用，拓宽了建筑结构设计思路，推动建筑行业进一步发展。
参考文献：
［1］徐悦伟．浅谈当前建筑结构设计中概念设计的应用［J］．四川水泥，2017(2):101．
［2］董锐，谷思东．浅谈当前建筑结构设计中概念设计及应用［J］．工程技术(引文版)，2016(10):292．
［3］王瑞彩．当前建筑结构设计中概念设计的应用［J］．商品与质量，2016(26):272．
论文作者:王广涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/24
标签：结构论文; 建筑论文; 刚度论文; 结构设计论文; 延性论文; 概念论文; 构件论文; 《基层建设》2019年第9期论文;