1、1结构概念设计在建筑结构设计中的应用分析摘要：随着现代生活水平的不断提高，人们对居住环境安全性和舒适性的要求也越来越高，为了满足居住群体的需求，建筑结构的设计理念也不断的发生变化和调整。结构概念设计的出现弥补了建筑设计理念存在的不足，丰富了建筑设计的相关理念。如今概念设计在建筑设计中得到广泛应用，成为结构设计不可缺少的一部分。本文就结构概念设计在建筑结构设计中的应用进行分析探讨。 关键词：概念设计；建筑结构；应用 中图分类号：TU2 文献标识码： A 文章编号： 一、结构设计、概念设计及结构概念设计 随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加
2、强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与开发，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济已成为当务之急。 结构设计是指建筑师及其它专业工程师用结构语言来表达的东西。结构语言就是从建筑及其它专业图纸中，结构师所提炼简化出来的结构元素，然后用这些结构元素来构成构筑物的结构体系。 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。 2结构概念设计是指结构工程师根据设计任务的要求，基于建筑师给出的建筑方案在现有的工程技术条件下，在安全、经济、合理的思想指导下通过构思、初步建模电算
3、等手段，产生的一种或多种结构设计方案的思考过程。 针对目前建筑结构设计的现状，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展，是非常有必要的。 二、结构概念设计的现状 传统建筑设计可分为项目可行性论证、设计方案、初步设计、施工图设计四个过程。其实设计理念主要将目光集中在建筑结构抗力的加强方面，在相关理论研究和思路的影响下，往往采用大量的钢筋和高强度混凝土来确保建筑结构的刚度，这不仅增加了建筑的成本，造成不必要的浪费，而且取得的效果也不甚理想。 建筑结构概念设计一般在设计方案阶段实现。众所周知，可研究性方案阶段往往是建筑专业绝对主导，结构专业仅仅回答“基本可行”这个答案就可以了
4、。也有些重大建筑项目因为各方重视度较高，设计周期合理，使得结构专业于工程早期有机会进行较深入的概念设计参与，尚能得到较理想的结构设计。但是，普遍来说在经济迅猛发展的我国，土建工程设计中较深入的结构概念设计是介入阶段较晚的，这种状况基本让结构设计处于因陋就简，因建筑方案制宜的尴尬处境，这种模式设计生产出的建筑产品多数尚无法达到较高的结构设计水准，更遑论产生较好的社会经济效益了。 1、对结构概念设计本质的错误理解 3对结构概念设计常见的一个错误观点就是将传统的 “规范+计算”的结构设计简化成了“规范+一体化计算机结构设计程序” 。 根据建筑师给出的方案，只要在设计规范、手册、计算机及其相应的一体化
5、设计程序都具备的情况下，然后再设法去搭积木完成它就行了，自己充当的是一个规范条文限值的查对人和东拼西凑的计算机程序的操作者，这是对结构概念设计本质的错误理解。 2、结构概念设计师的地位得不到认可 目前的设计行业市场竞争日趋激烈，在一些设计院，设计师越来越没有地位。为了留住客户，尤其是规模比较小的设计院，不得不满足甲方的各种要求，在甲方面前，设计者甚至不敢说半个不字，导致甲方有的时候成了设计师，而越没有地位，就越没有动力去研究去思考，导致结构概念设计发展缓慢。 3、对规范的盲目神化 在建筑结构概念设计中，如果将规范的每一个条文神化，既不是客观的办事作风，也不符合自然规律。著名结构师林同炎说过“结
6、构工程师应该不断探求应用自然法则，而不是盲从现行规范” 。所以，作为结构工程师，应该把规范作为一种指南，但是不能够盲目地照搬规范，不可拘泥于条文框框，灵活运用，充分理解规范中条文的确切含义，在实际工程中，而掌握条文的实质内涵，作出正确地判断与选择。 三、结构概念设计需要注意的问题 1、延性耗能 在建筑结构概念设计上要注意加强薄弱环节，使建筑结构在一个恰4当的部位能消耗大量的能量，在具体设计中即为各式各样的梁，如联肢墙的连肢梁或者框架梁等。结构概念设计中，结构强度一般用延性系数表示，也可以分别用转角延性系数或者位移延性系数等来表示，结构极限变形(转角、位移、曲率)与屈服变形的比值越大，结构的延性
7、越好。 2、多道防线设计 现在有一种新的结构抗震概念设计:当建筑结构受到强烈地震动主脉冲卓越周期的作用时，一方面地震输入能量的耗散通过结构中增设的赘余杆件的变形和屈服来实现；另一方面使整个结构利用赘余杆件的破坏和退出工作，实现结构周期的变化，从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，以避开地震共振效应（由长时间持续作用所引起的振动） 。这种通过对结构动力特性的适当控制，是对付高烈度地震的一种经济有效的方法，可以有效地减轻建筑物的破坏程度。 3、妥善处理非结构部件 非结构部件一般是指在通常结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件，如内隔墙、建筑处围墙板、框架填充墙、楼梯等。在地震作用下
8、，实际上，对于采用钢筋混凝土框架的高层建筑，由于窗裙墙对框架柱的刚性约束，减短了柱的有效长度，使它变成了短柱，发生剪切破坏，增大了承担的地震力。结构概念设计中，在施工图中妥善处理非结构部件，同时说明清楚。 四、结构概念设计在建筑结构设计中的应用实例 建筑结构是由许多结构构件组成的一个系统，其主要的受力系统称为结构总体系，结构总体系又分为水平结构体系、竖向结构体系和基础5体系三部分，水平体系一般有板、梁、桁（网）架等组成，下面以网架体系结构为例，分析结构概念设计的具体应用。 网架按其斜杆布置方式分为多种形式。但是宏观看来，网架就像一块巨型平板，其受力状态也与平板相似，跨中弯矩最大，剪力最小。可见
9、，网架跨中附近弦杆内力最大，弦杆直径或壁厚也较大，腹杆内力很小，腹杆比较细，管壁也可以比较薄。与此相反，网架周边支座附近弯矩小，剪力大，腹杆部较粗，管壁也较厚，而弦杆内力较小，可以细一些。理解网架受力状态后，就可以对网架进行改造。例如适当提高网架中间部分的高度，既可以减小跨中弦杆内力，同时形成屋面中间略高的屋面形状，又有利于排水；网架也可以组成曲面形状的屋盖体系，此时，受力状态从宏观看来又像“薄壳” ，故称“网壳”其受力状态更合理。 北京石景山体育馆平面为三角形，从总体上看体育馆屋面是由三块扭曲的四边形组成，每块四边形屋盖结构由沿着 4 边形长方向布置的网架组成，由于四边形的四条边不在同一平面
10、上，这样形成的网架变形成一个扭壳曲面网壳，比平面网架受力更合理，荷载下的变形更小。网架沿平行于四边形边厂方向布置时，天棚分割比较简洁，但在局部荷载和风荷作用下会产生一定的弯矩和扭矩，所以这样布置的网壳一般布置成双层网壳，即网壳有上下两层弦杆，中间设有斜杆，宏观看来，就像两个方向交叉布置的桁架，每个网架上的荷载都传给周围的四边形边框，最后传给基础。四边形边框翘起三个角，正好是体育馆的三个入口。五、结束语 6现代生活的居住理念的不断更新，人们对于建筑物结构设计的要求逐渐多元化。概念设计的出现很好的实现了建筑结构设计的创新与超越，是建筑结构设计理论发展的必然产物，将会成为今后一段时期内结构设计的主导方向，甚至是建筑设计界的主流思想。 六、参考文献 1黄惠民.建筑结构设计中的结构概念应用J.中小企业管理与科技(上旬刊). 2012,14(04):57-59. 2吴焱,王楠.浅谈建筑结构中的概念设计J.企业导报.2011,22(09):83-84. 3舒孝勇.浅谈建筑结构概念设计J.中国新技术新产品.2011,18(18):77-79. 4徐萍,叶明峰.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用J.江苏建材.2011,09(02):17-18. 5涂其付.建筑结构中概念设计应用的探析J.江西建材.2011,33(02):81-83.
