简述建筑结构概念范文

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随着科学技术的迅速发展以及计算机结构程序的全面应用，给建筑结构工程师们带来了极大方便，大大提高了设计的效率和质量。但同时也养成了很多设计人员一味地依赖计算机，认为结构设计很简单，只需要按照规范、图集，通过电脑软件计算就可以完成，设计人员成了不过是东拼西凑的计算机画匠而已，对计算的结果也无法判断正误，规范与软件之间的差异更是不了解；对如何加强结构的整体性、合理性、经济性更是没有概念。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把概念设计应用到实际工作中去

1概念设计

1.1概念设计就是运用清晰的结构概念， 不经数值计算，而依据整个结构体系与分体系之间的力学关系、 结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验等对结构及计算结果进行正确的分析，并考虑到结构实际受力状况与计算假设之间的差异，对结构及构造进行设计，使建筑物受力更合理、安全、协调。概念设计主要从以下两个方面对结构设计进行宏观控制。(1)是在方案设计满足建筑要求的情况下，从宏观的角度考虑结构的整体性及主要分体系的相互关系，来确定建筑结构的总体布置方案。 (2)是在理论设计过程中综合考虑各方面因素对结果的影响，以判断理论设计的准确性，并对一些工程中难以作出精确分析或在规范中未精确规定的问题，根据实际经验采用一些结构构造措施进行处理。 概念设计的目的是力求使设计方案安全、可靠、经济、合理，是一个优化的过程。

1.2运用概念设计的思想，能让结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋，增加了结构的刚度，反而使地震作用效应增强。

1.3目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般做法是在基础与主体之间设柔性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达 60%，并提高屋内物品的安全性。

1.4在建筑抗震设计中，更应注重概念设计。这是因为建筑结构的复杂性，发生地震时，地震力的不确定性，人们对地震时结构效应认识的局限性与模糊性，结构抗震分析计算的精确度，材料性能与施工安装时的变异性以及其他不可预测的因素，致使设计计算结果（尤其是经过实用简化后的计算结果）可能和实际相差较大，甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。因此由于存在上述诸多不确定因素，建筑结构设计计算无法涵盖可能的所有不确定因素。因此，必须重视整体的概念设计，从某种意义上讲，概念设计甚至比分析计算更为重要。

2结构设计中的概念设计的体现

2.1概念设计在结构设计流程中的体现

结构设计的流程一般分为三个部分： 前期的方案选择、中期的结构计算阶段及后期的施工图绘制阶段。 这三个阶段都发挥着重要的作用。

（1）合理选择结构方案。一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案，即选择一个切实可靠的结构形式和结构体系。必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析，在此基础上进行结构选型，确定最优结构方案。概念设计在工程设计一开始就应把握好场地选择、能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等几个方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节。

（2）选用恰当的计算简图。结构计算是在计算简图的基础上进行的，即对作用的荷载与构件的约束状态进行一定的简化，使其接近实际状态。现在的建筑物功能复杂多样，以前的手算已经无法满足要求，结构计算只能通过计算机来完成。所以，要将实际工程的结构形式转变成可以用于计算机计算的模型，并保证有足够的精确度就成为结构设计的关键问题。 而要达到这一目的就需要设计人员在结构计算的过程中利用概念设计进行判断与控制。

（3）正确分析计算结果。现在结构设计中有许多软件可以供结构设计人员选择，但不同软件往往会导致不同的计算结果。所以，设计人员在进行结构计算前，先要全面了解该程序软件的适用范围和技术条件，使用时要避免操作失误，且对电算的结果再用概念设计进行科学分析，以做出正确的合理判断。

2.2抗震设计中应注意的概念设计问题

抗震设计是结构设计的重要组成部分。 地震是一种随机振动，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前尚难做到。 现在所采用的地震参数只是概率意义上的估计值，而结构在地震作用下的性能有许多不确定性，因此，抗震设计不能过分依赖理论计算，概念设计在抗震设计中显得尤其重要。

（1）选择合适的场地 。 地震造成建筑物的破坏情况是各不相同的。 一是由于地震时地面强烈运动，使建筑物在震动过程中，因丧失整体性或强度不足、变形过大而破坏：二是由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害而造成；三是由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地层陷落等地面严重变形直接造成。 前两种可以通过工程措施加以防治，而后一种情况，单靠工程措施很难达到预防的目的。 因此，选择工程场址时，应进行详细勘察。 搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利、尽可能避开对建筑抗震不利的地段。 任何情况下均不得在抗震危险地段建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

（2）选择合适的基础方案 。 基础设计应根据工程地质条件、上部结构类型及荷载分布、相邻建筑物影响及施工条件等多种因素，选择经济合理的基础方案。 基础设计应有详尽的地质勘察报告，一般情况下同一结构单元不宜采用两种不同的类型。

（3）采取相应的构造措施。 遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”的设计原则，注意构件的延性性能，加强薄弱部位，注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的直线段锚固长度，考虑温度应力的影响。除此之外还应注意按均匀、对称、规整原则考虑平面和立面的布置。 设置多道抗震防线应尽量避免出现薄弱层。

3概念设计的意义

3.1展现先进设计思想的关键。概念设计的根本宗旨，是在特定的建筑空间及地理条件下，用整体概念来考虑建筑结构的总体方案，且能有意识地发挥和利用结构总体系与分体系之间的力学特性与关系。运用概念设计从整体上把握结构的各项性能，方能对计算分析的结果进行科学判断和合理取舍。在概念设计之初的方案阶段，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较、分析与选择，可采用概念性设计到工程中去。

3.2体现结构设计的原则与灵活。建筑物是一个完整的空间结构，各构件都在以相当复杂的受力方式共同工作，而并非是独立于总体结构体系之外的单独构件。当前在建筑结构设计界，对具体空间结构体系的整体研究上还存在着局限性，以至于在设计过程中采用了许多假定与简化方法。作为结构工程师，一方面在设计过程中既要做到严格遵守和执行相关的强制性规范和要求，坚持结构设计的原则不能改变，另一方面，又不应盲目、教条、机械地照搬照抄，尤其是对推荐性规范和要求，应把它作为一种结构设计中的指导和参考意见，从而可在实际的设计项目中作出更为正确的选择。这就对结构设计工程师提出了要求，要对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有更为透彻的认识和深入的了解，把建筑结构概念设计应用到实际工作中去。

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中图分类号： TU391 文献标识码： A 文章编号：

1 绪论

结构是建筑物中很重要的一个概念，当人们在议论一个建筑物时可能会用词“这个结构怎么怎么样”，而不是“这个建筑物”，从专业的角度来说，这里“结构”的用法是不恰当的，这个词在用于建筑方面时，具有其特殊的含义。

2 建筑结构发展史

回顾人类历程漫漫几千年的历史，从原始部落到现代文明社会，建筑结构的发展也是突飞猛进的，由低等的原生态的逐渐演变到高等的体系化完善化的。提及建筑结构，让人想到原始的“变形虫”，先进的鱼类结构，更先进的结构如壳类、膜类、充气结构以及张力结构。

2.1原始“变形虫”

原始结构像变形虫，它们是朴素的、自我承重的结构，一旦受外力支配时，它们就会倒塌，这个力量可以是时间或者某个地震。当一个变形虫无力抵抗外力攻击时，它分裂成两个或者三个部分。一个变形虫的每个部分对于它的完整性都是必需的，一旦其中一部分由于外力的原因被移走或毁坏，这个变形虫就会分裂。在一个变形虫结构的例子中，可以将“结构”和“建筑物”同义使用，因为此类建筑所有部分对支撑这个建筑物并将载荷传到地面都是至关重要的。

2.2鱼类结构

一条鱼是以肉和骨的混合物的形式存在的。将肉拿走骨头会留下，肉不能支撑鱼，只有骨头可以。在鱼骨中，有一个中央脊椎，在骨头与脊椎结合的地方变得相当粗壮，因为脊椎处是支撑鱼的核心，是枢纽结构。鱼类的结构直接启示了设计师的创作灵感，如弗兰克·劳埃德·赖特设计的威斯康星州拉辛（Racine）的约翰逊制蜡公司的办公楼。每一个鱼骨架结构中的关键点是基础和结合点。为了简化悬挑结构中基础和接合点的问题，柱和梁得到了发展。在此建筑中，梁和柱都支撑重量，并且在受到载荷时产生“弯曲”、“扭转”和“弯折”状况，这些以工程力学中的例题加以描述。

图2- 1轴受扭图

图2- 2横截面应力图

如图2-1中轴受扭，根据剪切胡克定律[2], 当切应力不超过材料的剪切比例极限时：

（公式2- 1）

式中——剪切强度，MPa；

——剪变模量，GPa；

——到轴心的距离，m；

——切应变，rad；

——扭转角，rad。

圆轴的强度校核公式：

（公式2- 2）

，，

式中——最大剪切强度，MPa；

T ——扭转矩，N·m；

——到轴心的距离，m；

——极惯性矩；

——抗扭截面系数；

——许用切应力，MPa；

n——安全系数

图2-2为轴中应力的方向。

图2-3 梁受弯曲应力图

图2- 4梁横截面上应力分布

（公式2- 3）

，

式中——最大拉压强度，MPa；

M ——力矩，N·m；

——y轴距离最大值，m；

——惯性矩；

——惯性矩图形对坐标原点O的极惯性矩；

——抗弯截面系数；

——许用拉压应力，MPa；

弯曲最大切应力：

（公式2- 4）

式中——中性轴一边的截面面积对中性轴的静矩，N·m；

下面介绍一条工程力学中的实例：

水平直角折杆受铅直集中力的作用。圆轴直径，在截面顶点处，测得轴向线应变。

试求该折杆危险点的相当应力。

解：点，，又则

危险截面在固定端处

3 建筑结构选型

建筑设计中的结构技术问题，是构成空间与体形的骨架和基础。结构部分不仅在耗材及投资上占据着相当大的比重，而且对建筑空间形体的制约也是很大的，因此在建筑设计过程中，需要给予足够的重视[4]。

纵观建筑历史的发展，19世纪末以来，由于社会生活和科学技术的发展，特别是钢筋混凝土和钢材的广泛应用，建筑技术和建筑造型发生了巨大的变革。例如，建于1851年的伦敦“水晶宫”——世界博览会展览馆（如图3-1）

图3- 1伦敦“水晶宫”——世界博览会展览馆

当时的这些建筑技术成就，远不是古典建筑可以比拟的。而且，轻质高强度的建筑材料的出现，使得高层与大跨度的建筑有了突飞猛进的发展。新结构的广泛应用，使得承重与非承重体系有了新的观念，因而使建筑造型具有更大的灵活性与机动性[5]。

当前在建筑设计中，常用的结构形式可以概括为三种主要类型，即混合结构、框架结构和空间结构。结合我国的具体情况，在新型建筑材料不太发达的地区，对于一般标准的中小型建筑。在中大型城市，因高新技术比较发达，在高层建筑中，而对于大跨度的建筑，如剧院、体育馆、超级市场等多选择空间结构体系。

3.1混合结构体系

我国在一般建筑中所采用的混合结构形式，多以砖或石墙承重及钢筋混凝土梁板系统最为普遍。这种结构类型，因受梁板经济跨度的制约，在平面布置上，常形成矩形网格承重墙的特点。所以对于结构不大、层数不高，且为一般标准的某些建筑如学校、住宅建筑、医院等是比较适宜的。

3.2框架结构体系

承重系统与非承重系统有明确的分工，是框架结构体系中最明显的特点，即支承建筑空间的骨架是承重系统，而分割室内外空间的围护结构和轻质隔断，是不承受载荷的。因此柱与柱之间可根据需要做成填充墙或全部窗户，也可部分填充，部分开窗，或做成空廊，使室内外空间灵活通透。

3.3空间结构体系

随着科技的进步和发展，高新建筑材料如轻质的高强的钢材、混凝土、塑钢板和铝合金等材料的涌现，促使轻型高效的空间结构有了迅速的发展，这对于经济有效地解决大跨度建筑空间的问题有着重要意义。其中空间结构体系主要分为三类：悬索结构、空间薄壁结构和网架结构与建筑设计的关系。悬索结构能充分利用高强度材料的抗拉性能，可以做到跨度大、自重小、材料省和易施工等特点。薄壁结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物线壳等，材料大部分都是钢筋和混凝土。网架结构是国内大型体育场、工业厂房。影剧院、候车厅等常用的屋盖形式。

4 结论

一个建造方法可以被总结和归结为一条原则：对于各种材料规则而巧妙的组合，设若它们是方形的石料、砂石、木材，或是别的什么东西，以形成一个坚固的，并且尽可能是完整的一体的结构[10]。一个结构，只有当它所包含的各个部分是不可被分离或者移动的时候，才可以说是一体的。因此，建筑师需要考虑什么是结构的基本部分，它们的秩序是什么，它们被组合在一起的先后顺序是什么。要发现造成结构的各个部分并不困难：很显然它们是顶和底，是左和右，是前和后，以及位于所有其间的东西。再根据不同的结构体系选择其安全、经济等因素。

参考文献

[1] (希腊) 安东尼·C·安东尼亚德斯著．建筑学及相关学科（原著第三版）[M].崔昕,汪丽君,舒平译.北京:中国建筑工业出版社,2009,198-214

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[3] 张营营,倪佳女,张其林.涂层织物类建筑膜材料的设计强度研究[J].湖南大学学报（自然科学版）,2011,38(12)

[4] 高明,董莪,程龙飞.建筑概论[M].西安:西安交通大学出版社,2012,113-124

GAO Ming,DONG E,CHENG Long-fei. Introduction to construction [M]. Xi 'an: xi 'an JiaoTong University Press,2012,113-124. (In Chinese)

[5] 魏兴涛.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].科技与企业.2013,(8):174

[6] 王卓.浅谈提高建筑结构设计质量的方法和途径[J].科技创新与应用.2013,(9):169

[7] 赵彦革.民用钢结构结构体系及节点形式的选型[D].北京:中国建筑科学研究院,2002:3

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概念设计的宗旨是在特定的建筑空间及环境条件下, 用整体概念来考虑结构的总体方案, 并能有意识地发挥和利用结构总体系和各基本分体系之间的力学特性与关系。建筑物是一个整体空间结构, 各种构件以相当复杂的方式共同工作, 并不是脱离总的结构体系的单独构件。作为结构工程师, 不应过度依赖计算机和盲目照搬规范, 应把概念设计应用到实际工作中去。

1概念设计的定义

结构设计分为理论和概念设计。理论设计是结构工程师根据计算理论和规范, 在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下, 对结构进行计算分析, 得出数据式的结果, 然后利用结果进行设计。概念设计是指不经数值计算, 尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中, 依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想, 从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。

在建筑设计的方案阶段, 从总体出发, 采用概念性近似计算方法, 能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差, 但概念清楚、定性准确、手算简单快捷, 能很快选择出最佳方案, 具有较好的经济、可靠性能, 同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

2概念设计的意义

概念设计的应用面非常广泛,几乎蕴含了所有的结构设计。在不确定因素多、受力状况变化较大的抗震设计、高层建筑设计、基础设计中, 概念设计的应用尤显重要和突出。

概念设计的重要性, 主要体现在三方面：一是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。为了弥补计算理论的缺陷, 或实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计, 都需要用概念设计来满足结构设计的目的。二是由于在方案设计阶段, 初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念, 选择效果最好、造价最低的结构方案。概念设计在设计人员中提得比较多, 但往往被人们片面地理解, 认为其主要是用于一些大的原则, 如确定结构方案、结构布置等。其实, 在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。三是由于计算机计算结果的高精度, 容易给结构设计人员带来对结构工作性能的误解, 过分地依赖于计算机和设计软件, 进行习惯性、传统的结构设计, 对计算结果明显不合理、甚至错误的地方不能及时发现, 使许多的建筑结构留下安全隐患因此, 概念设计在结构设计中具有重要的地位。

3 概念设计的一般原则

3.1合理选择结构方案, 形成良好结构体系

一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案,即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析, 并与建筑、水、电等专业充分比商, 在此基础上进行结构选型, 确定结构方案, 必要时还应进行多方案比较,择优选用。

要形成良好的结构体系, 要求结构构件在承载能力极限状态下能共同受力、共同变形、协同工作, 有相同的耐久性, 同时达到极限状态。还要正确处理基础与上部结构之间的关系, 必须把基础与上部结构视为一个有机的整体, 不能把二者割裂开来。

3.2恰当选用计算简图, 正确分析计算结果

结构计算是在计算简图的基础上进行的, 计算简图选用不当而导致结构安全事故屡有发生, 因此选择恰当的计算简图是确保结构安全的重要条件。计算简图应有相应的构造措施来保证。

由于软件种类繁多, 不同软件往往会导致不同的计算结果, 加之由于程序与结构某处实际情况不相符合、或人工输入有误、或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果, 因此工程师的知识、经验是不可缺少的, 工程师应全面了解程序的适用范围、技术条件等, 认真分析计算结果, 慎重校核, 做出合理判断, 不可迷信电脑。

4概念设计的应用

4.1抗震概念设计

地震具有难以把握的复杂性和动态变化的特点, 要准确地预见建筑物所遭遇的地震特性及详细参数, 是难以做到的。只有辅以准确的概念设计, 在宏观上对抗震结构进行控制，正确分析计算结果, 合理地对薄弱环节采取构造加强措施,才能在经济合理的前提下, 设计出抗震性能优良的建筑。为了保证建筑具有足够的抗震能力, 通过概念设计从宏观上控制结构的抗震性能应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基, 避免地面变形的直接危害, 采取措施保证地基的稳定性。②进行合理的基础设计, 同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上, 不宜采用不同的基础形式, 设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型应力求简单、规则、对称, 质量和刚度变化均匀, 以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系, 抗侧力构件力求均匀对称, 设多道抗震防线, 避免局部出现薄弱部位, 要求结构布置受力明确, 传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接, 并具有必要的强度和变形能力, 从而获得整个结构良好的抗震性能。⑥强调结构空间整体性, 平面加强连接, 竖向确保足够的整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理, 利用其对主体结构的有利影响, 避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重,减少地基土压力, 从而降低向建筑物传输的地震力。

4.2高层建筑结构概念设计

高层建筑结构概念设计中以下几个问题值得重视：①正确认识高层建筑的受力特点, 选择合理的结构类型。高层建筑的受力特点不同于低层建筑。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构, 水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响, 水平荷载是结构设计的控制因素。结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度和足够的刚度, 使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。由于高层建筑的受力特点, 选择切实可行的结构类型是非常必要的。②正确选择合理的结构体系。由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾, 因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和用途。③选择合理的结构布置。结构布置的合理与否很大程度影响着建筑的使用、结构的经济性和施工的合理性。结构布置不当,常常造成薄弱环节, 引起震害。在结构布置时, 应加强结构的整体性及刚度, 加强构件的连接, 加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。④提高结构的抗震性能。由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑, 因此在地震区进行高层建筑结构设计时, 除应保证结构具有足够的强度和刚度外, 还应具有良好的抗震性能, 结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量, 减弱地震破坏的影响。

4.3基础中的概念设计

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中图分类号：TU2 文献标识码： A

一、建筑结构设计中结构概念的意义

建筑结构设计不同于其他平面设计，它是一种具有空间概念的结构，所以在工作中要有相互紧密联系的观念去思考设计，在不脱离整体结构概念体系的情况下把建筑中的每个构件通过严谨的方式相结合，不以单独存在的方式去考虑。加强空间感的研究，充分研究并认识到整体与部分的关系，更好的实现结构概念在建筑结构设计中的应用。

在建筑结构的设计过程中很好的应用结构概念可以提高建筑物的抗震性。最初在对建筑结构分析时，不会考虑到建筑物所用的结构材料本身的阻力性和时效性，以及建筑结构空间的作用，所以会导致在设计建筑结构时会存在很多不确定因素。因此，只有将建筑工程中的抗震问题立足于结构概念之上，才能确保建筑物的整体结构发挥出更好的抗震能力。

建筑物设计师的职业水准能很好的体现出在结构概念的设计理念上，可以熟练的应用结构概念在建筑结构设计中的作用，便可以很好的提高有关设计人员的工作技能水平。

二、概念设计的原则

概念设计可充分体现结构工程师的设计思想，在进行结构概念设计时，工程师应遵循以下几个原则。

1.优化选型原则结构

概念设计的关键在于确定主体结构体系及其联系，主要需考虑两点，通过比较优化选择结构体系和结构布置。

对于结构体系，应掌握各类基本构件的特征，结合实际环境条件、使用、建筑和荷载情况，选择适用的基本构件，确定构间间的联系，形成基本结构单元，确定各自支承做法，然后采取线型、平面、叠合、交叉等集合形式，集合基本结构单元，形成主要结构体系。

对于结构布置，应在满足功能要求和建筑意向的基础上，选择最优的楼屋盖水平系统、柱墙竖向支承系统以及基础系统。应充分考虑各种布置的承载能力、竖向和侧向变形、支承做法、地质条件等，比较各自结构问题的合理性和优越性，确保平立面的规则和对称，实现良好的整体性，竖向剖面应在规整的基础上，保证侧向刚度的均匀变化，适宜自下而上递减，应避免突变。

2.空间作用原则

应结合各建筑部分结构的空间作用，还原本来的结构面貌。建议有意识地利用构件间的空间关系，实现建筑结构的更大刚度，同时减小内力，实现良好的受力效能。

三、结构概念在建筑结构设计中的应用

首先，拓宽设计的思路。在传统的对建筑结构计算理论结果的推动下，设计人员对建筑结构的抗震力如何大幅度提高做了很多预算与监测，致使我国的建筑行业对所使用的混凝土的等级要求不断提高，所使用的钢筋数量也在不断增加，直接导致的结果是工程造价偏高，而目前我国的结构设计方面的工程师们仅仅注意到了结构的设计不能超过最大的配筋率，直接导致了胖柱、肥梁以及基础比较深的情况出现。

从抗震的构造设计来说，在抗震结构设计时一般是按照最初确定的混凝土的尺寸等级来进行对建筑结构的刚性度计算，再根据计算出来的刚性度对建筑结构的抗震力进行计算，最后才是配筋。这种计算方式的运用是为了可以抵抗地震在建筑结构的设计中配筋，但是这样计算出的配筋率使结构的刚度增加，适得其反，建筑物的抗震性没有降低反而上升。要想做到拓宽建筑设计的思路，就要很好的运用结构概念，在设计抗震的结构构造时，不能一味的加强建筑结构的刚度和强度来解决问题，应该用科学的眼光来发现并解决建筑结构设计以增强抗震性，使地震产生的效应降低到最小，从而达到事半功倍的效果。

其次，在建筑结构中对抗震结构的设计。我们为了能够使得建筑结构具有足够强的抗震能力，在对建筑的结构进行设计时应该充分的利用结构概念，这样就能够对结构中的抗震性能进行有效的控制。应从以下几方面来完善：第一，在场地和地基的选择上应认真考察仔细挑选出一些有利于抗震的土地，避免因地面变形导致危险发生，特殊情况下要采取适当有效的措施手段来维持场地地基的稳固稳定。第二，建筑物的基础设计很重要，要采取有效合理的基础设计，尽量将相同结构的单元设立在相同地质的地基上，在基础的形式上也要使用相同概念的，在结构的基础设计时要最大限度的发挥地基中的潜力。第三，要减少在地震的作用力下所产生的扭转变形反应和应力集中等情况，在建筑结构的整体体型的选择上就要从简一些，使其刚性和质量以及规则的变化应均匀缓慢，这就要求抗震的结构构件应当均匀对称，合理的选择最大限度的结构体系。为了避免结构中局部出现的问题，在设计时就应当考虑到通过多道抗震防线来达到效应，布置结构时要使受力明确，这样可以使传力变得简单快捷。第四，要使得结构的整体具备良好的抗震性，在设计结构的构件时就应该让各个构件有可靠的持续性连接，同时还应具有强度和变形的能力。但是不能忽略建筑结构的空间性和整体性，要加强平面之间的连接，建筑结构整体的刚度要依靠竖向的连接来确保。对于不属于建筑结构的构件进行及时的处理，通过对非结构的构件对建筑主体所产生的积极影响的利用，可以对建筑结构的设计中不合理的设置进行有效的避免。在建筑设计的过程中，还应该尽量减少地基土中的压力，从而减轻整个建筑结构的自身重量，降低由结构的本身传递给建筑物的震力。

再次，选择方案和设计简图。第一，要对设施人员的方案进行合理的选择。一个建筑结构的设计是否可选用，主要标准之一是看分配的是否经济合理，最直接宏观的体现就是建筑结构的设计中结构的形式和体系，二者的可行性就是经济配置是否合理。要最终确定好结构的方案，就要参考整个建筑工程结构的设计要求，合理的分析筛选出建筑中所用材料的供应商，认真勘查施工条件和地理环境。第二，对简图进行计算。在整个结构计算中的基础是进行简图计算，通过简图的计算可以得到精准的分析结构。因此，整个建筑结构的安全性能由是否恰当的选择简图来决定，选择一个合理可行的计算简图会降低因结构问题导致的事故率。在计算简图时我们还应该配有合理的结构措施对其安全性进行保证。建筑结构的实际的节点不可能是纯粹的钢节点或者是铰接，但是其存在的误差应该在计算简图允许的误差范围之内。第三，正确分析计算结果。目前我国建筑行业中普遍采用的计算方法是概率极限状态的计算方法，计算方法经历了很多发展阶段，由概率极限状态到经验的估算再到极限状态的计算等多个发展阶段，虽然概率极限的理论在目前看来较其他理论而言具有一定的先进性，但在运算过程中会产生一定比例的相似度，所以称之为近似概率法。由于计算量大，对数据的精准率要求高，所以在对计算结果进行正确谨慎的分析同时离不开计算机的辅助，如今我国计算机软件市场当中用于建筑结构方面设计的软件种类繁多，不同的设计软件在进行计算时会产生不同的计算结果，因此，这就要求我们的建筑结构设计人员们对计算机的设计软件程序和原理熟悉掌握，同时对不同的计算结果要进行仔细对比研究分析，合理判断的计算结果可以更好的保证建筑结构的安全性。

结语

在建筑结构的设计中，相关的技术人员要积极的采用结构概念，对建筑结构的整体性的设计进行构思，将结构概念运用的恰到好处，同时我们也要在实际的操作中积累各方面宝贵的经验，这样才能够从整体上提高整个建筑物的性能，建筑结构设计中结构概念的广泛应用，使得建筑物的效益型和安全性得到了有效的保证。

参考文献：

[1]席娟.建筑结构设计中的概念设计[J].中国科技博览，2011,10(28):68-91.

[2]王艳霞.建筑结构设计中的结构概念应用[J].中华民居，2010,8(10):31-72.

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前言：

传统的建筑结构设计大多采用计算机程序设计的方式，虽然其设计简便快捷，但其具有一定的设计局限性，对建筑结构的初步设计缺乏有效的完善方案，容易给建筑结构设计师造成设计错觉，过分依赖计算机的设计程序，容易出现设计问题，降低设计效率。应用概念设计，理解和掌握概念设计的理念与内容，可以设计出符合实际需要的结构方案。

1对建筑结构设计中的概念设计概述

建筑结构设计的概念设计，就是建筑工程的设计人员在进行设计时，一些数据是要求严格精密的计算，但是有的建筑设计的情况比较复杂，会有超出范围的一些设计问题以及只能做出大概的理性的分析时，这时就只能够根据建筑结构的设计原则和设计的思想来去确定出整个建筑结构设计的构造。在建筑结构设计中，对建筑的整体构造必须进行把握和分析是建筑设计人员必须具备的能力，并且对整体和各个分的部分进行分析，这样才能最终完成设计的所有要求。对于设计人员必须严格按照既定的设计的程序和基本的原则，按照一定的思维，不仅要考虑到建筑的宏观上的设计要求，也要对微观的细节部分予以重视。在那些地震常发的地区，对于建筑在抗震和稳固性的要求比较高，因此对地震常发地带的建筑设计必须要加入一些能够隔震消能的设计元素。在各种各样的防震的措施中，其中比较常用的一种就是在建筑的物的主体和其基础之间要加一些有柔性特点的隔震层。在进行隔震层的设计之后，这还不够，还需要在建筑物顶部的位置安装一个反摆的装置，这样一旦发生地震，这个装置就能由于物理上的惯性原理，发生随着建筑物的移动而相应的移动，但是其方向是和建筑物的方向是相反的。这样从物理原理上来说，就可以减弱地震的震动的频率和幅度，从而把地震的危害和损失尽量降到最低。这种反摆的设计如果设计的比较好，就能够在防震上起到巨大的作用。在进行建筑结构设计时，利用概念设计可以让设计人员打破原有的固式思维，有创新性，从而设计出让人眼前一亮的新建筑。

2建筑结构设计中的概念设计的原则

2.1全面考虑准确计算。

对于建筑结构的设计时，必须要根据建筑的设计的要求，然后在设计方案尽可能实现的前提条件下，再从整体的全面角度去对建筑的设计进行考虑。在进行结构设计时，要综合考虑当地的自然的条件和文化的背景以及气候等各种因素，还有对当地的地质要进行勘察，知道地表的土壤情况和地下的结构变化，对旁边的建筑物要进行考虑，再根据施工的现场条件和人员的配备情况都要进行综合全面的考虑，这样所得到的建筑的概念设计才达到要求。与此同时，设计人员可以利用计算简图来对结构设计的技术起辅助作用，只有选对了正确的计算简图，才能保证设计的安全性。对于简图的中的建筑节点之间关于钢节点和铰接，其中所存在的误差，要进行准确的计算。所以，关于建筑结构设计中的概念设计时必须要求对各种情况的全面考虑和进行准确的计算。

2.2各个部件之间要求协调性。

在进行建筑结构的概念设计时，要求各个部件之间的功能协调性，让建筑、设备、结构和施工的手段这些方面必须是互相之间是功能协调的，一起去承担建筑的重量和负荷，如同团结的力量就是最大的，这样才能够达到经济效益和功能效益的最大化。在概念设计时，一定要秉承着建筑本身的体型和结构的体系相协调的原则，让建筑的使用的途径和设计的结构布局是相匹配的。为了让整个建筑更加的稳定，要求结构在设计上必须有对称性和功能的协调性，这样才能均匀受力。

2.3选择最优结构。

建筑的概念设计的原则要求在进行选择建筑主体的结构和整体的布局时一定要遵循选择最优的结构。要对建筑的基本的环境和使用情况以及负载能力的要求进行了解，从而根据这些因素选择最优的构件，进行抗震和抗风来选择到最合适的结构体系。在进行最优的结构选择时，必须要根据建筑的使用的要求来进行选择，要达到结构对称和整体性强的特点。因此，必须保证建筑的稳定性柔韧性的基础上，选择最优的结构体系。

3概念设计在建筑结构设计中的应用分析

建筑的施工首先需要对面对的工地进行分析，工地的环境、温度、地势等等，这些因素对建筑的建造都具有影响，需要考虑进去，建筑物的开工与建造，需要注意的就是安全因素，因为我们需要减少危险的几率，这些就需要我们结合自己的概念设计去做，同时我们也需要考虑地质灾害，例如，减少因地震带来的不可预测危机。

结构设计属于需要我们认真地对待，可我们同样要结合施工的场地进行修改，不然就无法真正的完成这项工程，就会成为失败品，因此，对地基持力层的选择最为重要，我们的选择需要保证安全、经济、完美，如果对地基持力层的选择都无法保证，就会失去全部。

建筑的构造，我们同时需要考虑到材料的性能，需要满足强度等方面的要求，同时需要考虑合理的利用，在满足强度要求的同时，还要考虑材料的数量，并不是靠堆数量来满足要求，这样会使效果向反方向发展，因此我们要合理利用积累的经验来补充数据的计算结果，使效果达到最佳，这样的利用，节约了时间，材料，更加利于建筑结构设计，在满足要求的同时，使设计更加完美。

概念设计在建筑设计不同的阶段有着不一样的效果，他对建筑结构设计起到很好的补充，完善。例如通过计算机得到的结果，虽说是精确地，但有时也会存在疏忽与错误，所以我们需要用概念设计来进行补充，这样才会将失误的可能减小到最低，每个建筑设计最需要的就是其的安全性能，实用性能，同时将造价降到最低，这些效果的展现，概念设计在建筑结构设计中有着不可代替的作用。

概念设计是结构设计中不可或缺的，所以我们需要充分的掌握它，将它在不同阶段的作用发挥到完美，任何建筑设计都会有需要考虑的实际情况，所以都需要概念设计的补充，换句话说，建筑结构设计离不开概念设计。

在建筑设计建设中，建筑材料的充分利用是实现建筑成本节约以及提高建筑设计建设效益的关键因素，也是建筑设计建设中最为关注的问题。而对于建筑结构设计来讲，建筑材料利用率和协同工作，是建筑结构设计同时也是协同工作的重要发展方向，它要求在既保障建筑材料充分利用的基础上，又能够实现建筑结构设计与建设的提升发展。因此，对于建筑结构设计来讲，建筑结构设计中协同工作的程度越高，就意味养建筑材料充分利用率越高，因此，建筑结构的设计性能质量以及成本效益也就越高。

4.结束语

综上所述，虽然施工技术和建筑材料方面在现代建筑领域中有了一定的发展，但建筑设计水平还远远不能够满足人们和社会的需求，希望通过概念设计的不断发展应用，能够让中国的建筑结构设计水平得到进一步的发展，让中国的概念设计更加完善。

参考文献

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在建筑结构设计过程中，概念设计与错够措施是相当重要的一部分内容。良好的概念设计与结构措施在一定程度上反映了结构设计人员的专业设计业务水平，下面主要概述作者对在建筑结构设计中的概念设计与结构措施的认识，并提出几点个人的观点及看法。

一、建筑结构设计中的概念设计与结构措施简述

概念设计的主要内容是从建筑结构设计的总体方案开始，主要是应用人们对于建筑结构抗震设计方面知识去严格把握处理建筑结构设计工作当中的常见问题，如房屋整体机构体系、力学分布计算和结构构件延性等问题。一般认为，我们应用概念设计与结构措施主要是从宏观原则的角度出发对所发现的问题进行合理评价、有效鉴别和优化选择等处理过程，然后再通过计算整理和构造措施，以避免和减少建筑结构设计中出现抗震的薄弱部位。这一过程主要是考验建筑结构设计工作人员判断思维能力，原则上是通过从大量的建筑结构震害经验中总结设计经验，宏观上确定并尽可能地解决建筑结构设计中的常见问题。由此可见，作为专业的建筑结构设计专业人员必需全面了解建筑的整体结构抗震设计的特点，重点是从建筑结构承载力分布情况考虑，发现问题，突出矛盾，以求利用正确的设计理念指导建筑结构概念设计。通常，概念设计所涉及的内容非常广泛，不仅仅要遵循建筑整体总体方案确立的基本原则，还需要考虑到非材料的正确使用和结构关键部位的细部构造设计。

当前，概念设计是建筑结构设计中能够展现先进设计思想理念的重要内容之一。在已经拟定的建筑设计空间中应用概念设计来完成建筑结构的总体设计方案，且可以良好地处理建筑结构构件之间的协调与配合的关系非常重要。但是，鉴于目前建筑行业在设计分工方面明显细分化的现状，专业的建筑结构设计工作人员也只能够单调地依赖与国家编制的规范规程和设计手册等，习惯了传统的设计流程，开拓创新性明显不足，这样就造成概念设计与结构措施的应用推广遇阻，实难以全面发挥预期的作用效果。

从经历几年的实践经验来看，建筑结构设计的概念设计与结构措施是非常重要，之所以重要是因为在我国现在所推行的建筑结构设计理论与计算理论中还存在许多不可忽略的缺陷和问题，如建筑结构混凝土构件内力和截面设计计算，内力计算主要是基于材料弹性理论，而混凝土构件截面是基于材料塑性理论的研究成果，二者之间就出现了一个比较突出的矛盾关系，往往由于这种矛盾关系导致设计计算的结果与使用结构的实际承载力分布情况偏差很大。概念设计与结构措施主要就是利用其先进的设计思想理念以弥补这种计算偏差的缺陷或者说是在设计过程中对不具备可计算性的结构设计实现可计算性。建筑结构设计的概念设计之所以重要还在于建筑结构设计的初步设计阶段是不能够通过依靠计算机来完成的，而主要的设计手段是需要专业的结构设计人员运用自身所掌握的对建筑结构概念的认识并结合经验选择一种成本最低、效果最好的结构设计方案。这就要求设计人员必须深刻地了解各类建筑结构的性能和特点，不断加强自身的专业技能和知识水平，并且能够充分应用，灵活运用。同时，由于现在的计算机技术逐渐在建筑设计与施工行业中起到了相当重要的作用，计算机技术具有计算高速、高精度的特点，这样往往会给建筑结构设计人员造成建筑结构工作性能的误解，对加强设计人员对建筑结构设计概念的意识培养造成极大的影响。

二、建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用

2.1协同设计工作与结构体系的应用在不断的结构设计研究与实践中我们可以发现，协同工作的概念已广泛存在于我国工业生产设计与制造行业之中，对于工业产品主要要求的是其在没有达到设计寿命时尽可能控制质量不损坏，而对于建筑工程结构的设计，协同工作的概念更被进一步的延伸，要求建筑结构内部构件在能够承载各种极限状态下的合理受力不致破坏，且还需要各个构件之间的相互协调和配合工作。应该注意的问题是建筑结构的协同工作注意表现在建筑基础与上部结构的关系上，务必将建筑基础与上部结构视为一个有机的系统整体，而不能够将二者分开设计处理。对于协同工作概念的理解还要考虑到结构在受到荷载的情况下，建筑结构内部各个构件都具有一定标准的应力承载水平。尤其是对于多、高层建筑物的结构设计时，为了能够使得同层各个承力柱在一个相同的水平位移范围之内，应避免设计过多的短柱。但是，随着建筑物高度与层数的不断增大，为避免底层竖向承力柱的截面积越来越大的情况，就不得不增加多、高层建筑下几层短柱的设计数量。因此，田形柱的设计作为一个特殊的设计手段解决了这个问题。多、高层建筑结构设计的主要目的要求是为了抵抗水平力的作用以防止发生扭转，为了能够有效地抵抗多、高层结构的水平力作用，在一个平面之上的若干个正交方向的尺寸应尽量减小之间的距离，以保证在此两个方向上的惯性矩相等，所以多、高层建筑抗侧力结构的设计应尽量将其设置在建筑结构的四周，以增加整体结构的抗侧刚度和抗扭惯性矩等稳定性能。

2.2 协同设计工作与材料利用率的应用

协同工作与材料利用率的应用是建筑结构概念设计与结构措施的另一项重要内容。设计材料的利用率越高，就体现出建筑结构设计协同工作的程度就越高。我国作为一个发展中大国，建筑结构概念设计的目的还在于能花最少的钱做最好的工程，设计材料利用率的高与低就是直接的体现。最后，我们应认识到协同工作原则也是建筑整体设计的工作原则，在建筑结构概念设计越来越被重视的今天，针对于建筑结构设计专业人员的要求标准，必须要具备深厚的结构设计基本理论知识基础，并且能够在实践经验当中不断吸收先进的设计思想和理念，以精益求精的工作态度完成设计工作。

三、结束语

伴随着我国社会经济的发展和人民生活水平质量的提高，对于我国建筑结构设计也提出了更高的质量要求。在当前计算机技术的高速发展的大环境下，发展比较先进的设计计算理论和对计算机应用的加强都将会是我国建筑结构概念设计的重要保障基础。同时，与时俱进的加快研究与应用新型的建筑施工材料和施工工艺，使得建筑结构设计更安全、更适用、更可靠、更经济。建筑结构设计人员也应充分发挥自身的专业技能和个性，打破传统成规，将建筑结构概念设计的思想进一步推广和应用。

参考文献

[1] 马永正，谢孝忠，周日丰；浅谈底层框架――抗震墙多层砌体结构的抗震概念设计；四川建筑；1999，19（04）：107 - 108

[2] 慕容庆；抗震概念性设计在房屋抗震措施中的应用；科技信息；2008，13（19）：104 - 105

[3] 孙鹏；建筑结构设计中的概念设计与结构措施；黑龙江科技信息；2011，11（04）：307 - 307

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Abstract: construction engineering structure seismic technology developing direction and trend of performance is based on the seismic design of base isolation, suppressing and earthquake-reduction and the structure control. These development trend from concept to implementation method mutual connection, and will be in construction engineering structure seismic performance bring big change and influence. And in the design of the building structure, the earthquake concept design is in many uncertain factors, in many irregular architecture design, commonly used is also the most effective design concept. Therefore, this requires engineering and technical personnel in building structural design process, we must make good use of the optimization of the anti-seismic concept design rules and the structure of the corresponding measures to ensure the rationality of the design of engineering and safety.

Keywords: anti-seismic concept design basic principles optimal criteria structural measures

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

地震是危害最大的自然灾害之一。它是一种随机的震动，具有难于把握的复杂性和不确定性，就目前的预测地震技术，还不能准确的预测到建筑物所遭遇地震的特性和参数。建筑工程在抗震设计时，在结构分析方面，由于不能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，同时也存在着诸多的不确定性。因此，建筑工程抗震问题必须立足于“概念设计”，而不能完全依赖“计算设计”来解决。

一、建筑结构设计中抗震概念设计

建筑结构设计包括理论设计和概念设计两种。其中，理论设计是指结构工程师根据计算理论和规范，在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下，对结构进行计算分析，得出数据式的结果，然后利用结果进行设计。而概念设计则是指设计人员从结构的宏观整体出发，用结构系统的观点，着眼于结构整体反应，正确地解决总体方案、材料使用、分析计算、截面设计和细部构造等问题，力求得到最为经济、合理的结构设计方案以达到合理抗震设计的目的。在建筑设计的方案阶段，从总体出发，采用概念设计的方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性，同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据是否可行的主要依据。

结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥消能减震的作用，并避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果只集中在某些薄弱部位，势必会导致建筑结构的过早被破坏。因此，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥消能减震的作用。在此前提下才能以常见的小地震作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，以达到罕遇大震作用下结构也不会倒塌的目的。不论是现行的《建筑抗震设计规范》还是《高层建筑混凝土结构技术规程》，都明确指出在各种建筑结构的抗震设计尤其是高层建筑混凝土结构的抗震设计中，抗震概念设计对结构的抗震性能起决定性作用，因此新规范（规程）均在相关条文中强调了建筑与结构概念设计的重要性，并要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视建筑结构设计中的概念设计。

二、抗震概念设计的基本原则及优化准则

建筑结构概念设计的基本原则有以下几个方面

（一）建筑结构的规则性和匀称性。

建筑抗震设计规范要求，“建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面布置宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。”建筑平面应采用规则的平面布置，对A、B 级高度建筑宜平面简单、规则、对称、减小偏心；均匀规则的平面布置，既可以使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，又能使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。结构布置均匀、建筑平面规则。同时，又有利于防止薄弱的抗侧力构件过早出现破坏或倒塌的现象，使地震作用能在各抗侧力构件之间重新分布，增加结构的赘余度数量，发挥整个结构消能减震的作用。

（二）建筑结构的刚度和抗震能力。

水平地震的作用是双向的，结构布置应使结构能够抵抗任意方向的地震作用。一般情况下，可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用的效应，也要注意控制结构变形的增大。建筑结构应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。现今的抗震设计计算中并不考虑地震地面运动的扭转分量，因而在概念设计中一定要注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。

建筑结构的整体性原则

在建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力构件，而且要求这些构件能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力构件布置不均匀或布置复杂或抗侧构件水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使抗侧力构件能协同工作。

（四）建筑结构抗震概念设计的优化准则

结构抗震概念设计的优化准则，即“四强四弱”。“强柱弱梁”是指节点处柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力；“强剪弱弯”是防止构件剪切的破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强节点弱杆件”是防止节点的破坏先于构件；对于杆件截面而言，“强压弱拉”是为避免杆件在弯曲时发生受压混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋的承载力低于受压区混凝土受压承载力。

三、抗震概念设计的构造措施

建筑结构抗震概念设计的构造措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应，二是强制规定必要的结构抗震措施。具体说来，抗震概念设计的构造措施就是设置构造柱、圈梁和与框架柱及抗震墙相关的截面尺寸、轴压比、配筋率、箍筋的要求等。比如，多层砖砌体房屋的抗震构造措施主要是构造柱、圈梁等，而在高层建筑的抗震设计中，竖向抗侧力构件（如框架柱、抗震墙）的布置及与其相关的抗震措施。具体的构造措施要求如下：

（1）构造柱应该设置在墙体的两端或墙体的交接部位。它主要不是承担竖向荷载的，而是抗击剪力,抗震等横向荷载的。近年来为了提高砌体结构的承载能力或稳定性，而又不增大截面尺寸，墙中的构造体长按需要设置在墙体的中间部位，圈梁的设置必须是封闭状态。

（2）圈梁的设置应该在装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼、屋盖的砖房中，并且圈梁最好与预制板在同一标高或紧靠板底，圈梁应闭合，遇有洞口应上下搭接。

（3）一般情况下，抗震墙布置在竖向荷载较大处，平面形状变化处以及楼梯间和电梯间。纵横向抗震墙，宜合并布置为L形、T形、工字形，使纵横墙互为翼缘，从而提高其强度和刚度。抗震墙的间距不应过大，以防止楼板在自身平面内变形过大。抗震墙之间楼（屋）盖的长宽比应符合规范的规定。抗震墙的配筋率，抗震等级为一、二、三级应≥0.25%，四级应≥0.2%。钢筋直径≥8mm，同时≤墙厚/10，间距应≤300mm。结构设计规范中对框架柱和抗震墙的截面尺寸、轴压比、配筋率、箍筋等的规定是非常重要的抗震构造措施。

以上几项只是简单列举了设计规范中结构抗震构造措施中的部分内容，作为工程设计人员应该严格按照现行的设计规范中的相关规定进行建筑工程的抗震设计。

总之，作为土木工程技术人员在高层建筑的研究和工程设计中，应该从整体宏观的观点出发，把概念设计更好地运用整个设计过程中，综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容，从而创作出更加安全、适用、经济美观的建筑。

参考文献：

[1].建筑抗震设计规范（GB50011-2010）

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科技进步及计算机结构程序的推广应用，一定程度上便利了建筑结构工程师的工作，实现了设计效率及质量的全面提升。但也存在设计人员单纯依赖计算机的情况，将结构设计单纯看作计算机软件计算的过程，根据规范和图集，通过拼凑完成整体设计，进而影响了计算的准确性，忽视了规范与软件的差异，不利于整体结构合理性、整体性及经济性的提升。通过引进先进的计算理论，不断实现计算机应用推广，加大新型轻质、高强度环保建材的研发及应用力度，从根本上保证建筑设计结构的安全性、实用性、可靠性及经济性，打破以往结构设计传统、单一、保守的思想与理念，提倡创新思想，发挥结构工程师创新能力，是当前工作的重点。结构工程师应详细了解结构体系与基本分体系间的力学关系，并以此为基础，进行结构设计工作。

1 建筑结构概念设计简述

概念设计是通过分析整体结构与分体系之间是力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象及工程经验等因素，总结基本设计原理及思想，进而从整体出发，实现对建筑结构的总体布置及抗震细部措施的宏观控制。概念设计不是通过数值计算得出的，而是概念设计思想的整体应用，并有效的拓展结构设计思路。

传统结构计算理论将提高结构抗震作为工作重点，整体提升混凝土等级及配筋量，出现造价不断上升的现象，将关注的重点放在配筋率上，导致了建筑中出现较多肥梁、胖柱及深基础。例如，在抗震设计中，由初定尺寸及砼等级，计算出结构刚度，进而得出地震力，以此作为基础进行配筋。但结构刚度决定了地震力的大小，如配筋增加，刚度随之增加，导致地震力提升，影响增大。我们配筋及增加结构强度的主要目的是抵御地震，但一定程度上又增强了地震的作用力。以抗震设计中的隔震消能作为案例进行分析。隔震消能通过在基础与主体间设置隔震层，并进行消能支撑，能够在地震时施以反作用力，缓解建筑物震动，保证建筑物位移得到有效控制，缓解地震作用效应。如抗震设计整体较为合理，能够有效缓解地震作用效应的60%，保证高屋内部物品的安全性，因此，应整体提升建筑的抗震性，将概念设计作为重点，这是由建筑物结构的复杂性、地震力的不确定性、人们在地震时对结构效应认知的局限性及模糊性决定的，受结构抗震分析计算精确程度、材料性能及施工安装的变异性及其他因素影响，整体设计计算结果误差较大，与实际不相符，也凸显了结构设计的重要性。

2 实际进行建筑结构概念设计时的注意事项及原则

2.1 柱、梁的设计：

为有效的降低强地震作用的影响，整体结构设计过程中应本着强柱弱梁的原则，使塑性铰的发生面保证在梁上。

2.2 结构刚度的适中：

合理的建筑物结构刚度在建筑结构设计中是十分关键的， 建筑物刚度决定了结构自震的周期，如刚度大，周期相对较短，地震时结构承受的地震作用就相应增大，地震后果严重。也导致在施工过程中，所需建筑材料成本大，浪费严重。同时建筑物刚度应避免过柔，地震时，建筑结构过柔会导致结构严重变形，从而一定程度上造成建筑结构强度及其稳定性下降，影响正常使用。

2.3 加强重视建筑结构的延性设计：

延性系数是结构延性的表现形式，是结构极限变形与屈服变形相比得出的，延性系数越大，体现出结构的延性越好，整体结构的延性与构件延息相关，构件延性越好，整体结构延性也会有所提升。

2.4 结构强度、能耗的设计原则：

在抗震结构总体设计过程中，等强度与耗能设计原则具有较大的影响，避免出现设计考虑不全面及施工局部出现缺陷等问题，进而影响建筑物承重结构的稳定性，出现建筑物破坏、或连续破坏的情况。在结构设计过程中，从整体设计的角度出发，全面分析，针对薄弱环节要全面加强，整体实现等强度设计。同时，结构设计过程也是消耗能量的过程，关注建筑结构耗能设计， 保证其在恰当部位发挥消耗能量的性能。耗能构件的选择首先应该保证耗能构件的屈服在整个建筑结构中是局部存在的，不能整体影响建筑结构稳定。耗能构件选择应避免选择竖向荷载的构件。最后，为了有效实现对地震能量的消耗，对于耗能构件的选择，不仅需要保证其使用数量，同时还需具备一定的延性。

2.5 建筑结构的塑化与破坏：

楼层破坏机制和整体破坏机制，是建筑结构破坏机制中较为重要的两个方面，楼层破坏机制产生主要是由于结构存在较为薄弱的环节，其薄弱环节是出现在其他构建承载力发挥作用之前，为确保结构稳定，应采取有效措施加以避免。设计人员应将建筑结构整体破坏机制作为当前主要任务及责任，有效的掌握塑性铰出现位置及顺序，并正确布置，从而保证结构合理稳定。

3 建筑结构设计中概念设计的应用

为更好的实现概念设计的应用，确保结构的安全性与经济性，以下列举案例，以供分析参考：建设20层商住大厦，建筑高度整体要求76.8米，实体建设的面积为30949平方米，主体平面宽度为35.34米，长度为77.46米，形状为凹字型，整体结构为不规则的平面结构体系，大厦包含一层地下室，三层商场，三个联体单元住宅，功能性较强。考察当地实际情况，区域内为七度抗震设防区，具有风压值高的特点。

首先，分析当地实际情况，从建筑物现有状况出发，适宜采用框剪结构，确保符合建筑混凝土结构技术规程，也符合七度抗震设防区、建筑高度及高厚比的根本要求，进而满足项目建设整体要求。其次，在布置结构抗侧构件过程中，应加强与建筑专业的结合应用，有效布置剪力墙，实现结构抗侧移及扭转刚度得以提升，并实现刚心与质心有效重合，在水平作用的前提下，避免结构偏心造成空间扭转效应。第三，加强楼层平面布置，使边框架梁、连梁断面及竖向刚度变化幅度较大楼层的平面刚度有效增大，实现周边抗侧力构件紧密联系，进而保证结构的整体性，使空间协同工作能力有所提升。第四，通过以往工作经验， 进行自震周期的预设，结合初算所得出的结果，实现剪力墙合理布置，避免结构偏心。同时将框架柱及小墙肢的轴压比控制在合理的范围内，整体提升结构延性。第五，结构设计过程中，针对相对薄弱或较为容易受到作用力出现变形的构件，要合理进行配筋加强，提升整体结构的抗侧变形性能。第六，加大对轻质墙体的使用，防止楼层自重过大，受地震力影响增大。对地下室外回填土要严格夯实，实现整体结构稳定性提升，有效降低地震对建筑物的影响。最后，设置伸缩后浇带及沉降后浇带，降低混凝土开裂及沉降差对结构的影响。

4 结束语：

综上所述，概念设计整体具有复杂性、综合性及灵活性的特点，应有效的发挥设计人员的创造力及主观能动性，以规范、工程力学为指导，加强对结构及受力状态的分析理解，并结合自身工作经验，确保结构设计的安全性、合理性及经济性，整体保证建筑物持久、稳定使用。

参考文献：

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.101

对于工业建筑而言，其结构设计合理与否，不仅决定着工业建筑建设质量，也影响着工业建筑建设资金投入。只有科学的设计，工业建筑结构才会合理，与生产活动和工艺要求等相适应。工业建筑与民用住宅建筑不同，其结构设计更复杂，安全性要求更高，要适应生产活动和工艺要求。介于此，进行工业建筑结构设计的复杂性与安全性分析是必要的，利于加深对工业建筑结构的认识。

1 工业建筑简述

1.1 概念

工业建筑，指的是提供人民从事各类生产活动的建筑物或构筑物[1]。其中，构筑无有烟囱、水塔等，建筑物有化工厂房、纺织厂房、医药厂房等各类型厂房。

1.2 特点

工业建筑主要特点：（1）要有足够的面积和空间；（2）符合生产工艺要求，安全性要求很高；（3）具体的生产活动不同，工业建筑结构形式也不同，要根据生产活动及其特点进行结构设计；（4）屋面排水、通风、采光及构造处理等方面复杂性较高。

2 工业建筑结构设计的复杂性与安全性

2.1 结构选型

由于工业厂房建成后的使用用途不同，不同的工业厂房，其生产工艺等方面要求是不同的[2]。所以，进行工业厂房结构选型时，要充分考虑工业厂房的使用用途、施工条件等因素，不仅要使用材质好、寿命长的材料，还要确保建成后的工业厂房结构能够灵活的适应的生产容量等方面变化。下面对工业建筑常用的结构形式进行了分析：

第一，筋混凝土结构。钢筋混凝土结构，具有建材采购方便、施工便利、耐火耐蚀、现场建筑、成本低等优势。而且，按照这种结构建造出来的建筑，有着很广的适用性，很多厂房都采用钢筋混凝土结构。

第二，钢结构。钢结构一般采用工业化体系建设，工期短、成本低、施工方便，且适用于大跨度、大空间的工业厂房。但是受材质限制，这种结构防火、防腐蚀性能较差，如果工业建筑采用这种结构类型，必须注重防火、防腐蚀方面设计。

从以上内容可以看出，一般情况下，工业建筑结构建议采用钢筋混凝土结构，因为这种建筑结构优势明显，不需要特别注意防火、防腐蚀方面的设计，安全性较高。但是如果是大跨度、大空间、振动较大的工业建筑，适宜采用钢结构。

2.2 平面布置

确定工业建筑选址后，以生产工艺流程为依据进行建筑总平面设计，合理确定各分区、竖向设计、公用设施等[3]。进行工业建筑总平面布置时，除了以生产工艺流程为依据外，还要考虑职工生活用户、生产经营管理用房、福利设施用房，以及污染问题，按照全局角度考虑平面布置。为了确保总平面布置的合理性，设计者可以采用计算机软件辅助设计，如建筑信息模型，基于同一模型设计多种设计方案，优选出最佳平面布置方案。

2.3 生产工艺要求

建造后的工业建筑是用于生产活动的，为了生产活动的正常运作，工业建筑结构设计必要以生产工艺为依据，将生产工艺和生产活动做出结构设计的出发点，这样才能保证工业建筑结构设计合理。

对于工业建筑而言，其生产工艺要求主要体现在三个方面：（1）生产流程。生产流程影响着各部门、各工段平面的次序和相关关系；（2）运输方式及工具。运输方式及工具影响着工业建筑结构类型选用、平面布置等设计工作；（3）生产特点。生产活动具有污染、易燃易爆等特点，做好生产环境、防腐蚀等方面的设计工作。

2.4 防腐蚀设计

工业建筑建成投入使用后，受生产工艺和生产活动影响，生产过程中经常使用或产生酸碱盐类物质，容易腐蚀建筑物。所以，进行工业建筑结构设计时，要特别注重防腐蚀设计。

第一，选用防腐性能好的材料，或对建材采用防腐措施。如，门窗使用木质、塑料、玻璃钢等防腐性能好的材料；金属挂件涂抹耐腐蚀的涂料，在金属表面形成防腐层；地面采用沥青混凝土、花岗岩等材料。

第二，结构构件采用钢筋混凝土材质，同时是混凝土表面涂抹耐腐蚀的涂料。如果结构构件使用钢材，务必要做好防腐蚀措施，必须在钢表面涂抹环氧树脂漆等材质的防腐蚀涂料。

第三，带有腐蚀性的生产活动要集中布置在下风侧或水流的下游，限制酸碱盐类物质腐蚀工业建筑结构。

2.5 防震设计

防震设计是关键的，它在工业建筑结构设计上占据首要位置，因为它直接决定着工业建筑后结构的安全性。根据我国相关规定，工业建筑方防震设计要求比较高，如果不能达到安全性要求，一旦遭受意外的冲击振动，所造成的后果是严重的，特别是生产活动具有易燃易爆特点的，危及工业建筑区内及周围范围内的人员生命安全。因此，进行工业建筑结构设计时，必须合理进行防震设计，符合抗震要求。

当工业建筑结构规则、对称，整体性比较好时，按照工业建筑结构及其抗侧力结构进行抗震设计；当工业建筑结构整体性比较差使，要按照工业建筑结构抗震设计要求采用相应的加强措施，增强工业建筑结构的抗震性；当工业建筑厂房的结构高差比较大时，必须将生产用房与生活用房、管理用房等分开来布置，并分开相邻的抗震缝，便于提高结构的抗震性。此外，抗震缝两侧要布置墙等构件，并按照设计要求合理控制抗震缝宽度。

3 结论

综上所述，工业建筑不同于民用住宅建筑，其结构设计具有较高的复杂性与安全性。为满足工业建筑结构设计的复杂性与安全性要求，要认真的进行工业建筑结构选型、总平面布置、防腐蚀设计、防震设计等工作，使工业建筑结构设计符合生产工艺要求，满足建造后的使用用途，达到相关设计标准。

参考文献：

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中图分类号：TU2文献标识码： A

引言

地震是一种破坏作用很大的自然灾害之一，它会对建筑物造成极大的破坏，使建筑物的结构整体性丧失。目前我们对于建筑物结构受地震破坏的过程没有充分的认识，对于抗震的精确计算是十分的困难的。我们可以通过对于历次地震灾害总结，提出建筑物结构抗震概念设计。所谓的抗震概念，指的就是正确的解决建筑物抗震的总体方案、建筑物结构构造、建筑物材料的使用，通过抗震设计的原则，来达到抗震设计的目的。

一、建筑结构抗震的重要性

建筑的基本功能是供人们居住，随后才是审美价值的体现。就建筑的基本功能来说，其能够供人居住的首要前提是安全，包括使用安全以及建筑物自身的安全。也就是说，建筑物只有在保证了自身安全的前提之下，才能够供人们使用。因此，在建筑物的设计和建设过程中，往往需要对影响建筑安全性的因素作全方位考虑。

地震作为一种不可预知的自然灾害，其对建筑物安全性能的影响极大。而建筑物的安全一旦遭受威胁，必然会出现倒塌事件，从而砸伤和掩埋生命，给人们带来物质和精神上的双重损失。因此，建筑物在建设初期就必须做好抗震的准备工作，从根本上确保人们的生命和财产安全。

二、建筑物结构抗震设计时要考虑的主要因素

1）有利抗震场地、合理基础设计。2）优化平面以及里面布置。3）多道设防抗震结构体系。4）完备是节点构造处理以及配筋计算。5）“强柱弱梁、强压弱拉、强剪弱弯”的指导思想。6）材料的选择以及施工的质量。

三、建筑物结构抗震概念设计

（一）、建筑设计应注重场地的选择

我国现行抗震规范按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震有利、一般、不利和危险的地段。地震造成建筑的破坏，除地震直接引起结构破坏外，还有场地条件的因素;因此抗震设防区的建筑工程宜选择有利和一般地段，避开不利地段，并不在危险的地段进行建设。工程地质条件对地震破坏影响很大，常有地震烈度异常现象，即“重灾区里有轻灾，轻灾区里有重灾”，其产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。例如:芦山县太平镇一座百年老宅，在“4.20”地震中地处震中9度烈度区，震后建筑安然无恙、毫发未损，该宅地处位置就是老百姓常说的“风水宝地”。实际上就是抗震规范中提到的有利地段的一种体现。

（二）、合理的建筑设计，保证抗震结构布置合理前提

在很多人的眼中，建筑物抗震的问题只是结构工程师的问题，与建筑师没有太大关系，其实这种看法是错误的。一个建筑工程项目从设计建筑方案构思，再到建筑平面布置、以及建筑立面剖面的设计，建筑师一直都起着主导的作用，而结构工程师在建筑结构设计原则之上，只能去服从和满足建筑师的设计要求。若建筑师能够较好的去考虑抗震的要求，那么结构工程师就可以对建筑结构构件进行合理布置，使建筑物的抗震性能得到较大的改善与提高。如果建筑师没有有效的去考虑建筑抗震要求，那么就会造成相反的结果。

（三）、利用结构的延性

一个结构的抗震性能，主要取决于对地震“能量吸收和耗散”能力的大小，而又取决于结构延性的大小。延性好，则结构通过弹塑性变形耗散大量地震能量，使结构免于倒塌。利用结构的塑性变形的发展来抗御地震，吸收地震能量，因此增加结构的延性，不仅能削弱地震反应，而且提高了结构抗御强烈地震的能力。

在结构设计中，对于框架结构体系，按规定应采用梁端屈服型框架，使框架结构塑性铰出现在梁端，这就是所谓“强柱弱梁”型的延性框架;以提高结构整体的变形能力和抗地震倒塌能力，防止建筑物在强烈地震作用下倒塌。同时要求，使钢筋混凝土构件正截面受剪承载力大于构件弯曲时实际达到的剪力，即“强剪弱弯”，用以改善构件自身的抗震性能，“强柱弱梁、强剪弱弯”是结构抗震概念设计中的两个重要概念。对于砌体结构房屋，按规定应优先采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖，设置圈梁和构造柱，或采用配筋砌体，加强对砌体的约束，提高砌体结构的延性和整体性，使砌体结构在地震力的作用下，发生裂缝后不致倒塌。

（四）、选择技术经济合理的抗震结构体系

抗震结构体系，应当根据建筑重要性、建筑的高度、建筑选择的场地、设防烈度、地基基础、建筑材料和建筑施工方面等诸多因素，通过经济、技术以及使用条件等方面的综合比较来确定。

四、抗震概念设计在建筑结构设计中的应用

（一）、建筑设计应重视建筑结构的规则性

建筑结构的设计应该重视其规则性，综合现代建筑在地震中的若干表现来看，建筑结构规则性一直都对抗震能力产生着极其重要的影响。某一年，某一地方发生了地震，地震发生时，某地有两幢间隔并不远的高层建筑，一幢高层建筑是马那瓜的中央银行大厦，另外一幢高层建筑为十八层高的美洲银行大厦。当时的马那瓜地震强度被估计为八度，两幢高层建筑中，一幢在地震过程中遭到了严重的破坏，在地震后被拆除，而另一幢只有轻微的损坏，在地震以后稍微修理便可以继续使用。这两幢高层建筑在地震中的表现引起了人们的关注，经过研究发现，在地震中破坏较轻的建筑立、平、剖都较为对称和规则，其结构侧向刚度以及材料强度和质量分布都是连续、均匀的，而另一幢高层建筑则相反。所以，可以认为，建筑设计应该重视建筑结构的规则性。

（二）、注意材料的选择和施工质量抗震

在材料上的选用以及施工质量上，特别是一些特殊材料的特殊要求，这是抗震中一个重要问题所在，在抗震设计及施工中，应当受到高度重视。科学的、合理的抗震设计，必须要通过高水平高质量施工才能实现，跟设计不相同，施工是为了实现设计图，施工质量的好坏，直接能够影响到建筑物抗震的能力。假如施工中工程质量存在着很大的问题以及安全隐患，一旦遇到地震，问题就会暴露，同时也会带来很大的损失。假如工程建设中，偷工减料、滥竽充数等问题严重，就会加大地震灾害，这样的教训对我们是极为深刻的。搞好施工质量的关键就在于严格按照施工规范或者规定施工。现在的建筑抗震设计规范以及施工规范，对于建筑工程施工的标准、施工方面的技术和措施以及施工的质量等，有着明确的规定。这就约束监督者与施工技术人员以及施工企业在工程施工的过程中，要严格的按照标准执行，来保证抗震结构工程质量。

（三）、合理选择建筑的结构体系

抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。

（1）合理选择建筑的结构体系要求所选择的建筑结构体系不仅要有合理的地震作用传递途径以及明确的计算简图，还要求建筑结构体系的传力路线、传力合理以及受力明确，这些都应该与不间断的抗震分析相符合。

（2）合理选择建筑结构体系还应该对由于部分构件或者部分结构的破坏而导致的整个建筑结构体系丧失对重力荷载或者对抗震能力的承载能力。其中，有内力重分配功能以及赘余度功能是抗震概念设计的一个重要原则。坚持这一重要原则的重要性在很多建筑物地震后的实际情况中都得到了很好的印证。

结束语

总而言之，抗震概念设计是决定建筑安全性能的关键所在，从建筑整体方案设计起始，就应利用对建筑结构抗震标准去应对工程中将出现的问题，例如:建筑体型、结构体系、刚度分布、构件延性等。从宏观角度去进行思考、判断、选择，再辅助必要的计算和构造措施，从根本上消除建筑中的薄弱环节，提升建筑整体抗震性能。

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Abstract: in order to improve the aseismatic performance of building, in the design of the building structure in the process, must strengthen the aseismic design, so as to reduce earthquake disaster, avoid unnecessary loss. Engineering and technical personnel in the construction, structure design process we must make good use of the optimization of the anti-seismic concept design rules and the corresponding structural measures, to ensure the quality of the project. Based on this talk about some of their views.

Keywords: structure design; Seismic design; The conceptual design;

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

前言

建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的过程,从场址的选择到建筑物的结构设计,抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法,是非常重要的,对于不同的建筑、不同的情况应区别对待,从而寻求最合理的结构布置。结构设计分为理论设计和概念设计理论设计是结构工程师根据计算理论和规范，在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下，对结构进行计算分析，得出数据式的结果，然后利用结果进行设计。概念设计是指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。在建筑设计的方案阶段，从总体出发，采用概念性近似计算方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性能，同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可书与否的主要依据。

一、抗震概念设计问题分析

地震是一种随机振动，有难于把握的复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前尚难做到。在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，同时也存在着不准确性。因此，工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决，而必须立足于“概念设计”。结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果仅集中在少数薄弱部位，必会导致结构过早破坏，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震（小震）作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，试图达到罕遇地震（大震）作用下结构不倒塌的目标。为了保证建筑具有足够的抗震能力，通过概念设计从宏观上控制结构的抗展性能，应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基，避免地面变形的直接危害，采取措施保证地基的稳定性。②进行合理的基础设计，同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上，不宜采用不同的基础形式，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型应力求简单、规则、对称，质量和刚度变化均匀，以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系，抗侧构件力求均匀对称，设置多道抗展防线，避免局部出现薄弱部位，要求结构布置受力明确，传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接，并具有必要的强度和变形能力，从而获得整个结构良好的抗震性能。⑥强调结构空间整体性，平面加强连接，竖向确保足够整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理，利用其对主体结构的有利影响，避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重，减少地基土压力，从而降低向建筑物传输的地震力。

二、结构概念设计的运用问题分析

运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以致混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见，在建筑结构设计中，合理地确定建筑物的刚度是非常重要的。建筑物的刚度不宜太大，刚度大则结构自振周期就短，在地震时结构所承受的地震作用就大，相对后果较重，且造成材料的浪费；刚度也不宜过柔，过柔的建筑结构在地震时就会产生过大的变形，影响其强度、稳定性和正常使用。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。雨篷不得从填充墙内出挑。大跨度雨篷、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。优化准则“强节弱杆”———防止节点破坏先于构件；“强柱弱梁”———防止杆系发生楼层倾移破坏机制，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”———防止构件剪力破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强压弱拉”———对杆件截面而言，为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋承载力低于受压区混凝土受压承载力。保证措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应；二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）有详细的规定，有的则是以强制性条文提出严格要求。如：《高层建筑混凝土结构技术规程》中第 6.3.2 条的第 1 点限制梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比，就是保证梁的变形能力，而它又决定于梁端塑性转动量，而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关；试验研究结果表明，要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3~4， 混凝土受压区相对高度必须控制在0.25~0.35。又如：对钢筋混凝土杆件而言，杆件截面的平均剪应力过高，都会降低箍筋的抗剪效果，平均剪应力较小时，可以避免出现剪切破坏。在建筑结构设计中还应充分考虑地震的偶合作用；坚持“小震不坏，大震不倒”；多道抗震防线等设计原则。

三、结语

概念设计的应用面非常广泛，几乎组含了所有的结构设计。在不确定因素多、受力状况变化较大的抗震设计、高层建筑设计、基础设计中，概念设计的应用尤显重要和突出。概念设计的重要性，主要体现在三方面：一是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。为了弥补计算理论的缺陷，或实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要用概念设计来满足结构设计的目的。二是由于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案。概念设计在设计人员中提得比较多，但往往被人们片面地理解，认为其主要是用于一些大的原则，如确定结构方案、结构布置等。其实，在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。三是由于计算机计算结果的高精度，容易给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，过分地依赖于计算机和设计软件，进行习惯性、传统的结构设计，对计算结果明显不合理、甚至错误的地方不能及时发现，使许多的建筑结构留下安全隐患。因此，概念设计在结构设计中具有重要的地位。

【参考文献】

【1】陈教洪.谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰(中旬刊),2008(2)：12.

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一、建筑混凝土结构设计的原则及其特点

1、建筑混凝土结构设计的原则主要有：（1）结构性。在混凝土结构设计过程中，要充分了解其结构与各要素是非常重要的。建筑结构决定着建筑的性能和质量，影响着它在建筑中的使用和发展情况，同时它也是性能的载体，还可以反作用于结构。（2）整体性。混凝土结构设计的整体性是指把各个部分组成一个整体，研究整体的功能和设计规律，从整体和部分中发现整体的特征。（3）最优化性。混凝土结构设计中存在差异整合，使建筑的各个部分合理的组合在一起，差异的部分相互互补，相互支持，相互需要，保证着整合后的性能。建筑结构的形成也离不开差异整合，充分体现了它的重要性，在设计过程中，我们要重视这一点。 （4）动态性。混凝土结构设计的动态原则是把握系统的内外联系，以及发展趋势，动力规律、方式等方面，使混凝土在建筑中得到更好地应用。

2、建筑混凝土结构设计的特点。（1）结构应具有良好的延性。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免建筑在大震下倒塌，必须在满足必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，来提高整个结构、特别是薄弱层（部位）的变形能力，来保证结构具有足够的延性。因此，在结构设计中应综合考虑这些因素，合理设计，使结构具有足够的强度、适宜的刚度、良好的延性。（2）建筑结构刚度的适宜性。随着建筑的高度的不断增长、侧向位移较大的建筑越来越多。因此，在建筑设计中，不但结构强度的要求非常重要，也不能忽视结构的适用性，确保了结构的合理振动频率、控制水平层位移。（3）侧向力的把握。在建筑结构设计过程中，侧向力已成为结构形变及内部结构发生变化的主要影响因素，无论是民用建筑还是在建筑，所有在自重、雪活荷载和负荷、负荷力，再加上风、地震和力水平影响都会作用在结构上，水平荷载内力和位移逐渐增加，因此水平荷载和地震力是其主要的控制因素。

二、建筑混凝土结构设计要点

1、结构选型。结构选型需要考虑的问题：结构规则性问题、结构超高问题以及嵌固端设置问题。建筑的结构规范新旧版本有着很大的不同，在新规范中，对于结构的限制条件也有所增加。并且，新规范明文规定建筑不应采用严重不规则的设计方案。因此，结构工程师需要在执行新规范时多注意不同之处，避免施工设计时处于被动状态。建筑结构的总高度在抗震规范以及高度规范当中都有着严格的限制，新规范中对于超高问题有了新的规定，增加了除了a级高度建筑以外的b级高度建筑。所以在进行结构选型时需要注意控制超高问题。建筑往往带有地下室，因此结构设计工程师需要对嵌固端设置进行重视。

2、概念设计。基于建筑结构的抗震能力，在结构设计过程中需要设计人员在设计时采用结构概念设计。这种设计方式对建筑师以及结构设计师有很高的要求，必需严格地遵守结构概念设计的规范规程以及各项规定，设计过程中需要对建筑结构进行全面的分析，不能仅仅依靠计算来进行设计。在进行结构体系设计时，需要对结构选型以及平面布置的规律提高重视程度，选用具有较好的抗震能力以及抗风性能，并且经济性较高的结构类型，并要对结构进行计算简图的设计，保证结构的地震力有合理的传递，并保证在两个主轴方向有相近的动力特性。另外，概念设计可以保证建筑受到中等级地震后可以通过修复继续使用，而在遇到高等级地震时可以保证不倒。为保证“中震可修，大震不倒”的目标，需要专家对设计提出具体指标，对建筑的稳定性以及弹性进行完善的设计。

三、建筑结构设计的注意事项

1、结构体系的注意事项。结构体系的选择应从建筑、结构、施工技术条件、建材、经济等各专业综合考虑。结构的规则性问题。规范在这方面有相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循规范规定上必须格外注意，避免后期施工图设计阶段工作的被动。结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构总高度都有严格限制，除将原来的限制高度设定为A级高度建筑外，还增加了B级高度建筑，因此，必须对结构高度严格控制，一旦结构为B级高度建筑或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。

2、扭转的注意事项。建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用发生扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。

3、设缝的注意事项。温度伸缩缝、沉降缝、防震缝是建筑结构设计中较重要的构造措施。对温度伸缩缝，其影响因素很多，规范用规定结构伸缩缝的最大间距来控制，还规定了最大间距宜适当减小和适当放宽的情况，应根据实际工程的具体情况执行相关条文。沉降缝由于同一建筑物中各部分基础显著的沉降差产生，在设计中，通常用“放”、“抗”、“调”等办法解决，即设沉降缝、采用刚度大的基础、调整各部分基础形式或施工顺序。防震缝在规范中有明确规定，但应据实际情况适当放宽或缩小。

4、侧向位移限值的注意事项。高层建筑结构的水平位移随着高度增长而迅速变大，为防止位移过大，规范对顶点位移和层间位移都作了限制。控制顶点位移u/h的主要目的是保证建筑内人体有舒适感和防止房屋在罕遇地震时倒塌。但控制房屋在罕遇地震时倒塌与否的条件是结构极限变形能力而不是u/h限值。另外，为使结构具有较好的防倒塌能力，应在结构计算中考虑相关效应。控制层间位移u/h的主要目的是防止填充墙、装饰物等非结构构件的开裂和损坏。

结束语

城市化建设的快速推进，促进了建筑业的发展，并且建筑体型规模越来越大，对结构设计人员的要求越来越高。而建筑主要都采用钢筋混凝土结构，这种结构有着较高的强度以及荷载能力，可以保证建筑的结构稳定，因此对其进行研究分析具有重要的现实意义。

参考文献：

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结构设计分为理论设计和概念设计两个步骤。理论设计是结构工程师根据计算理论和当时的规范，在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下，对结构进行计算分析，得出数据式的结果，然后利用计算分析结果进行设计。概念设计则是指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。在建筑设计方案阶段，从总体出发，采用概念性近似计算方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、采取经验总结汇总的手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性能，同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可与否的重要依据。

1.　概念设计的必要

概念设计应用范围较广泛，几乎组成包含了所有的结构设计。在不确定因素多、受力状态变化较大的抗震设计、基础设计、高层建筑设计中，概念设计的应用尤显重要和突出。概念设计的重要性，主要体现在三方面：

（1）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。为了弥补计算理论的缺陷，或实现对世界存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要用概念设计来满足结构设计的目的。

（2）由于在方案设计阶段，初步设计过程是不可能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案。概念设计在设计人员中提得比较多，但往往被人们片面地理解，认为其主要是用于一些大的原则，如确定结构方案、结构布置等。其实，在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。

（3）由于计算机计算结果的高精度，容易给结构设计人员带来对结构工作性能出现的可能误解，过分地依赖于计算机和设计软件，进行习惯性、传统的结构设计，对计算结果明显不合理、甚至错误的地方不能及时发现，使许多的建筑结构留下安全隐患。因此，概念设计在结构设计中具有重要的地位。

2.　抗震概念设计要求

2.1　地震是一种随机难以掌握的振动，有复杂性和不确定性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前尚难做到。在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，同时也存在着不准确性。因此，工程抗震问题不能完全依赖于“计算设计”　全部解决下了问题，而必须立足于“概念设计”。结构抗震概念时间的目标是使主体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果仅集中在少数薄弱部位，必会导致结构过早破坏，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构发挥耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震即小震次数作用进行结构计算、构件截面时间并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，试图达到罕遇地震（大震）作用下结构不倒塌给人员逃生时间的目标。

2.2　为了保证建筑物具有足够的抗震能力，通过概念设计从宏观上控制结构的抗震性能，应充分考虑以下环节：（1）选择对控制有利的场地及地基，避免地面变形的直接危害，采取措施保证地基的稳定性。（2）进行合理的基础设计，同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上，不宜采用不同的基础形式，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。（3）建筑物的体型应力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀，以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。（4）选择合理的结构体系，抗震构件力求均匀对称，设置多道抗震防线，避免局部出现薄弱部位，要求结构布置受力明确，传力简捷。（5）各类构件之间要有可靠的连接，并具有必要的强度和变形能力，从而获得整个结构良好的抗震性能。（6）强调结构空间整体性，平面加强连接，竖向确保足够整体刚度。（7）重视对非结构构件的处理，利用其对主体结构的有利影响，避免不合理设置导致对主体结构的有利影响。同时尽量减轻结构自重，减少地基土压力，从而降低向建筑物传输的地震力。

3.　结构概念设计的运用

（1）运用概念设计的思想方法，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以致使砼的强度等级越来越高，配筋量越来越大，造价也越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果是肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应也越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋，增加了结构的刚度，反而使地震作用效应增强。其实，为什么不考虑降低作用效应S呢？目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达60%，并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本，研究成果已经广泛应用于实际工程中，取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制，在工程界还未被广泛地应用。

（2）同时，在目前建筑结构抗震鉴定及加固中，概念设计的思想也应得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2万间民房无一倒塌，但天津第二毛纺厂3层的框架厂房，却因偏重于传统构部件的加固，忽视结构总体抗震性能的判断，造成不合理的加固，使抗震薄弱层转移，最终倒塌。抗震验算时不同的楼盖及布置（整体性）决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。在建筑结构设计中，合理地确定建筑物的刚度是非常重要的。建筑物的刚度不宜太大，刚度大则结构自振周期就短，在地震时结构所承受的地震作用就大，相对后果较重，且造成材料的浪费；刚度也不宜过柔，过柔的建筑结构在地震时就会产生过大的变形，影响其强度、稳定性和正常使用。

（3）抗震验算时应特别注意场地土类别。8度设防建筑物超过5层有条件时，尽量采用剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。

（4）雨蓬不允许从填充墙内挑出。采用的大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯矩乘以跨度的一半。框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。出屋面的楼梯间不得采用砖混结构。考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。优化准则“强节弱杆”——防止节点破坏先于构件；“强柱弱梁”——防止杆系发生楼层倾移破坏机制，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”——防止构件剪力破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强压弱拉”——对杆件截面而言，为避免杆件在弯曲时发生受压区砼破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋承载力低于受拉区砼受压承载力。

（5）保证措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应；二是强制规定必要的构造措施。这连个方面在《高层建筑物混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）有详细的规定，有的则是以强制性条文提出严格要求。如《高层建筑物混凝土结构技术规程》中第6.3.2条的第1点限制梁端截面砼受压区高度与有效高度之比，就是保证梁的变形能力，而它又决定于梁端塑性转动量，而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关；试验研究结果表明，要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3～4，混凝土受压区相对高度必须控制在0.25～0.35。又如：对钢筋混凝土杆件而言，杆件截面的平均剪应力过高，都会降低箍筋的抗剪效果，平均剪应力较小时，可以避免出现剪切破坏。

在建筑结构设计中还应充分考虑地震的偶合作用；坚持“小震不坏，大震不倒”；多道设防的抗震设计原则，这也是从许多教训中总结的经验。