民用建筑结构理念设计研讨范文

方案设计阶段由于结构设计者要不进行计算机电算的前提下，为建筑设计者提供结构抗侧力构件的布置及配合建筑设计者进行建筑物平面尺寸、立面层高等参数确定，这样必然要求结构设计者熟练运用基本原理和方法进行概念设计。如果不能具备概念设计能力，不仅耽误了设计工期，而且由于方案设计阶段很多未知条件的不确定性和建筑方案会经常修改，导致结构设计者不能有效进行结构体系的比较与选择，容易给后期施工图设计带来大量的修改工作量。由此可见概念设计在方案设计阶段的重要性。

一、多层及高层建筑设计中的应用与分析

（1）概念设计在多层建筑设计中有很多具体的应用，例如，《建筑抗震设计规范》GB50011－2010中的“强柱弱梁”就是概念设计的一部分内容，这个设计原则在实际工作中的体现如下例所示：某3层框架结构，使用功能为商场，建筑物平面尺寸为45x36m，层高均为4．5m，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度0．10g，地震分组第三组，场地类别二类，修正后的基本风压0．32kN／m2，地面粗糙程度C类，周期折减系数0．85，框架抗震等级三级，建筑物短向布置四排框架柱，长向短向柱距均为9m，框架梁、柱混凝土强度等级为C30。框架梁截面尺寸300x800mm、250x800mm。经验算当底层框架柱截面尺寸为500x500mm时，底层中柱计算纵向钢筋单边最大配筋面积为900mm2，最大轴压比为0．74满足规范要求，上部结构的最大层间位移角、最大楼层位移比等数值满足规范限值要求。但从“强柱弱梁”的概念设计出发，图纸审查单位提出应将底层框架柱截面改为600x600mm，经验算后，上部结构的最大层间位移角、最大楼层位移比数值同样满足规范限值要求，且底层中柱计算纵向钢筋单边最大配筋面积为900mm2，最大轴压比为0．51，比第一次设计纵筋配筋面积基本不变，但最大轴压比下降了32％。轴压比下降意味着整个结构的抗震延性增强了，在罕遇地震作用下推迟了塑性铰在框架柱端部的发生，使得塑性铰首先出现在框架梁端部，这样就推迟了整个结构的倒塌时间，为受灾人群的逃离延长了宝贵的时间。

（2）高层建筑设计中概念设计的应用也很常见。在高层的初步方案设计时，剪力墙是主要的抗侧力构件，如何有效的进行剪力墙平面布置是需要概念设计的。如果没有概念设计的思路指引，只是一味的硬套规范条文或设计手册，所做剪力墙布置的容易存在缺陷，会为下一步设计带来很多麻烦。例如，某高层框架－剪力墙结构，平面呈一字型，第一次方案设计中剪力墙全部布置在中部的楼梯间，符合规范相应条文要求，后续进行的多遇地震下电算结果表明，结构的扭转位移比满足规范要求，但是扭转位移比数值比较接近规范最大限值。

为了优化设计方案，遵循概念设计的原理，设计者对该方案进行部分调整，将中部楼梯间较长的剪力墙改为较短剪力墙，在四角处增加一片L形较短剪力墙，将四角中两角的框架柱去除，去除了该处房间中柱角，提高并完善了房间使用性。对第二个方案进行多遇地震下电算，结果表明：相对第一个方案，结构的各项指标依然满足规范要求，且扭转位移比数值下降了许多。这表明第二个方案的剪力墙平面布置更加合理，抗侧力构件的分布更加均匀，整个结构中剪力墙的应力水平比较接近，不易出现应力水平较高的构件。第一个方案在罕遇地震下，剪力墙易出现应力水平明显较高的构件，这些构件极容易屈服，第一道抗震防线剪力墙容易先退出工作，而后将会加大第二道抗震防线框架的负担，严重时会引起结构的倒塌。这样的方案就不能实现“大震不倒”的基本抗震设防要求。

二、结束语

结构概念设计不是反对进行大量高精度计算，而是要求在处理结构设计时：明确基本概念、选对结构体系、采用合理方案、对薄弱点采取加强措施、保证结构安全。结构设计应重概念轻精度，重视建筑与结构的总体布置，完善结构的细部构造。

作者：崔鹏翔单位：甘肃土木工程科学研究院