探究概念设计在高层建筑结构设计中应用

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1、探究概念设计在高层建筑结构设计中应用　　摘要：概念设计是通过大量的事故进行分析，对历年来国内外地震灾害的分析，模拟实验的定性、定量分析及长期对国内外的设计和使用经验进行分析、归纳和总结出来的。从某种意义上来看，概念设计比分析计算更为重要。关键词：高层建筑；结构设计；概念设计中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：1概念设计在高层建筑结构设计中的具体含义在高层建筑结构设计中，概念设计是指在建筑总体结构设计的最初，运用现有的知识去正确处理建筑结构设计中将会出现的问题，如：房屋体形、结构体系、刚度分布等。概念设计是工程师依据自己的思维判断能力，按照结构抗震设计原则，从宏观上对结构

2、设计方案进行选择、鉴别与评价，再通过必要的构造措施避免建筑结构抗震的薄弱环节的出现，从而实现合理的设计目标。为了做好概念设计，工程师必须清楚掌握结构抗震特点，抓住要点，用正确的概念指导概念设计。作为一名建筑行业的结构工程师，如何去把握，或者说有意识地去进行高层建筑结构的概念设计。也就是对应于高层建筑结构概念设计的三个阶段，分别进行概念设计：7(1)在建筑方案设计阶段，要正确把握高层建筑结构的概念设计，必须坚持结构设计没有惟一解的设计理念，充分发挥结构工程师的创造力和创新能力，协助建筑师以达到令业主满意的建筑。同时，在建筑方案设计阶段，结构工程师所设计的结构总体系应有一个刚柔结合

3、、多道防线的理想刚度目标。即具有一定的承载能力与大的刚度去抵御风荷载与规范设防烈度水平的地震作用，以及在第一道防线有意识的屈服后，在结构变柔的之后仍有足够大的延性耗能能力和弹塑性变形能力以抵御可能遇到的大地震。(2)在初步设计阶段，要正确把握高层建筑结构的概念设计，必须掌握各种结构体系的近似计算方法。而近似的计算方法就是对一个结构工程师进行高层建筑结构设计能力的最基本的要求。例如，对于框架结构体系，必须掌握的近似计算方法为：竖向荷载作用下的直接弯矩分配法，水平荷载作用下的近似计算法。同时，结构工程师还必须了解抗侧力构件的变形近似计算，通过获取不同抗侧力结构(或构件)之间的相对刚

4、度比较概念，来大致估算建筑物的变形，以便于提出或比较各种可行的结构总体方案。7(3)在施工图设计阶段，仍然要注意把握和运用高层建筑结构的概念设计。众所周知，规范控制轴压比限值的目的：要求钢筋混凝土框架柱截面达到具有较好延性功能的大偏心受压破坏状态，以防止小偏心受压状态的脆性破坏。同时我们知道，影响钢筋混凝土框架柱截面延性功能的因素除轴压比外，还有框架柱的配箍特征、核心区混凝土的抗压强度等级、纵向钢筋承担截面轴压的能力、框架柱的截面形状等因素，轴压比限值的大小必须根据具体工程设计综合所有因素进行一定程度的合理调整2概念设计的基本原则(1)刚度、承载力、延性为主要目标，实施刚柔结合

5、、多道防线的结构理念；(2)在对整体结构进行分析计算时，应运用最直接、最简单、概念最清楚的计算模型，将结构的受力和传力途径设计的直接、简单、明确。尽量避免以抗扭为主导的传力结构的出现：(3)尽可能使高层建筑结构平面布置的正交抗侧力的刚度中心与高层建筑物表面力的作用中心或者质量重心接近或者重合，从此避免或者减小了在风荷载或者地震发生时产生的扭转效应；(4)高层建筑结构竖向布置的抗侧力刚度单元也最好设计的连续、均匀，避免软弱层或者上下层间的弯曲刚度、剪切刚度和轴压刚度突变的出现；(5)应该掌握上部结构对其支承结构整体作用的机理，即受力和传力结构两者之间的相互作用日。3概念设计对于高

6、层建筑结构设计的意义3．1应用概念设计使设计的方案更完美7概念设计是在高层建筑结构设计的方案阶段正确地对结构总体系进行比较、构思并做出最终的选择。依据概念设计得到的设计方案往往定性正确、概念清晰，一方面能够减少后期的设计阶段一些不必要的、繁琐的运算，同时也能使概念设计达到较好的经济可靠性能。3．2概念设计强烈的创新性一般来说，概念设计运用的较好的工程师，其结构概念将随着他的实践积累越来越丰富，设计的成果也越来完美。但由于社会分工越来越细化，绝大多数的结构工程师仍然停留在只知道参照设计手册、依赖规范、应用计算机的程序进行习惯性传统的设计阶段，这样设计出来的方案缺少创新性。因此，要

7、展示先进的设计思想，就必定要引进结构设计概念。3．3利用概念设计可以判断计算结果的可靠性我们知道，掌握概念设计一方面可以确保设计原则的正确性，另一方面也可以及时应对设计中出现的问题从而提高设计水平。而且，当在设计中出现了技术问题时，可利用概念设计分析产生的原因，准确的找到问题的症结所在，这种方法尤其适用于判断电算结果是否可靠。3．4弥补计算机设计的不足概念设计的重要性在方案设计阶段也有所体现，计算机无法完成初步设计过程，这就需要结构工程师根据自身掌握的结构概念综合运用，选择效果最好、造价最低