曾杨

(身份证号：1302231977****0023)

随着经济的发展，建筑结构越来越高，造型越来越复杂，竖向体型不规则，墙体凹凸转折，平面布置不规则，楼板大开洞等结构型式很适应市场的需求，但却对结构工程师的工作提出了更高的要求。随着科技的发展，人们已经不用在进行复杂的手算，通过一体化计算机的计算，可以很快的判断结构结构的强度和变形是否满足规范的要求，但是设计软件的计算都有它的基本理论假定、应用范围、限制条件等，需要对计算的结果作正确的判断和取舍。作为一名结构工程师，在高层建筑结构的设计中，应本着积极、主动的态度，自觉地完成高层建筑结构概念设计，设计符合规范要求又满足人们需求的高层建筑。

一、高层建筑结构概念设计

高层建筑结构概念设计是指工程结构设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验，在方案阶段及初步设计阶段，从宏观上、总体上和原则上去决策和确定高层建筑结构设计中的一些最基本、最本质也是最关键的问题，主要涉及结构方案的选定和布置、荷载和作用传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的的发挥以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配；结构分析理论的基本假定等等。概念设计是一种思路，是一种定性的设计，它不以精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据，而是对工程进行概括性的分析，制定设计目标，采取相应的结构措施。

二、概念设计对于建筑结构设计的意义

(一)方案更完美

概念设计可以在建筑设计的方案阶段有效地对结构体系进行构思、比较并最终做出选择。由概念设计所得到的方案往往概念清晰、定性正确，这一方面能避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，同时也使概念设计具有较好的经济可靠性能。

（二）强烈的创新性

一般来说，概念设计做得较好的工程师，其结构概念将随他实践的积累越来越丰富，设计成果也越来完善。但是，随着社会分工更细，很多结构工程师还停留在只知道依赖规范、参照设计手册、应用计算机程序做习惯性传统设计的阶段，这样做出来的设计缺乏创新。因此，要展现先进的设计思想，就必须引进结构设计概念。

（三）判断电算结果可靠性

掌握好概念设计一方面可以保证正确的设计原则，另一方面也可以解决设计中出现的问题以提高设计水平。而且，当发现设计中出现了技术问题时，可以利用概念设计来分析原因，找到问题的症结所在，这个方法尤其适用于判断电算结果。

三、高层建筑结构概念设计的主要思想

（一）建筑结构的协调

建筑师往往追求功能齐全、造型独特、新颖的高层的建筑，然而结构工程师要使这样的建筑实现出来往往会有很大的困难，或者付出很大的代价才能实现，不满足适用性和耐久性的要求，所以概念设计要求结构师参与到建筑的方案形成阶段，利用结构师掌握的结构知识协调建筑师进行建筑平立面的选择与调整，使之既功能齐全，美观大方，符合建筑设计的要求，又能使结构尽量规则，符合结构设计的要求。

（二）结构体系选择与结构布置

结构体系是指结构抵抗竖向荷载和水平荷载时的传力途径及构件组成方式，在高层建筑中，设计中主要考虑抵抗水平力的作用，因此抗侧力结构体系的确定和设计成为结构设计的关键问题，在大多数情况下，它与竖向荷载传力体系是统一的。高层建筑的抗侧力体系近年来有很了很大的发展，由最初的框架、剪力墙结构等基本体系，发展为框架- 剪力墙体系，继而又发展了框架-筒体体系、框架-筒体-伸臂体系、框筒体系、筒中筒体系等等。然而不同结构体系的抗侧刚度、竖向承载力、延性及结构布置的要求是不同的。框架结构建筑平面布置灵活，构件类型少，设计和施工都较简单，但其抗侧刚度小；剪力墙结构整体性好，抗侧刚度大，侧移小，但其平面布置不灵活；而框架-剪力墙结构则综合了框架结构和剪力墙结构的优点，并可以设计成双重抗侧力体系，框架-剪力墙结构设计中要注意的就是剪力墙的布置要均匀，刚心与质心重合或相近，且剪力墙数量不宜过多。

结构水平布置在结构设计中处于举足轻重的地位，它涉及结构安全、受力合理，结构经济、施工方便等方面。结构平面布置宜简单、规则，尽量减少突出、凹进等复杂平面，使结构平面内方向刚度均匀，即使“刚心”与质心尽量靠近，减少结构地震作用下的扭转。影响平面刚度是否均匀的主要因素是剪力墙的布置，不宜将剪力墙集中布置在结构的端部，这样在地震作用下结构会有很大的扭转，将结构对称的布置在结构的两边或将剪力墙布置成井筒可以很好的减少扭转。

（三）高层建筑概念设计的其他问题

高层建筑的概念设计，除了考虑结构体系选择与结构布置外，还应对一些特殊部位进行细部设计和加强构造措施，把结构设计成多道设防的结构即超静定结构，必要时还可以通过缝的设置来加强结构的整体性。

从抗震设计的角度的出发，我们经常采用的是“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点”的设计要求，就是通过概念分析和结构计算估计受力不利部位和薄弱部位，让结构某些特定部位出现预期的合理破坏模式，下意识的减弱某些部位的承载力，使它屈服提前出现塑性铰，以便保护其相连的重要构件。

四、结束语

总而言之，概念设计是结构设计的核心和灵魂，其宗旨是要求建筑师和结构工程师明白在目前科技发展和设计计算的水平上，如果结构设计得严重不规则、整体性差，只凭结构力学分析来进行计算，是难以保证结构的抗风、抗震功能的。运用结构概念设计从整体上把握结构的各项性能，这样才能对计算分析结果进行科学的判断、合理的采用，保证工程项目的经济性与安全性，设计出更加安全、适用、可靠、经济的高层建筑。