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摘要：新技术新材料层出不穷促进建筑行业飞速发展，也对建筑结构设计提出更高的要求。概念设计便在建筑设计中占得一席之地，因其自身的特性、思维方式、理论知识与独特的设计手段，为建筑结构设计提供科学有效的技术平台，也为建筑结构设计中出现的不确定因素提供了解决方法。
关键词：建筑结构设计；概念设计；结构措施
引言
在目前的社会发展中，国民经济的飞速发展给建筑行业带来发展的新动力，促进建筑领域各技术的优化与完善。在建筑工程设计中，结构设计与结构措施的选择对整个工程施工而言至关重要。其在一定程度上反映设计工程师的工作成果与设计水平，也给施工效率的提高带来一定的基础。因此，深入研究概念设计与结构措施在建筑结构中应用有极强的现实意义。
一、结构概念设计的原则
1.1结构的优化选型原则
（1）结构布置的优化
概念设计中的结构布置主要考虑建筑物的体型、柱网尺寸、层高及主要抗侧力构件所在位置等。在满足功能要求和建筑方案的前提下优化布置楼屋盖水平系统、柱墙竖向支撑系统和地下基础系统。如为了整体抗震性能应选择平立面规则、对称的结构布置体系，在设计时有必要设置刚度较强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度等。
（2）结构体系的优化
目前在我国常用的建筑结构体系有混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙体系、筒体结构体系等。在高层建筑结构中，设计的主要任务是解决抵抗水平力的问题，因此结构设计的关键问题是抗侧力结构体系的确定和设计。在掌握各类基本构件的特征后，根据建筑方案及结构所在的环境和功能、受荷情况优化选择合适的基本构件，确定其之间的联系，形成基本的结构单元和其支撑做法；最后将所选择的基本结构单元通过平面、叠合、平面等集合形式构成其主要的结构体系。
（3）合理的构造做法
预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态，调整承载力以加强或削弱某些部位有意识设置构造措施。使结构的构造做法和建筑构造要求相一致，结构的理论构造要求和施工的实际构造做法保持一致。
1.2合理受力原则
在进行结构概念设计时，结构构件受力问题需要通过力学原理来进一步分析。从结构的受力和变形的来看，要尽可能利用结构自有的对称性、结构刚度的相对性、变形的连续协调性；从抗力和材料看，尽可能使构件的受力状态以轴向受力为主，尽可能提高构件的截面惯性矩与抗弯能力、抗剪能力。合理选择性能较好的材料和优化构件截面，做到“因材施用，材尽其用”。
1.3空间优化原则
建筑物本来就是一个空间结构。在结构概念设计时，要充分考虑建筑物内外各部分结构的空间作用，注意加强结构构件的平面外刚度；加强平面结构与平面外结构构件的联系；考虑结构构件间的相互作用；采用空间结构体系。
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二、概念设计在建筑结构设计中的应用
2.1基于现场情况选择建筑结构
当建筑场地选择完毕后要根据建筑物所在地区的地形特点及建筑的结构形式来选择相应的地基基础形式。建筑中的基础一般有桩基础、箱型基础等。桩基础主要适用范围是软土质松散土及高层多层结构，主要适用于搞成建筑。桩基础的荷载传递是由上到下，在天然地基中的荷载传递效果更好，建筑的稳定性也能得到很好的保证。箱型基础整体的刚度较好，其荷载传递是均匀地把建筑上部的荷载传递到下部，结构整体稳定性较好，能避免基础的局部不均匀沉降，并能提升建筑物的整体抗震效果与抗震性能。
2.2选择建筑场地的合理性
场地选择是设计者进行设计前要考虑的首要因素，也是整个设计基础的性决定因素。建筑场地的选择要遵循以下原则：防护距离、建筑退界、日照间距、抗震因素等。抗震因素是重点，因此选址要尽量避开地质条件危险的地段，如遇到非选不可的情况，在设计中就必须考虑抗震措施及地基处理等因素，也可以在设计前对选址地点进行地质勘测，综合分析地基的稳定效果。
2.3建筑物主体结构的选择
对称合理是建筑设计结构中要遵循的重要原则，这种结构能有效降低建筑物的扭矩力，并能很好保持非结构构件的稳定工程性能，同时在施工中也能大大降低材料的消耗。建筑物对称结构能有效抵抗侧力破坏，要达到建筑物的对称性，一般作法是调整建筑物质心、结构侧心及平面型心的距离，从而达到整体稳定。
2.4建筑结构刚度选择
刚度是这建筑稳定性能的重要指标，概念设计就是要设计师遵循稳定性这个主要性能对建筑物进行合理验算，并选择最佳设计方案。刚度设计合理，建筑物使用寿命就会延长。一个建筑物刚度的选择能最大程度减少构件本身的自身频率周期，这是现代建筑抗震的一个重要途径。刚度合理的建筑物特点就是空间结构合理、空间利用率高、消材低、美观实用。
三、建筑结构设计中的结构措施
3.1结构体系中保持协同工作
概念设计中的协同工作被广泛应用于建筑结构中，要求结构内部各部件之间相互协作，共同工作。要求结构构件不仅在承载力极限状态下能保持共同工作，还要求其具有共同的耐久时间。建筑结构中的基础与上部工作，依据协同工作的理念，保持一个统一整体，共同承受荷载。还有砖混结构中的上部结构与基础之间必须通过构造柱与圈梁组合成统一的整体进行受力，不能单独依靠建筑基础结构自身的刚度来承受荷载。因此在建筑结构设计中，要以协同工作做为设计的理论依据。
在结构受力时，每个构件均能达到较高的应力水平为设计较为理想的状态，在多层结构进行设计时，就要避免各层短柱的出现，目的是提高相同平面处承受荷载的能力，在日益增多的高层建筑结构中，短柱出现的现象也逐渐增多，为避免这种情况，要使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下。
3.2协同工作中材料利用率
协同工作不仅能提高结构的稳定性，还能提高材料的利用率。材料利用率越高，结构的稳定性和协同工作能力也越高。在我国建筑结构设计中，要求用最少的投入获得最大的产出是根本目标，因此对材料的充分利用是结构设计的基本要求。例如矩形截面是最为常见的受压构件，其构成材料在使用过程利用率很低，梁的中和轴附近的材料应力水平低，梁的弯矩随着梁长的变化而变化。等截面梁很多区段应力水平低。基于这种受力状态，采用概念设计结构进行分析，调整梁截面的应变梯度，使构件保持轴心受力，才能提高材料的利用率。经过一段时间的探索与研究，出现了平面桁架结构，该结构是将多余材料去掉，既节约成本又降低材料自重。
结束语：随着建筑设计的深度与广度越来越开阔，概念设计在设计师的设计实践中也被普遍采用，并接轨与国际设计大潮流，已成为这个时代设计的主导思想。建筑设计的概念设计将在以后乃至未来的设计领域中为我们的各项设计带来巨大实惠和便利。
参考文献
[1]吴爱菊.结构设计中的概念设计与应用[J].温州：温州职业技术学院学报，2010（02）.
[2]许燕禄.概念设计在建筑结构设计中的应用[J].广东土木与建筑，2010（02）.
论文作者:张凯
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：结构论文; 建筑论文; 构件论文; 刚度论文; 建筑物论文; 结构设计论文; 概念论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;