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【摘要】概念设计是在初步设计前为所设计的工程项目设想的一个总体概念方案，是对力学概念、材料性能、结构体系和建造技术的熟练运用，在丰富的实践经验和工程意识上进行反复比较甚至模拟试验基础上的，综合国内外的设计与使用经验分析、归纳、总结出来的。本文主要阐述了有关概念设计在建筑结构设计中的应用问题。
【关键词】概念设计，结构设计，应用
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
一.前言
随着我国经济的不断发展以及经济水平的不断提高，建筑方面整体的设计施工水平以及环保的意识和效率也不同程度地得到了提高。结构概念设计是设计人员根据所学的理论知识和多年的实践经验，以及总结前人的经验教训，在初步设计前为所设计的工程项目设想一个概念性的总体方案，为以后的设计能够做到“又好、又快、又省”。在进行结构概念设计时，结构工程师将结构设计经验与理论知识相结合，对建筑结构设计进行概念性地分析和比较，确立建筑结构的总体布局，形成合理的设计。
二.结构概念设计的理解
1、结构概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作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。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算，所得方案往往概念清晰、定性正确， 避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。
比如在建筑结构的设计过程中应用概念设计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。
2、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。首先要熟悉每个构件的特点，再是要加强空间感的研究，充分研究并认识到整体与部分的关系，让结构总体系与各个分體系的工作原理和力学性质及构造处理原则相互融合，更好地实现结构概念在建筑结构设计中的应用。
概念设计必须有理论基础知识作为行动准则,同时也要依靠先进的设计工具,多方面地分析设计方案的合理性, 并与理论基础知识结合并用。
三.概念设计的思维方法
在中国推进城镇化进程的背景下，新的建筑形态层出不穷，结构设计决定建筑能否实现，结构设计的好坏，很大程度上取决于设计者结构概念的完整性及创新能力，概念设计是展现先进设计思想的关键，非常重要。因为概念设计是初步设计前的设计构思，所以要把建筑结构设计的思维从原来习惯的纵向思维,关注结构构造、体系、布置、计算、构造到施工图，转变为兼顾横向思维，建筑、结构、设备、施工，在满足规范的前提下，从实践出发，以改革、创造、创新的理念来进行设计。 在结构初步设计之前综合合理地处理规划、建筑、结构、设备、施工诸方面关系后形成的“总体设计方案”，就是概念设计的成果。
四.概念设计在建筑结构设计中的应用
建筑结构概念设计作为一种很重要的设计思想，具体体现在建筑结构的上部设计和基础设计中，有效提高建筑物抗震和抗风能力，增加建筑物的稳定性，提高建筑结构设计效率，使结构设计更加完善。
在抗震设计中的应用
从上世纪70年代来，人们总结历次的地震灾害的经验逐渐认识到，对建筑抗震来讲，结构概念设计比结构计算设计更为重要，单凭微观的数学力学计算很难保证建筑物遭遇地震时具有良好的抗震性。
结构抗震设计的目的是使结构在强度、刚度、延性以及节能等方面取得最佳，为了保证结构具有可靠的抗震性能，概念设计应充分考虑以下因素：场地条件和场地土的稳定性、建立结构模型、抗震体系的选取、风荷载、温度和材料效用等。下面举例说明一下：
建筑场地的合理选择。建筑场地的选择作为设计前首要考虑的因素，同时也是一个对于建筑设计起着决定性与基础性的因素。在进行建筑场地选择中一般要考虑到以下因素：防护距离、建筑退界、日照间距等。在建筑设计中还要充分的考虑抗震等因素，尽量避免在危险地段选址。假如实在不能避免的情况下，可以在结合相应的抗震措施，在设计前进行抗震地点以及勘测进行分析。
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进行综合分析，选择经济合理的基础方案。设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时还应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告，对一些缺地质报告的小型建筑也应进行现场查看和参考邻近建筑资料。一般情况下，同一结构单元不宜采用两种不同的类型。
根据建筑物的不同地理位置和结构形式，结构设计人员可以根据结构概念设计原则选择采用桩基基础、箱型基础和筏形基础等。桩基础主要适用于土质松软或者是负荷较大的多层结构中，在高层建筑中具有较广的应用。在运用箱型基础时，建筑物的荷载力能够均匀地传给地基，抵抗地基的不均匀沉降，和周围的土体共同协作，增强建筑物的抗震和抗风能力；当采用筏形基础时，建筑物的上部结构荷载较大，地基的承载力较低，采用这种结构可以有效分散建筑物上部的荷载，增加地基的承载力，防止地基产生不均匀沉降。
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，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷，同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。
传统结构设计方法，主要关心提高结构抗力，以至于陷入混凝土强度等级越用越高，配筋量越用越多，结构自重越来越大，造价越来越高的误区。结果造成到处都是肥梁、胖柱、深基础的怪现象。具体到抗震设计方面，初定尺寸、混凝土强度等级、结构强度、地震力、配筋率，为了抵御地震作用去配筋，必然增加结构刚度，整体刚度增加又必然导致地震作用效应增强。采用概念设计的思想，可以有效克服这种困境。譬如采用隔振消能的做法，在基础与主体结构之间加设柔性的隔震层、隔震器，或者在建筑顶部安装“反摆”装置等，通过增加阻尼，降低加速度，减小地震作用效应，提高建筑的安全性，实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。
概念设计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、暖、电等专业充分协商，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。
在高层设计当中的应用
高层建筑结构设计中应注重概念设计，重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗风性能好和抗震且经济合理的结构体系，加强构造措施，特别是抗震设计，应保证结构的整体抗震性能，使整个结构具有必要的承载能力、刚度和延性。
建筑主体结构的选择。建筑结构的设计一般要遵循对称与合理的原则，从而有效地降低扭转力以及保持非结构构件保持稳定的工作状态以及降低材料的耗用。一般建筑结构的对称是通过抗侧力结构主体为对称，例如剪力墙结构布置。为了实现对称，一般可以使用调整建筑物质心、结构侧心以及平面形心的距离，从而达到结构的对称性。
建筑结构的刚度选择。建筑结构的刚度作为建筑的一项重要指标，也是设计中一项极为重要的内容，为此需要在设计中对建筑的刚度进行合理的选择。建筑刚度的合理设计可以延长结构的基本自振周期，从而有效地降低地震带来的危害。同时合理的建筑刚度还可以减少建筑材料的消耗以及结构空间的占用率，从而有效地提升建筑平面的利用率，达到设计合理的效果。
选择方案和设计简图
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。
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。
抗风设计
沿水平方向运动的大气称为风，沿竖直或近竖直方向的大气称为流，通常把风压作用的平均值视作稳定风荷载，实际风荷载在平均风压上下波动，在受到水平方向作用力的作用下，建筑结构当中的侧移应经成为了在高层建筑的设计之中的最大问题。风对高层建筑的作用不仅是建筑结构强度、刚度和稳定性，还有因风引发的其他振动效应，因此高层建筑的抗风设计要选取较好的抗侧移的建筑体系，同时必须考虑下列因素：
考虑风振系数的风载荷和重力载荷共同作用下的结构体系的强度、刚度和稳定性要求；
起伏的风荷载对结构整体和连接以及小构件（如玻璃幕墙）等引起动力波动荷载和产生疲劳；
过度的侧向位移，可能引起隔墙、外墙的开裂，机械系统的失调，门的不变形以及永不闭合等；
对电梯的影响；
高层建筑周围的近风气候对路上行人的影响等；
在高层建筑中把风荷载简化为等效水平荷载是容易的，但是实际风的运行是复杂的，因此在超高层设计中要采用模型在风洞中实验来确定结构设计时的风荷载。
5、高层抗震设计
地震中高层建筑的一个性能是振动问题，与低层建筑不同，高层建筑比低层建筑柔软，地震作用下加速度比低层建筑小得多，假如高层建筑的基本周期接近地面波周期时，共振影响所受的地震作用会比较大，地震会引起建筑的竖向和水平作用，大部分构件都有足够抗竖向地震作用的承载力，高层的抗震设计大部分情况下只需考虑水平地震作用，在分析水平传力途径后，高层建筑的抗震设计中，确定抗侧力的结构体系以及确定楼盖和转换层系统时非常重要的。比如结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位，宜布置多道抗震线。比如楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%等等。
五.结束语
在建筑结构概念的设计当中，技术人员应该积极地利用建筑结构的概念，对整个建筑工程结构设计进行总体的分析，并且将建筑结构的概念合理地应用到建筑工程的当中。因此，我们要根据在实际的设计建设当中汲取经验和教训，从整体上提高建筑安全和节约的性能，而且结构概念的大量运用，推进了建筑物在安全方面上的有效保障。
参考文献：
[1]朱蔚惠.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].科技创新与应用，2012(08)：112-113.
[2]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.
[3]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.
[4]马国库；徐泰安.浅谈结构概念设计在建筑结构设计中的作用[J].黑龙江科研及信息.2008（35）
[5]趙领楠.概念设计在建筑结构设计中的重要性及应用[J].企业导报.2012（22）
【关键词】概念设计，结构设计，应用
中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：
一.前言
随着我国经济的不断发展以及经济水平的不断提高，建筑方面整体的设计施工水平以及环保的意识和效率也不同程度地得到了提高。结构概念设计是设计人员根据所学的理论知识和多年的实践经验，以及总结前人的经验教训，在初步设计前为所设计的工程项目设想一个概念性的总体方案，为以后的设计能够做到“又好、又快、又省”。在进行结构概念设计时，结构工程师将结构设计经验与理论知识相结合，对建筑结构设计进行概念性地分析和比较，确立建筑结构的总体布局，形成合理的设计。
二.结构概念设计的理解
1、结构概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作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。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算，所得方案往往概念清晰、定性正确， 避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。
比如在建筑结构的设计过程中应用概念设计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。
2、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。首先要熟悉每个构件的特点，再是要加强空间感的研究，充分研究并认识到整体与部分的关系，让结构总体系与各个分體系的工作原理和力学性质及构造处理原则相互融合，更好地实现结构概念在建筑结构设计中的应用。
概念设计必须有理论基础知识作为行动准则,同时也要依靠先进的设计工具,多方面地分析设计方案的合理性, 并与理论基础知识结合并用。
三.概念设计的思维方法
在中国推进城镇化进程的背景下，新的建筑形态层出不穷，结构设计决定建筑能否实现，结构设计的好坏，很大程度上取决于设计者结构概念的完整性及创新能力，概念设计是展现先进设计思想的关键，非常重要。因为概念设计是初步设计前的设计构思，所以要把建筑结构设计的思维从原来习惯的纵向思维,关注结构构造、体系、布置、计算、构造到施工图，转变为兼顾横向思维，建筑、结构、设备、施工，在满足规范的前提下，从实践出发，以改革、创造、创新的理念来进行设计。 在结构初步设计之前综合合理地处理规划、建筑、结构、设备、施工诸方面关系后形成的“总体设计方案”，就是概念设计的成果。
四.概念设计在建筑结构设计中的应用
建筑结构概念设计作为一种很重要的设计思想，具体体现在建筑结构的上部设计和基础设计中，有效提高建筑物抗震和抗风能力，增加建筑物的稳定性，提高建筑结构设计效率，使结构设计更加完善。
在抗震设计中的应用
从上世纪70年代来，人们总结历次的地震灾害的经验逐渐认识到，对建筑抗震来讲，结构概念设计比结构计算设计更为重要，单凭微观的数学力学计算很难保证建筑物遭遇地震时具有良好的抗震性。
结构抗震设计的目的是使结构在强度、刚度、延性以及节能等方面取得最佳，为了保证结构具有可靠的抗震性能，概念设计应充分考虑以下因素：场地条件和场地土的稳定性、建立结构模型、抗震体系的选取、风荷载、温度和材料效用等。下面举例说明一下：
建筑场地的合理选择。建筑场地的选择作为设计前首要考虑的因素，同时也是一个对于建筑设计起着决定性与基础性的因素。在进行建筑场地选择中一般要考虑到以下因素：防护距离、建筑退界、日照间距等。在建筑设计中还要充分的考虑抗震等因素，尽量避免在危险地段选址。假如实在不能避免的情况下，可以在结合相应的抗震措施，在设计前进行抗震地点以及勘测进行分析。
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进行综合分析，选择经济合理的基础方案。设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时还应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告，对一些缺地质报告的小型建筑也应进行现场查看和参考邻近建筑资料。一般情况下，同一结构单元不宜采用两种不同的类型。
根据建筑物的不同地理位置和结构形式，结构设计人员可以根据结构概念设计原则选择采用桩基基础、箱型基础和筏形基础等。桩基础主要适用于土质松软或者是负荷较大的多层结构中，在高层建筑中具有较广的应用。在运用箱型基础时，建筑物的荷载力能够均匀地传给地基，抵抗地基的不均匀沉降，和周围的土体共同协作，增强建筑物的抗震和抗风能力；当采用筏形基础时，建筑物的上部结构荷载较大，地基的承载力较低，采用这种结构可以有效分散建筑物上部的荷载，增加地基的承载力，防止地基产生不均匀沉降。
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，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷，同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。
传统结构设计方法，主要关心提高结构抗力，以至于陷入混凝土强度等级越用越高，配筋量越用越多，结构自重越来越大，造价越来越高的误区。结果造成到处都是肥梁、胖柱、深基础的怪现象。具体到抗震设计方面，初定尺寸、混凝土强度等级、结构强度、地震力、配筋率，为了抵御地震作用去配筋，必然增加结构刚度，整体刚度增加又必然导致地震作用效应增强。采用概念设计的思想，可以有效克服这种困境。譬如采用隔振消能的做法，在基础与主体结构之间加设柔性的隔震层、隔震器，或者在建筑顶部安装“反摆”装置等，通过增加阻尼，降低加速度，减小地震作用效应，提高建筑的安全性，实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。
概念设计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、暖、电等专业充分协商，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。
在高层设计当中的应用
高层建筑结构设计中应注重概念设计，重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗风性能好和抗震且经济合理的结构体系，加强构造措施，特别是抗震设计，应保证结构的整体抗震性能，使整个结构具有必要的承载能力、刚度和延性。
建筑主体结构的选择。建筑结构的设计一般要遵循对称与合理的原则，从而有效地降低扭转力以及保持非结构构件保持稳定的工作状态以及降低材料的耗用。一般建筑结构的对称是通过抗侧力结构主体为对称，例如剪力墙结构布置。为了实现对称，一般可以使用调整建筑物质心、结构侧心以及平面形心的距离，从而达到结构的对称性。
建筑结构的刚度选择。建筑结构的刚度作为建筑的一项重要指标，也是设计中一项极为重要的内容，为此需要在设计中对建筑的刚度进行合理的选择。建筑刚度的合理设计可以延长结构的基本自振周期，从而有效地降低地震带来的危害。同时合理的建筑刚度还可以减少建筑材料的消耗以及结构空间的占用率，从而有效地提升建筑平面的利用率，达到设计合理的效果。
选择方案和设计简图
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。
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。
抗风设计
沿水平方向运动的大气称为风，沿竖直或近竖直方向的大气称为流，通常把风压作用的平均值视作稳定风荷载，实际风荷载在平均风压上下波动，在受到水平方向作用力的作用下，建筑结构当中的侧移应经成为了在高层建筑的设计之中的最大问题。风对高层建筑的作用不仅是建筑结构强度、刚度和稳定性，还有因风引发的其他振动效应，因此高层建筑的抗风设计要选取较好的抗侧移的建筑体系，同时必须考虑下列因素：
考虑风振系数的风载荷和重力载荷共同作用下的结构体系的强度、刚度和稳定性要求；
起伏的风荷载对结构整体和连接以及小构件（如玻璃幕墙）等引起动力波动荷载和产生疲劳；
过度的侧向位移，可能引起隔墙、外墙的开裂，机械系统的失调，门的不变形以及永不闭合等；
对电梯的影响；
高层建筑周围的近风气候对路上行人的影响等；
在高层建筑中把风荷载简化为等效水平荷载是容易的，但是实际风的运行是复杂的，因此在超高层设计中要采用模型在风洞中实验来确定结构设计时的风荷载。
5、高层抗震设计
地震中高层建筑的一个性能是振动问题，与低层建筑不同，高层建筑比低层建筑柔软，地震作用下加速度比低层建筑小得多，假如高层建筑的基本周期接近地面波周期时，共振影响所受的地震作用会比较大，地震会引起建筑的竖向和水平作用，大部分构件都有足够抗竖向地震作用的承载力，高层的抗震设计大部分情况下只需考虑水平地震作用，在分析水平传力途径后，高层建筑的抗震设计中，确定抗侧力的结构体系以及确定楼盖和转换层系统时非常重要的。比如结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位，宜布置多道抗震线。比如楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%等等。
五.结束语
在建筑结构概念的设计当中，技术人员应该积极地利用建筑结构的概念，对整个建筑工程结构设计进行总体的分析，并且将建筑结构的概念合理地应用到建筑工程的当中。因此，我们要根据在实际的设计建设当中汲取经验和教训，从整体上提高建筑安全和节约的性能，而且结构概念的大量运用，推进了建筑物在安全方面上的有效保障。
参考文献：
[1]朱蔚惠.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].科技创新与应用，2012(08)：112-113.
[2]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.
[3]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.
[4]马国库；徐泰安.浅谈结构概念设计在建筑结构设计中的作用[J].黑龙江科研及信息.2008（35）
[5]趙领楠.概念设计在建筑结构设计中的重要性及应用[J].企业导报.2012（22）