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摘要：建筑結構設計中的概念設計是一種思維的基本形式，結合設計者的宏觀思維進行判斷總結得出，其設計效果直接影響到建筑結構的穩定性。結構措施的選擇及應用同樣是影響建筑結構質量的關鍵內容。文章以建筑結構設計的概念設計和結構措施分析為主，以高層建筑結構為例，主要分析了概念設計對建筑設計的能動作用、概念設計的原則及重要性進行詳細闡述，同時分析了建筑結構設計的主要措施，以期為相關領域研究者提供參考。

關鍵詞：建筑結構設計；概念設計；結構措施

建筑結構設計不僅需要技術符合規范要求，而且要以美學特征為主，將建筑藝術與專業技術相結合，形成一個穩定的、創新性構思建筑體系。從美學角度上考慮，由于建筑結構設計形式及類型越來越多，因此必須結合當前美學元素在建筑結構設計的過程中進行應用，這樣才能夠保證建筑結構形態與結構設計的有效性。概念設計是基于建筑美學元素，從建筑結構的空間形態和結構專業設計上分析，來還原建筑設計師與結構工程師之間的互動關系。

1建筑結構概念設計理論

建筑結構設計中的“概念設計”是基于設計者的思維形式，對客觀的建筑結構的本質特征進行的宏觀設計的判斷，以規范化的設計為原則，確定設計方案和理念。例如在高層建筑結構設計中，對于地震作用、風效應、建筑結構的真實效應等不做具體的數值計算，而是結合建筑結構中的總體布置，依據建筑結構設計規范的相關要求，從建筑結構總體布置看，確定有效的抗震結構設計措施是最關鍵的。從理論的角度進行分析，在高層建筑結構設計的過程中，概念設計的要求與實施比一般的數值模擬設計等更有實際意義。從工程實踐角度分析，如何維護好建筑師與結構設計師之間的合作關系，比較選擇建筑結構設計體系，成為概念設計的重要工作。

2概念設計的原則

概念設計的主要原則包括：簡化結構傳力途徑、結構整體性原則、結構的規律性和結構設計選型的優化原則。其中，簡化結構傳力途徑是通過結構簡單性的作用，提升整體建筑結構的承載力，并通過規范化的承載力計算，將結構整體受力體系進行受力分析，劃定受力分析范圍，并針對建筑結構體系受力圖，對受力數值進行精確化的計算，通過對結構體系的內力及產生位移量進行詳細分析，確定最不利位置，從而有效避免結構受力最薄弱位置的出現。

3建筑結構概念設計中的互動效應

建筑結構概念設計中的互動效應主要指的是建筑師與結構工程師之間工作的互動關系，兩者在工作的交流和溝通過程中難免會發生沖突，但是這種沖突會隨著建筑結構設計工作的推進而逐步消失，從而加強合作與溝通，將兩者之間的工作配合方式完整的展現出來，并將建筑結構空間形態與結構設計完美結合起來。按照建筑結構設計的流程，一方面，需要根據建筑空間結構的功能、空間及造型的設計等，針對結構設計的規范性、合理性和抗震抗風等結構承載力特征，將結構設計安全性放在第一位，綜合考慮概念設計的基本原則，對整體的建筑結構設計的內容進行合理化調整與分析。另一方面，建筑結構概念設計主要由結構工程師按照自身的宏觀思維執行完成，理性的判斷能力和感性的思維方式的融合，能夠解決建筑結構設計中的基本問題。基于此，在進行概念設計的過程中，要將建筑結構體系的選擇與建筑物的使用功能進行綜合分析、綜合判斷。

3.1平面設計

（1）平面布置原則。平面布置原則可分為結構平面布置和建筑平面布置。以高層建筑結構為例，如何有效選擇抗側力體系成為建筑結構工程的重要問題。由建筑工程設計的實踐經驗分析，建筑平面形狀宜選用風壓較小的形式，且在分析風壓分布影響的過程中應考慮建筑結構體系抵抗水平風壓和豎向荷載的能力。一般情況下，在建筑結構高跨比H/B應控制在5～6，建筑平面的整體長寬比也應小于6，防止因比值過大，使得長寬比距離大，造成振動不同步，扭矩現象的發生。（2）建筑結構形式與特點。第一，懸掛結構。在高層建筑中，各層的樓蓋由吊桿分段懸掛支撐，并與主框架結構有效的連接，在整個結構體系中主框架承擔所有的荷載，其余部分的構件可懸掛不落地。第二，巨型結構。一般分為框架結構和桁架結構，框架結構一般含有大截面實體柱或者箱型截面巨型柱等結構，其剛度巨大，在最高層巨型梁位置可以不設置承載力柱，進而釋放結構空間。巨型桁架結構主要組成懸臂桁架，承受水平和豎向荷載，主要由各構件的荷載傳遞到桁架單元上，如香港的匯豐銀行建筑結構體系。第三，懸挑結構。懸挑建筑結構四周敞開，且建筑外觀獨特，由多個核心筒作為懸挑的主要結構，并承擔相應的荷載，使得建筑結構的空間更加靈活有效。

3.2剖面設計

（1）豎向傳力體系設計。傳力體系一般在剖面形式中體現，直接反映了豎向荷載的傳遞路徑。豎向傳力體系應注意高寬比、抗側力結構的剛度及剛度變化大等因素的影響。在整體建筑結構進行錨固深度的測量時，應按照地下停車場和相應的設備用房，實現對建筑重心的結構承載力的進一步研究和分析，提高建筑結構的整體穩定性。（2）豎向形體設計。結合幾何形態美和力學的基本結構特征，采用對側向力要求較低的建筑形式，實現造價更低但是樓房建筑層數更高的建筑設計理念。（3）扭轉形體設計。在高層建筑中，為了保證整體結構承載力變化能夠順應樓體重心，樓身自下而上應逐漸收縮、變窄。為加強結構的穩定性，逐漸變窄的樓身可以加強整體結構的穩定性，也能夠減輕風荷載的影響。此外，扭轉形體也是通過建筑設計，將整體的水平向力利用建筑設計的方式，相對建筑平面扭轉一定的角度，使得整體結構形成一種斜柱體，進而抵消了部分的水平力，形成高效的抗側力結構體系。如美國某大樓（見圖1）。（4）新月形設計。即建筑的豎向由懸臂的殼體組成，能夠結合自身結構的穩定性，有效平衡抗側力的剛度，并結合波形屋面結構，實現屋面殼體結構抵擋重力荷載的作用。該形式的建筑，因樓面結構自身的強度變化而得以加強，如多倫多的市政府大廳樓面結構，新月形殼體結構能夠有效地根據對稱作用，抵擋對稱性作用和其側向力，從而約束扭轉應力，防止荷載不對稱引起的時效能較差現象發生。（5）雙曲線圓筒結構設計。此結構外型挺拔秀美，外表與鉛垂線之間形成一定的傾角，能夠同時抵消和承擔豎向荷載和橫向荷載。承載柱內沒有彎矩和剪力，整體的柱截面較小，最大限度地放大了結構整體空間。在建筑結構概念設計中，受力和美學標準是一體化呈現的，應結合兩方面考慮概念設計的整體性。

4建筑結構設計主要措施

4.1建筑場地的選取

抗震設計是建筑物場地選擇的重要依據，場地條件的影響是引起建筑結構物破壞的主要原因，也是除了地震的影響以外的最為關鍵影響因素。場地的選擇過程中應注意以下幾個因素：地震發生引起的地表裂動、土質滑坡現象的發生、砂土液化現象的發生等。在實際應用的過程中，減輕場地引起地震的影響是第一步，同時要合理化地選擇建筑場地，避免因為地震等原因帶來的建筑物的破壞。

4.2結構材料的選擇

在符合抗震高強度要求的條件下，高強度的建筑材料結構對于抗震影響十分有利，同時在保證對構件的延性能力具有重要作用。高強度的混凝土在使用的過程中，能夠有效保持整體建筑結構的穩定性，可利用增加有效的建筑結構截面面積的方式，滿足建筑結構功能的需求。在高強度鋼筋使用的環境下，可以通過有效減少鋼筋的配筋量，提高整體建筑結構的安全性。

4.3結構布置

在建筑結構整體布置的過程中，概念設計是一個重要的理論概念，在抗震性能較好的建筑結構中，建筑師與結構師的高效配合是避免造成整體結構扭矩偏轉、傳力不精確等原因的重要措施。例如在我國唐山大地震的過程中，扭矩的偏轉造成的框架結構的不規則變化，產生了不對稱形狀的扭轉破壞。在抗震設計中，合理地進行受力的對稱設計，對平面和立面結構保持對稱具有重要作用。

4.4結構體系

影響建筑結構設計穩定性的因素眾多，主要包括建筑設計技術、建筑材料、整體的建筑結構設計等。在抗震體系的構成中，應結合多方構件的整體性效果，通過合理搭配，實現對整體結構抗震的目標，在抗震構件的選擇上，應依據標準的設計規范和技術規范為主，確保整體結構的抗震穩定性達到要求。此外，應對隔震和消能減震設計進行分析，利用主動控制技術，實現對整個建筑結構的地震能量的穩定性分析。在結構抗震性能設計的過程中，根據實際工程的應用需求，合理化地確定整體結構的抗震性能，從而針對地震影響度確定合理化的防護措施。

5結束語

綜上所述，在概念設計的過程中，要充分結合建筑項目本身的特點，對于復雜的建筑結構進行不斷優化分析，明確整體建筑結構中不合理因素帶來的影響，對整個建筑結構設計措施進行有效評價，確保整體設計目標能夠完整執行，提高建筑結構的穩定性和安全性。

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作者：白云輝 單位：北京國科天創建筑設計院有限責任公司