本文選自國家級期刊《中國建筑金屬結(jié)構(gòu)》，《中國建筑金屬結(jié)構(gòu)》雜志是由中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主管，中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會主辦。國際刊號ISSN：1671-3362 ，國內(nèi)刊號cn：11-4723/TU 。郵發(fā)代號2-453。本刊為月刊。

　　摘要：本文淺談如何在設(shè)計中使用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，同時講述結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性。

　　關(guān)鍵詞：概念設(shè)計,重要性,原則

　　結(jié)構(gòu)概念設(shè)計一般指不經(jīng)數(shù)值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清楚、定性正確，避免后期設(shè)計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的的經(jīng)濟(jì)可靠性能。同時，也是判段計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

　　概念設(shè)計是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計思想的關(guān)鍵，一個結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

　　概念設(shè)計的重要性主要體現(xiàn)在兩個方面，一是在方案設(shè)計階段：初步設(shè)計過程是不能借助于計算機來實現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，深入、深刻了解各類結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識地、靈活地運用它們。二是現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性，為了彌補這類計算理論的缺陷，或者實現(xiàn)對實際存在的大量無法計算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的。同時計算機結(jié)果的高精度特點，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員帶來對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，結(jié)構(gòu)工程師只有加強結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。

　　概念設(shè)計的一般原則：

　　1選擇合適的基礎(chǔ)方案

　　基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型及荷載分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案。設(shè)計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時還應(yīng)進(jìn)行地基變形驗算�；�礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報告，對一些缺地質(zhì)報告的小型建筑也應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場查看和參考鄰近建筑資料。一般情況下，同一結(jié)構(gòu)單元不宜采用兩種不同的類型。

　　2合理選擇結(jié)構(gòu)方案

　　一個成功的設(shè)計必須選擇一個經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，即要選擇一個切實可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確，傳力簡捷，同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則。總之，必須對工程的設(shè)計要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析，并與建筑、水、暖、電等專業(yè)充分協(xié)商，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時還應(yīng)進(jìn)行多方案比較，擇優(yōu)選用。

　　3選用恰當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D

　　結(jié)構(gòu)計算是在計算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計算簡圖選用不當(dāng)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故屢有發(fā)生，因此選擇恰當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的剛結(jié)或鉸結(jié)點,但與計算簡圖的誤差應(yīng)在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。

　　4正確分析計算結(jié)果

　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍采用計算機技術(shù)，但由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導(dǎo)致不同的計算結(jié)果。因此設(shè)計師應(yīng)對程序的適用范圍、技術(shù)條件等全面了解。在計算機輔助設(shè)計時，由于程序與結(jié)構(gòu)某處實際情況不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會導(dǎo)致錯誤的計算結(jié)果,因而要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到電算結(jié)果時應(yīng)認(rèn)真分析，慎重校核，做出合理判斷。設(shè)計師的知識、經(jīng)驗還是不可缺少的。

　　5采取相應(yīng)的構(gòu)造措施

　　始終牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉原則”；注意構(gòu)件的延性性能；加強薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的直線段錨固長度；考慮溫度應(yīng)力的影響。除此之外,還應(yīng)注意按均勻、對稱、規(guī)整原則考慮平面和立面的布置；綜合考慮抗震的多道防線；盡量避免薄弱層的出現(xiàn);以及正常使用極限狀態(tài)的驗算等等都需要概念設(shè)計作指導(dǎo)。

　　掌握好概念設(shè)計不僅可以保證正確的設(shè)計原則，還可以通過它來解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題提高設(shè)計水平。在判斷電算結(jié)果時，概念設(shè)計是最簡潔的方法。電算過程往往有上億個數(shù)據(jù)，要跟蹤數(shù)據(jù)是不可能的，只有用概念來判斷其合理性或查找原因。

　　概念設(shè)計的目的是力求設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)、合理、適用，事實上也可以說是設(shè)計者根據(jù)經(jīng)驗和專業(yè)設(shè)計理論，在腦海中進(jìn)行的一個“優(yōu)化”的過程，它貫穿于整個工程設(shè)計的始末，貫穿著設(shè)計師的知識水平和設(shè)計水平，這就保證了工程師在設(shè)計中的主導(dǎo)作用。概念設(shè)計的水平，來自深厚的基礎(chǔ)理論、對結(jié)構(gòu)原理和力學(xué)性質(zhì)的深刻理解、豐富的工程經(jīng)驗以及設(shè)計人員分析問題，解決問題的能力，它是一種綜合設(shè)計能力的體現(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1。高立人，王躍，結(jié)構(gòu)設(shè)計的新思路——概念設(shè)計，工業(yè)建筑，1999（1）

　　2。戴國瑩，李德虎，建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定及加固的若干問題，建筑結(jié)構(gòu)，1999（4）

　　3。林同炎，S。D。思多臺斯伯利，結(jié)構(gòu)概念和體系，中國建筑工業(yè)出版社