杭 彧 劉文濤

(蘇州土木文化中城建筑設計有限公司，江蘇 蘇州215131)

我國現(xiàn)行的以概率論為基礎的結構極限狀態(tài)設計準則雖然在科學合理性方面較以往結構設計理論有了很大程度地進步，但是不可否認其在本質上仍然是一種“近似概率法”。此外，任何一個結構物都是由若干構件相互連接而成的整體空間結構，而由于當前空間結構體系整體研究的局限性，現(xiàn)行結構設計不可避免地采用了許多假定與簡化。

作為結構設計人員，不應過度迷信結構設計軟件、盲目照搬照抄規(guī)范條文，片面地重視計算結果，而應站在整體角度準確把握整體與局部的力學關系，重視結構設計過程中概念設計的應用。

1 概念設計與結構設計

概念設計與結構設計相比，前者屬于“定性”的過程，而結構設計則是將前者“定性”轉化為“定量”的過程。概念設計側重的是從全局角度綜合建筑物功能、結構安全以及建設場地情況等因素確定結構體系、基礎形式以及構件尺寸等項目的過程。而結構設計則是以概念設計確定的項目為基礎，依據(jù)力學原理與數(shù)學計算結果以及構造規(guī)定對結構進行最終設計的過程。

現(xiàn)實生活中，許多設計人員都忽略了概念設計的重要性。在進行結構設計時，最先強調的是計算結果，對結構的構造則不夠關心。據(jù)筆者的了解，部分結構設計單位總工都不重視工程概念設計環(huán)節(jié)，他們的主要精力都放在對設計人員計算過程、計算結果以及設計圖紙的審核。此外，行業(yè)的一個誤區(qū)就是過分強調軟件的重要作用，許多設計人員（尤其是新手）一切設計均以軟件計算結果為準。這是極為不妥的，嚴重的甚至會導致事故的發(fā)生。

當然，我們應當在設計過程中同時加強對概念設計與結構設計的重視，切不可厚此薄彼。概念設計固然重要，但是沒有準確的受力分析計算、沒有各組成構件的安全保障，就沒有整體結構的安全可靠。

2 概念設計的重要性

概念設計要求結構設計人員在結構設計過程中，從整體的角度做好特定建筑空間中總體方案的設計工作，與此同時還能兼顧結構之間以及結構內部之間的關系。

在結構設計過程中進行合理的概念設計有著十分重要的作用。首先，當前的結構設計計算理論還存有諸多缺陷、許多問題還不具備科學計算的條件，最常見的混凝土結構構件內力計算與截面設計兩者所基于的力學理論就存在矛盾，前者基于彈性理論而后者則為塑性理論，這種矛盾也直接造成了理論計算與實際受力狀態(tài)上的差異。結構設計人員若能采取較好的概念設計與結構措施，在滿足結構設計目的的同時還能有效彌補這類矛盾所帶來的各類缺陷或者能夠可靠地解決實際中無法通過計算來定量分析結構構件的設計問題。其次，當前高精度設計軟件的廣泛應用，在帶來便利的同時也難免會給設計人員帶來力學性能上的各種誤解，此時結構設計人員就需要根據(jù)概念設計的相關要求對結構構件工作性能進行客觀準確的把握。最后，結構設計人員概念設計能力的培養(yǎng)還有助于其完成方案設計、初步設計工作。初步設計不同于施工圖設計，其完全依靠設計人員根據(jù)自身所掌握的專業(yè)知識、專業(yè)經(jīng)驗去比較選擇出優(yōu)質、高效、經(jīng)濟的結構方案。

3 結構設計中概念設計的具體應用

3.1 建設場地選擇與基礎選型

結構初步設計應當在建設場地選定及完成場地地質條件勘察的基礎上進行。在條件允許的情況下，應優(yōu)先選擇地質條件相對較好、抗震有利的建設場地，這樣不僅有利于降低工程造價，而且有利于結構的后續(xù)受力。若不具備選擇項，則應根據(jù)自身經(jīng)驗結合場地條件盡最大努力降低場地限制產(chǎn)生的不利影響同時依據(jù)上部結構荷載狀況、地質條件以及建筑場地周邊建筑物狀況合理確定基礎形式。

3.2 選擇結構體系型式

科學合理地選擇結構體系是結構設計人員的又一項必備技能。設計人員應當從宏觀角度把握，以規(guī)范的相關規(guī)定為依據(jù)，正確處理結構中各構件之間的關系，比如結構設計規(guī)范中強調的“強柱弱梁”原則。

3.3 均勻布置結構平面與豎向剛度

概念設計過程中，應盡量均勻布置結構在平面與豎向的剛度。一方面，盡量減小結構平面剛度重心與質心的偏差，借此降低建筑物的轉動慣量，最終增強結構的整體抗震性能；另一方面，對于側向剛度存在突變的樓層，為改變其地震薄弱層的性質，應采取有效措施加大該層剛度值，避免或降低地震帶來的破壞。

4 概念設計運用過程中的注意事項

4.1 科學合理選擇結構方案

選擇科學、合理、經(jīng)濟的結構方案是概念設計的基本要求。設計人員在確定結構方案時，應當發(fā)揮主觀能動性，與施工單位、建設單位深入溝通交流，明確他們的訴求，同時結合工程材料的使用、結構的特性以及現(xiàn)場施工條件等因素綜合考慮，最終確定擬采用的結構方案。在實際操作的過程中，若有多份備選方案也可采用對比分析的方法進行對比選擇確定。

4.2 合理簡化計算模型

設計過程中各項計算工作都建立在相應的假設基礎上，正是因為有這些假設，設計人員才能建立起相應的計算模型。這些模型的合理與否直接決定了最終計算結果的合理準確性，若有偏差很可能會造成嚴重的安全質量事故。設計人員需要根據(jù)工程實際，合理假設簡化實際問題，保持必要的安全儲備。

4.3 準確分析判斷計算結果

現(xiàn)代結構設計軟件種類繁多，質量也參差不齊。相同的問題，不同的軟件計算結果難免會存在一定的差異。因此，設計人員在使用軟件的同時還需清楚地了解軟件計算所存在缺陷，對于關鍵部位還應堅持手算復核。此外，設計人員還應對關鍵數(shù)據(jù)進行分析、歸納、總結，讓自己成為火眼金睛。

5 結語

總之，在結構設計過程中科學合理地進行概念設計對于保證結構安全性、合理性以及經(jīng)濟性有著重要的作用。作為結構設計人員應當加強學習，不斷加深對力學基本原理、各式結構概念、受力性能以及計算結果的分析與理解，在今后的工作中做好特定建筑空間中總體方案的設計工作并且處理好結構之間以及結構內部之間的關系。

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