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摘要：隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展、城市化進程的加快，高層建筑越來越多，人們對高層建筑的質(zhì)量也提出了新的要求，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是提高高層建筑質(zhì)量的有效途徑。本文通過分析概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應用，為提高高層建筑的質(zhì)量提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；高層建筑；優(yōu)化設(shè)計

眾所周知，建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱型行業(yè)，在土地資源日益緊張的今天，建筑開始向著高層方向發(fā)展，因此，人們的日常生活和國民經(jīng)濟的發(fā)展與高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量有著千絲萬縷般的聯(lián)系，需要我們建筑設(shè)計師根據(jù)相關(guān)的規(guī)定標準，采用先進的科學技術(shù)，合理分析工程的實際情況，設(shè)計出科學有效的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，最大程度地優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)。一般而言，在對高層建筑進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，會較多的采用概念分析，因此需要我們對概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應用足夠的重視[1]。本文通過淺析概念設(shè)計，并以具體的某工程為例，進行簡要分析概念設(shè)計是如何在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中應用的。

一、淺析概念設(shè)計

建筑工程的概念設(shè)計是指在建筑工程施工開始之前的一個初步設(shè)計，是建筑設(shè)計師總結(jié)已往的設(shè)計經(jīng)驗，并且與建筑的設(shè)計理論和具體的工程特征相結(jié)合，合理有效地用最科學的方式對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，使建筑結(jié)構(gòu)達到最好的結(jié)構(gòu)布置效果。隨著建筑結(jié)構(gòu)日益的復雜化，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師提出了新的要求，設(shè)計師不能盲目地對建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。因為將概念設(shè)計應用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠設(shè)計出更加符合要求的建筑結(jié)構(gòu)體系，所以目前概念設(shè)計成為了現(xiàn)今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要思想。概念設(shè)計的前提是對地區(qū)的規(guī)劃、建筑的意圖以及使用功能的需要有一個整體的把握，另外對工程的資金狀況、建筑材料等的具體情況也需要全面的了解。而其使用的主要手段是建立在對力學概念、材料性能、結(jié)構(gòu)體系以及建筑技術(shù)的熟練使用的基礎(chǔ)之上的。

概念設(shè)計有其現(xiàn)實的可行性[2]。首先體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新性，與查找手冊以及利用計算機程序等傳統(tǒng)方式不同，概念設(shè)計要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師將設(shè)計的實踐經(jīng)驗和理論知識相結(jié)合，并通過一定符合實際的想象力和創(chuàng)造力，設(shè)計出具有創(chuàng)新性的建筑結(jié)構(gòu)；其次，概念設(shè)計通過分析、綜合、評估三步具體工作優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)果，全面了解建筑中存在的問題，選出最可靠最經(jīng)濟的設(shè)計方案，有效地防止了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計后期出現(xiàn)的繁復瑣碎的計算；最后，由于概念設(shè)計是以正確的理念和原則為前提，再加上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師自身能力的發(fā)揮，有利于設(shè)計師提升自身的設(shè)計能力。

二、概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應用

在對眾多的工程實踐分析中可以知道，采取概念設(shè)計理念對高層結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠最大程度上讓建筑結(jié)構(gòu)在荷載的作用下，破壞性減少到最低。高層建筑的結(jié)構(gòu)極具復雜性，所以更有必要將概念設(shè)計運用到結(jié)構(gòu)的設(shè)計當中，下面就從具體的工程來分析概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應用。

該工程項目預計建成集高檔公寓、普通住宅、寫字樓等為一體的多功能型商業(yè)建筑群體。本文選用的是該工程項目中的A區(qū)進行分析，其占地面積為10萬平方米，地下有主要用于商業(yè)、設(shè)備用房和車庫的兩層地下室，地上是2到4層的裙房以及40層高的兩棟住宅樓。

（一）對于基礎(chǔ)及地下室的設(shè)計

該工程的地理位置處在山前坡洪積平原，地質(zhì)現(xiàn)象良好，區(qū)域穩(wěn)定性較強，很適合工程的建設(shè)，根據(jù)仔細的勘察，并考慮到抗浮的要求，工程的裙房部分的基礎(chǔ)選用了筏板基礎(chǔ)，與抗沖切要求相結(jié)合，把筏板對應尺寸的柱墩設(shè)于框架柱所在的方位[3]。在塔樓的基礎(chǔ)設(shè)計過程中，充分考慮了天然筏板基礎(chǔ)和大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)兩種方案，多方分析判斷，最終采用了大直徑人工挖孔樁、墻下承臺梁和防水板基礎(chǔ)，主要是因為它傳力較為直接。該工程地下室的抗浮設(shè)計水位是-0.25米，在對其進行抗浮設(shè)計時選用了抗拔錨桿。另外，由于地下室的平面尺寸要大于相關(guān)規(guī)定的要求，而設(shè)縫會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響，所以在設(shè)計時，需要適當?shù)膽媒Y(jié)構(gòu)措施、建筑措施和施工措施等，讓地下室沒有變形縫。此外，工程還需要解決主裙樓之間的差異沉降問題，對沉降后澆帶的設(shè)置位置也有一定的規(guī)定，最好的解決辦法是把沉降后澆帶放在主樓和裙樓之間，封閉收縮后澆帶時，要充分依據(jù)沉降觀測的結(jié)果，在最適當?shù)臅r間將其封閉。

（二）對于工程上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計

對于工程的上部結(jié)構(gòu)，在設(shè)計中特別設(shè)置了兩道抗震縫，把兩棟住宅塔樓設(shè)置在了項目的左上角和右下角，而框架結(jié)構(gòu)處在左下部分。住宅樓的平面外包尺寸、高、寬等都嚴格按照了相關(guān)的規(guī)定建設(shè)，并且很好地應用了剪力墻結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)高118.9米，是A級高度的鋼筋混凝土高層建筑。在對工程上部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計師嚴格按照了概念設(shè)計的規(guī)定，合理科學地對剪力墻的平面進行了布置。為了確保符合普通剪力墻的要求規(guī)范，對剪力墻的墻肢長度加以控制。另一方面，為了提高建筑物的抗震能力，特意布置了帶有翼緣的剪力墻[4]。因為結(jié)構(gòu)中間的交通核心能夠形成強大的剪力墻內(nèi)筒抗側(cè)力，所以工程巧妙地對其加以利用，有效地減小了外圍剪力墻的數(shù)量和大小。工程還多角度地分析和判斷了上部整體結(jié)構(gòu)計算分析結(jié)果，充分利用了結(jié)構(gòu)的規(guī)則性原則和整體性原則，經(jīng)過對上部結(jié)構(gòu)反復修改優(yōu)化之后，才最后將方案定下來。

（三）對結(jié)構(gòu)整體的計算分析

對結(jié)構(gòu)整體的計算分析主要采用了兩種方法，第一是振型分解反應譜法，在具體的計算分析中應用了兩種不同的計算軟件，在剛開始的計算階段，選用的是SATWE這款軟件，在驗證的階段，選用的是中文版的Etabs軟件。在計算地震作用時，工作人員充分考慮了扭轉(zhuǎn)歐聯(lián)振動影響的振型分解反應譜法，深入計算了兩座住宅樓。結(jié)果，根據(jù)這兩款軟件的計算，發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果沒有存在明顯的不同，出入不大，并且其結(jié)果完全符合有關(guān)的規(guī)定；第二種方法是彈性時程分析補充計算法，對于工程結(jié)構(gòu)和抗震設(shè)防烈度都較高的工程項目來說，要對其進行多遇地震下的彈性時程補充分析計算，文中所提到的工程就是一個很好的例子。工程的工作人員選擇了1條人工波RHITG035和兩條實際的地震記錄TAF-2TH2TG035，而選用SATWE進行彈性動力時程分析，輸入了地震加速度的最大值，通過這種計算分析，一旦發(fā)現(xiàn)大部分樓層的剪力平均值比振型分解反應譜法計算的結(jié)果小或比振型分解譜法計算的結(jié)果大，就需要在SATWE軟件中采用地震力放大系數(shù)的方法加以解決。

結(jié)束語

綜上所述，概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心，是保證建筑設(shè)計的重要內(nèi)容，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師通過利用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計對結(jié)構(gòu)的全部性能整體的把握，科學合理地判斷計算分析結(jié)果，確保工程符合既定的目標。如今，概念設(shè)計對現(xiàn)今的高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有著至關(guān)重要的作用，結(jié)構(gòu)設(shè)計師將概念設(shè)計合理地融入到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，在有效衡量設(shè)計師專業(yè)水平和技術(shù)水平的同時，加強了高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和堅固性，從而確保了高質(zhì)量的高層建筑。

參考文獻：

[1] 白文穎，寧全民，王修孔等.高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計綜合評價指標體系的研究[J].基建優(yōu)化，2006，27（4）：84-86.

[2] 周世煒.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析與優(yōu)化設(shè)計[D].西安建筑科技大學，2004.

[3] 邵志剛.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011，（36）.

[4] 趙陽.高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計與高層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（18）：749-750.