关键词：建筑结构；概念设计；结构设计
概念设计的宗旨是在特定的建筑空间及环境条件下, 用整体概念来考虑结构的总体方案, 并能有意识地发挥和利用结构总体系和各基本分体系之间的力学特性与关系。建筑物是一个整体空间结构, 各种构件以相当复杂的方式共同工作, 并不是脱离总的结构体系的单独构件。作为结构工程师, 不应过度依赖计算机和盲目照搬规范, 应把概念设计应用到实际工作中去。
1概念设计的定义
结构设计分为理论和概念设计。理论设计是结构工程师根据计算理论和规范, 在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下, 对结构进行计算分析, 得出数据式的结果, 然后利用结果进行设计。概念设计是指不经数值计算, 尤其在一些难以做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。
在建筑设计的方案阶段, 从总体出发, 采用概念性近似计算方法, 能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差, 但概念清楚、定性准确、手算简单快捷, 能很快选择出最佳方案, 具有较好的经济、可靠性能, 同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
2概念设计的意义
概念设计的应用面非常广泛,几乎蕴含了所有的结构设计。在不确定因素多、受力状况变化较大的抗震设计、高层建筑设计、基础设计中, 概念设计的应用尤显重要和突出。
概念设计的重要性, 主要体现在三方面：一是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性。为了弥补计算理论的缺陷, 或实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计, 都需要用概念设计来满足结构设计的目的。二是由于在方案设计阶段, 初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念, 选择效果最好、造价最低的结构方案。概念设计在设计人员中提得比较多, 但往往被人们片面地理解, 认为其主要是用于一些大的原则, 如确定结构方案、结构布置等。其实, 在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。三是由于计算机计算结果的高精度, 容易给结构设计人员带来对结构工作性能的误解, 过分地依赖于计算机和设计软件, 进行习惯性、传统的结构设计, 对计算结果明显不合理、甚至错误的地方不能及时发现, 使许多的建筑结构留下安全隐患因此, 概念设计在结构设计中具有重要的地位。
3 概念设计的一般原则
3.1合理选择结构方案, 形成良好结构体系
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。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、电等专业充分比商, 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。
要形成良好的结构体系, 要求结构构件在承载能力极限状态下能共同受力、共同变形、协同工作, 有相同的耐久性, 同时达到极限状态。还要正确处理基础与上部结构之间的关系, 必须把基础与上部结构视为一个有机的整体, 不能把二者割裂开来。
3.2恰当选用计算简图, 正确分析计算结果
结构计算是在计算简图的基础上进行的, 计算简图选用不当而导致结构安全事故屡有发生, 因此选择恰当的计算简图是确保结构安全的重要条件。计算简图应有相应的构造措施来保证。
由于软件种类繁多, 不同软件往往会导致不同的计算结果, 加之由于程序与结构某处实际情况不相符合、或人工输入有误、或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果, 因此工程师的知识、经验是不可缺少的, 工程师应全面了解程序的适用范围、技术条件等, 认真分析计算结果, 慎重校核, 做出合理判断, 不可迷信电脑。
4概念设计的应用
4.1抗震概念设计
地震具有难以把握的复杂性和动态变化的特点, 要准确地预见建筑物所遭遇的地震特性及详细参数, 是难以做到的。只有辅以准确的概念设计, 在宏观上对抗震结构进行控制，正确分析计算结果, 合理地对薄弱环节采取构造加强措施,才能在经济合理的前提下, 设计出抗震性能优良的建筑。为了保证建筑具有足够的抗震能力, 通过概念设计从宏观上控制结构的抗震性能应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基, 避免地面变形的直接危害, 采取措施保证地基的稳定性。②进行合理的基础设计, 同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上, 不宜采用不同的基础形式, 设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型应力求简单、规则、对称, 质量和刚度变化均匀, 以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系, 抗侧力构件力求均匀对称, 设多道抗震防线, 避免局部出现薄弱部位, 要求结构布置受力明确, 传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接, 并具有必要的强度和变形能力, 从而获得整个结构良好的抗震性能。⑥强调结构空间整体性, 平面加强连接, 竖向确保足够的整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理, 利用其对主体结构的有利影响, 避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重,减少地基土压力, 从而降低向建筑物传输的地震力。
4.2高层建筑结构概念设计
高层建筑结构概念设计中以下几个问题值得重视：①正确认识高层建筑的受力特点, 选择合理的结构类型。高层建筑的受力特点不同于低层建筑。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构, 水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响, 水平荷载是结构设计的控制因素。结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度和足够的刚度, 使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。由于高层建筑的受力特点, 选择切实可行的结构类型是非常必要的。②正确选择合理的结构体系。由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾, 因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和用途。③选择合理的结构布置。结构布置的合理与否很大程度影响着建筑的使用、结构的经济性和施工的合理性。结构布置不当,常常造成薄弱环节, 引起震害。在结构布置时, 应加强结构的整体性及刚度, 加强构件的连接, 加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。④提高结构的抗震性能。由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑, 因此在地震区进行高层建筑结构设计时, 除应保证结构具有足够的强度和刚度外, 还应具有良好的抗震性能, 结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量, 减弱地震破坏的影响。
4.3基础中的概念设计
地基土的不确定性很强, 至今还没有哪个模型能够对其作精确的描述。因此, 在基础的设计中, 更需要根据基本理论知识及丰富的实践经验, 分析、预见可能出现的各种问题,从而找到合理的处理方案。因此, 概念设计在基础设计中的作用尤为重要。建筑结构设计常规的方法是将上部结构、基础作为彼此独立、离散的结构单元进行力学分析。实践表明, 这种常规法计算得到的基底应力和基础沉降量往往与实测值相差甚远。事实上, 基础问题的解决不宜单纯只着眼于基础。在上部结构设计过程中, 应该注意由于地基沉降变形差异而引起的上部结构次应力、开裂等不良现象。所以应该把基础和上部结构视为一个统一的整体, 从二者相互作用的概念出发来考虑基础方案。当然, 整体的相互作用分析相当复杂, 合理的方法应该从二者之间满足静力平衡和变形协调两个条件出发进行分析。设计人员除了具备土力学、地基基础的基本理论知识外, 还应该掌握基础与上部结构相互作用的基本概念、原理, 了解基础刚度变化对上部结构内力的影响、上部结构对基础变形的约束作用, 以及采用不同地基计算模型可能在基础和上部结构中产生的差异。这样, 在基础选型、布置以及地基模型、参数的选取时, 才能够从共同作用的角度加以考虑, 力求设计出最为经济、合理的基础方案。
现行的职业院校教材，一般首先讲述建筑力学的基础内容，包括静力学基础、结构计算简图、受力分析、支反力计算及内力分析部分。这样的编排，从知识结构来看，是没有问题的，对于接受能力较强的学生来说，也是可以接受的：按部就班的学好基本知识，然后组装成可以独立分析结构的能力。但是对于职业院校的大部分学生而言，学习的耐性有所不足，如果按部就班的讲授理论性较强的基础内容，学习兴趣很难激发。这就需要我们将理论性很强的基础知识具体化，转换为看得见，摸得着，最好能赚钱，可变现的实际项目。这样，可以有效的保持学生的学习兴趣，掌控学生的注意力，并且所讲授的内容实用性更强，更直观。
在之前的教学中我也进行过一些摸索，寻找到了大量的案例，并且也取得了一定的效果，但是在使用这些案例的过程中发现，没有办法将这些实际工程案例联系起来，形成一个整体。最好的案例，应该是一个完整的项目，如果能将一个完整的项目，各个细节，都能以建筑力学的角度来分析和研究，并且将建筑力学各章节的内容融入进去，这对于学生系统性的学习建筑力学，了解建筑工程将会有更大的帮助。
目前市面使用非常广泛的一款结构设计软件，pkpm，可以有效的解决这个问题，通过pkpm的建模过程，可以将建筑工程的各个本文由收集整理部分具体化，从名词解释、概念分析、结构计算简图、受力图、内力图都能用一个系统的模型来描述。这里将目前获得的点滴经验和大家作一个分享，不足之处希望大家给予指正。
基本术语、概念和pkpm的结合。
在建筑力学的教学过程中，有几个概念是非常重要的，这里以结构的概念和力的传递路线为例，以pkpm的建模来说明这两个概念，让学生可以比较深刻的理解结构及力的传递路线的重要性。
pkpm中演示结构的概念。
目前的教材，通用的结构概念有两个，第一支承本身的重量，第二传递荷载。在和学生讲授的过程中，应明确第二点，参与力的传递路线才是结构的本质，但是力的传递路线在现实中一般很难观察，怎么才能让学生深刻理解呢？这里我们可以使用pkpm建立两个结构模型，让学生看到结构的骨架。笔者在pkpm中建立了两栋建筑物，一栋五层框架的住院楼，一栋四层砖混的门诊楼，然后引导学生对两栋建筑进行联系过廊设计，通过拆除隔墙墙体及承重墙墙体的区别，可以让学生非常深刻的理解结构的传递概念。
pkpm中演示力的传递路线。
通过pkpm中的框架结构模型，可以很明显的让学生观察到力的传递路线是从板到梁到柱到基础最后到地基。
结构计算简图和pkpm的结合。
结构计算简图中，最难掌握的就是支座的简化。笔者以梁的发展史，结合pkpm中砖混结构的简支梁和框架结构的框架梁为例，向大家说明如何用pkpm来演示支座的简化。
在最初的建筑物中，如树皮或者兽皮围成的木屋，是没有梁的设置的，这样的建筑物虽然结构也比较稳定，但是没有梁，就没有较大的空间，因此除了草原的游牧民，基本上都已经很少使用，在出现梁的建筑物中，基本经过了3个阶段，以屋顶为例，分别经过了树皮、茅草为代表的轻质屋顶，以瓦片为主的重屋顶以及近代的钢筋砼屋顶。在这3种屋顶的力学假定中，非钢筋砼屋顶的梁都被假定为简支梁，通过pkpm的模型设定，我们可以看到，需要专门把以上的梁考虑为铰接，这里是为什么呢？我们可以向学生提问，为什么同样作为竖向承重构件的承重墙和钢筋砼柱子，承重墙不要配置任何的竖向受力筋，而钢筋砼柱则需要配置大量的竖向主筋。利用这些实物模型，pkpm中自动生成的配筋图，可以很好的让学生掌握支座的简化概念。
受力图、内力图和pkpm的结合。
他曾经是后现代主义建筑理论不遗余力的鼓吹者，现在则正致力于建立一门“新”建筑学：宇源建筑学。一宇源建筑的概念关于宇源建筑，詹克斯写道：“如果说建筑必须源于自然和文化，它还应该拥有一个更大的源泉，即作为整体的宇宙。”j^k并且，“在传统文化中，建筑总是具有某种宇宙的向度”j^k。詹克斯所谓传统建筑的宇宙向度大概是指普遍见于东西方传统建筑文化中对宇宙的象征性指涉。他认为当代建筑也应当具有这方面的内涵，建筑的诉求对象应该转向宇宙发生论，其价值核心是进化与跃迁。詹克斯不是高技派，所以即便在这个大量借用现代科学概念的新理论中，他也不喜欢给予技术特殊地位。宇源建筑概念的提出表明，詹克斯开始关注现代科学发展对建筑学科的巨大影响，但并不等于他将放弃长期以来一直坚持的后现代主义建筑美学。他最关心的仍然是形式和形式的象征性意义，这一点决定了他在著作中选择实例的标准：所有被用来说明宇源建筑的作品都具有非常复杂的形式。詹克斯这样概括这些作品的特征：“通过波动的、流动的或结晶体的形式以及计算的模糊性表现了发生过程，其参照对象非常广泛。更符合宇宙发生论特征的建筑的下一个挑战是如何创造真正能够运动的局部，使居住者或参观者与建筑建立共生关系，积极反映宇宙发生的过程。”
显然，詹克斯寻求的只是一个建筑尺度的宇宙模型，这种模型与塑料制作的Sl5链式模型并无不同。它们并不是真正的宇宙，而只是针对外行的简易图像或简化图式。现代建筑运动的主要成果之一是对居于建筑之上的特权范畴的颠覆，只有“人”被赋予建筑本源的特殊性，其结果是形式的简单化和建筑价值判断的历史性转向。詹克斯的做法刚好相反，他要求建筑重新对所有这一切表示敬意，在他的后现代主义理论阶段，这些范畴包括流行文化、历史样式、装饰和象征，现在则加进了生态、水滴、地形乃至宇宙———一切看上去很复杂和事实上很复杂的东西。二复杂、复杂，还是复杂密斯的“少就是多”同柯布西耶的“房屋就是住人的机器”一样是引发争论最多的现代建筑经典“教义”。最著名的抗辩是文丘里的“少就是烦”（m2((83(89"-2R）。詹克斯则将双重代码和复杂性置于建筑价值的核心，其早期的后现代建筑语言虽然表述复杂，但说白了，其实也只是要求建筑具备复杂的形式和容易理解的意义。在查尔斯•詹克斯的早期研究中，双重代码概念始终占据着核心位置，从]\世纪a\年代以后，复杂性概念转而被突出强调。
但不难看出，詹克斯最为关注的始终是建筑的形式，他所强调的意义与诺伯格•舒尔茨所强调的意义不同，更加注重从流行文化的角度来解释建筑。詹克斯曾经非常激烈地模仿尼采的口吻宣布：现代建筑已死。但这个预言却落空了，现代建筑虽历经艰难却顽强地生存下来，不仅牢牢占据着建筑创作受关注的极少主义等最新形态。反倒是詹克斯亲手“接生”的后现代主义在不过!"余年的大红大紫之后，骤然没落，而今已无法在建筑界主流话语中觅其踪迹。当然，詹克斯不可能甘心为后现代主义陪葬，为此，他就必须接受现实，接受科学技术影响建筑发展的合法性。科学技术作为建筑创作的基本推动力是现代建筑运动的核心观念之一，但詹克斯显然不愿意承认现代建筑对这些观念的占有。他认为，现代主义的建筑学是关于过程的。它关心的是建筑的形状———功能、技术、构造、光、空间以及使用建筑的手段，而不是其他任何东西。在!#$%年出版的&’(*(+,-.(/01中，詹克斯将现代主义的气质归结为“创造2破坏”的精神分裂症，称它是现代城市和建筑异化的罪魁祸首345。所以，当他不得不接受科学技术影响的合法性时，他宁可选择能与更复杂、但更容易看懂的形式联系在一起的科学概念。现代复杂科学似乎符合这一要求，因为它们很复杂，而用于描述复杂科学理论的图像却神奇而漂亮，很容易吸引公众的目光。史蒂芬•霍金的《时间简史》所引起的轰动效应应该是促使詹克斯理论转向的重要因素。以前，他大概从未想过复杂科学理论的简化版本能如此吸引公众。复杂科学所描述的世界观使詹克斯欢欣鼓舞，他认为：“我们获得了第一个后基督教的新型综合世界观，一个能使科学家、理论家、建筑师、艺术家以及普通民众联合起来的结合点。它是由所谓‘复杂性科学’阐明的新世界观。这种科学包括复杂理论、混沌科学、自组织系统理论和非线性动力学。”
高谈混沌学、非线性、大爆炸、分维几何已经成为当今的时尚，好莱坞电影中动辄开讲黑洞蒸发、奇异吸引子、蝴蝶效应、*维空间。看起来，这的确是一个专业人士与非专业人士、科学家与公众、既复杂又有吸引力的结合点。但不幸的是，由于复杂科学在技术方面的复杂性，艺术家、建筑师、民众通过媒体或科普读物所了解到的充其量只是这些理论扭曲了的流行影像。面对芒德勃罗集合的计算机模拟图，我们只是为这复杂、漂亮、神秘的图形所吸引，谁真正理解分维几何学的原理，或什么是芒德勃罗集合？作为宇源建筑学的倡导者，詹克斯本人又何尝能够真正理解复杂性科学呢？复杂性科学理论被詹克斯看做解释当代建筑现象的最佳依据，由此他也改变了对许多建筑现象的评价。詹克斯曾是解构主义的坚定反对派，因为他从解构主义中看不到任何可以理解的意义。正如埃森曼所表达的：建筑只是其自身，不必在建筑之外寻求其意义的解释。所以，在&’(*(+,-.(/01中，他对包括解构主义在内的新现代主义冷嘲热讽：“新现代主义充斥着熟练的游戏和玩笑，有时候其创造者自己都被蒙蔽了。……每当想到现代主义两百年的舞蹈演变为足尖旋转的表演，你不由得要发笑。”345但在后来的《跃迁宇宙的建筑》中，解构主义却被当成体现新世界观的最佳建筑形式，因为詹克斯从解构派的作品中发现了复杂性、非线性和自组织系统。“突然跃迁在自然界的所有尺度上存在，并且与自组织过程相联。”
同时，“由于积极的反馈，自组织系统对最小的信号也非常敏感”。那么，符合这种原理的建筑必然是极为复杂的、多重的和矛盾的。解构主义恰好具备这些特点。因为同样的理由，詹克斯也曾为一部分高技派的作品，但不包括福斯特的建筑，大概是嫌它们的立面太简单了吧。当然，詹克斯所谓的复杂不是无限制的，他仍然强调整体。所谓的复杂性是有组织的复杂性。后来他又用“组织深度”表达了同样的意思。因为自然和文化总是向更高的组织水平跃进，其基础是差异，是差异保证系统远离平衡态，避免完全的混沌。组织动力和丰富性的最主要来源是“想像力”，“想像力对‘灵魂及其能力全体’的控制成就了具有丰富的多重意义的新艺术作品”“真正的创造性活动可以融合无关的事物，为分散的材料建立整体。”3!5简而言之，建筑创作就是“一种追求艰难整体的努力。
詹克斯的后现代建筑理论的重心在“意义”上，他的新理论则更加倾向“复杂”。三宇源建筑学的语言詹克斯从现代复杂性科学中借用了大量概念，用来限定宇源建筑学的语言，其中的核心概念是：突变、自组织和自相似性。自相似性是指分形系统中部分与部分、部分与整体之间结构的相似性。但“自相似性是一种变形的模拟，而非严格的复制”./0。所以，自相似性不是单调或雷同，其结果是整体结构下的丰富形态。芒德勃罗图中的无穷变化可以证明这一点。詹克斯认为当代的“有机建筑”表现了自相似性，它通过模拟自然事物将对象的自相似性结构转变为建筑形态的自相似性。显然，詹克斯重视的是建筑造型，也正因为如此，他有些牵强地将一些生态建筑、绿色建筑的实验作品拉进宇源建筑学，其共同特征是具有相当复杂的外观或仿生形式。奇异吸引子是有组织混沌的动力来源，是混沌系统获得秩序的基础。詹克斯当然不会放弃在建筑中为其寻求对应物。从他对戈夫设计的拜文格住宅的平面中的螺旋坡道的分析中，可以发现他是如何理解这种转换的。拜文格住宅的平面中不可能有什么奇异吸引子，只要将其理解为渐开线就可以理解这个平面的组织关系，只是与混沌学家用于描述奇异吸引子的图形有某种相似之处。这种图形或表象上的相似性正是詹克斯确定建筑语言的基本法则。对于与非线性和突变概念对应的建筑语言，詹克斯的处理方法是一样的。“波状的平滑增长”结合“折形的突变”，建筑中各种波形曲线和突然的皱褶成了非线性和突变在建筑中最有力的表现形式。他用这种方法来阐释埃森曼、哈迪德、甚至中国传统冰裂纹装饰。也用自己的设计来解释这种对应的原理。这些设计挺有趣，很容易理解，但看不出有什么必要非得与玄奥的非线性和突变扯到一起。那么，这些复杂观念的表现形式如何才不至于导致混乱呢？詹克斯给出的答案是：组织深度，真正具有创造性的建筑设计不能消灭差异。
也就是说，不能像现代主义那样建立一个简单的整体，其整体必须在保留差异的基础上实现。“高度复杂而富有联系的结构才有组织深度。”“复杂的整体表现出像一个历史久远的村落那样的丰富性，各种品质和房屋类型共存，没有任何明显的压制。”./0在它们结成整体的过程中，时间扮演了一个关键角色，因为时间能消除矛盾，将本来不协调的东西拢到一起。也因此，在建筑设计中引进时间要素就成了达到组织深度的关键问题。后现代主义的解决办法是通过多元化的语言、乡土主义和文脉来表现时间的连续性。另一种方法是“将现有城市结构与格局视为底，在上面填加并布置新的层次”./0，形成图底关系。这种方法其实是通过新与旧的对比来显示时间的延续，一个全新的建筑的出现会使人注意原有环境的古老，并凸显环境更生的现实。显然，第一种途径是詹克斯一贯观点的延续。真正给人新意的是他对第二种途径的承认，正是根据第二条途径，詹克斯接受了解构建筑的合法性。詹克斯的转变还表现在他对边缘位置的关注，他相信四规则詹克斯为宇源建筑学制定了1条规则。（/）建筑亲近自然和自然语言。从詹克斯的描述中可以发现，这条规则除了要求建筑与自然协调外，更多是要求建筑去模仿自然事物的形态。（1）建筑应表现宇宙发生的基本规律———自组织、突变以及向更高或更低层次的跃迁。如我们前面指出的，这种表现充其量是对这些规律的流行图像的模拟。（2）建筑应具有组织深度、多元性、复杂性和混沌的边缘。复杂性和多元性一直是詹克斯所追求的，组织深度和混沌的边缘是新提法，也是复杂和多元的元素结成“艰难的整体”的基础。（3）突出多样性，建立自下而上的参与性系统，以使差异最大化。重视差异，以避免系统趋向衡态。在詹克斯看来，多样性、公众参与是建筑创造性的保障，它们可以使差异最大化。（4）多样性可以经由拼贴、激进折中、重叠来实现。这一点与詹克斯对后现代建筑语言的规定几乎没有任何差别。（5）建筑应接纳时间及其作用过程，其中包括生态的需要和政治的多元化。（6）建筑应对涉及的美学和观念性的代码进行双重编码。双重编码是詹克斯的标志性术语，就是要求建筑的意义既能被专家理解，也能被普通民众理解。（7）建筑学应追随科学尤其是当代科学去探索宇宙的信码。詹克斯希望用这些规则来确定一个建筑学的新范式。
但由于詹克斯本人对复杂性科学理解的局限以及纯科学理论在建筑学中落位的困难，这种建构显得肤浅而空泛。当代其他学者的研究表明：在宏观的空间、时间尺度上，在建筑和城市的统一体中的确存在非线性、突变、混沌、自相似性的性质。譬如中国当代城市在不同尺度上出现的“院式结构”完全符合自相似系统的特征；库哈斯所谓的“普通城市”中毕业论文也包含着巨大的混沌；建筑历史的发展是非线性的；突变现象在时代转换时屡有发生；甚至一个大型城市中多种相差悬殊的风格、类型的建筑并存也可以理解为非线性、突变的表现。但是，这些都是在一个很大的时间、空间尺度上发生的，它们真的能够在一个单体建筑上全部展现出来吗？或者说，一个单体建筑有必要这么复杂吗？事实上，就连伯纳德•屈米这样典型的解构派建筑师也不倾向于仅仅从单体的角度去理解建筑的复杂性。他对复杂性的理解更多基于区域或城市尺度的分析"#$"%$。整体的复杂不必意味着局部的复杂，简单的局部同样可以构成复杂的整体。詹克斯对现代主义和简单性的否定带有突出的感彩，他的判断也有悖于建筑发展的事实和科学追求的本质。一方面，如今比经典现代主义更追求简单性的极少主义正如日中天。如近两年的普里策奖，就连续颁发给赫尔佐格和德•默隆、默克特这样从不会把立面搞得太复杂的建筑师。超级秘书网
关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: with the development of economy, improve the people's living standard, the building structure design of building structure in the design optimization is one of the effective ways of China's construction enterprises to achieve sustainable development. The paper discussed the optimization design of building structure design of building structure.
Keywords: building structure design; structure design; optimization
1.建筑结构设计优化概述
由于建筑工程所涉及到的内容非常丰富，建筑结构设计优化所包含的内容页比较丰富，从总体上来看，建筑结构设计的优化工作包括对房屋总体结构和分部结构优化两个大的内容，其中，在房屋建筑结构设计中的建主结构优化设计主要包括以下几个方面的具体内容，第一，房屋基本结构优化内容。第二，房屋顶部结构的优化。第三，房屋的维护结构、总体结构、细节结构等内容的优化设计。第四，要以房屋建筑的基本功能要求和舒适性要求为基础，对房屋建筑结构的造价进行控制，也就是要对“房屋的造价进行最优化设计”。
之所以对建筑结构设计进行优化是因为优化设计能够实现对有限的空间和资源进行充分利用，提高各种设备和材料的使用效率，尽量使优化结构下所建筑的房屋能够实现安全、可靠、经济、美观。相关研究统计数据显示，建筑结构的优化设计与传统设计相比能够节省5%～33%的工程造价，因此，在房屋建筑结构设计中要积极应用建筑结构优化设计技术，以推动建筑工程企业的常远发展，实现资源的充分利用。
2.常用的房屋建筑结构设计优化技术
常用的建筑结构设计优化技术有很多种，不同的优化技术产生的实际建筑结构设计效果也是不同的，而由于各种优化技术都具有自身的特征，对建筑工程的要求也不同，因此，在与房屋建筑结构相结合时就需要对房屋建筑工程的实际状况进行分析，而基本优化技术的应用分为以下两种。
2.1概念设计在房屋结构设计中的应用
概念设计技术指的是“设计人员根据设计的一般规律和实践经验，对房屋建筑结构设计的多种方案进行分析并优化选择方案的过程”。概念设计技术在房屋结构中主要应用在房屋结构布置、房屋结构的细节处理、荷载量的确定、参数选择等部分的设计中，在进行概念设计过程中设计人员要对房屋施工方案进行综合分析，从中选择出最佳的施工方案。
2.2概念设计在建筑设计中的应用
概念设计在房屋的建筑设计中进行应用主要目的在于提高房屋的抗震能力，应用在房屋的抗震性设计当中，如果房屋抗震性能差，在发生地震时则会造成重大的损失，因此，房屋建筑设计中的抗震优化设计就显得尤为重要。然而发生地震的随意性是非常大的，不同地区的地震等级、破坏能力等都是不同的，这就给房屋建筑设计中的抗震设计提出了更高的要求，相关数据的计算难度也非常大。概念设计是“综合考虑决定抗震性能的各种因素和造价因素，选择抗震性和经济性最强的方案。”因此，在房屋建筑设计中的概念设计优化技术的应用能够大大提高房屋建筑的抗震能力。概念设计优化技术在房屋结构设计中所应用的主要思想是“小震不坏、中震可修、大震不倒”，其实这种思想也是多途径设防的思想，多途径设防思想是指“在发生大地震时，先破坏房屋次要的结构，消耗地震能量，尽量保证房屋的主体结构不遭到破坏。”
3.房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略
房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略是需要从不同的角度和方向来进行的，比如可以从节能环保角度进行优化设计、从信息化自动化角度进行优化设计等等，具体而言房屋建筑结构设计优化策略大致有以下几点。
3.1优化选择房屋建筑结构类型
不同的形式的房屋建筑结构类型是会产生不同的造价管理模式的，而在建筑结构设计中常用的结构类型有如下几种，第一，剪力墙结构类型。该类型主要应用于高层房屋建筑中，所依托的基础为混凝土结构施工技术，该种优化结构类型同“短肢剪力墙”结构类型相比就有抗震性能强、钢筋材料使用数量较少等特征。第二，框架结构类型。这种类型主要优点在于开间大、灵活布局、造价较低等优点，但是该结构类型也具有一定的缺点，柱的截面面积比较大，抗震能力相对较薄弱。第三，“框架—剪力墙”结构类型。这种类型的结构是对剪力墙和框架两种结构的优化组合，其能够综合以上两种结构类型的优点，结构布置比较合理，实际应用能力也比较强，该结构的最突出特点就是抗侧力能力比较强。
综上所述的三种房屋结构类型，无论是哪种都会有优点和缺点，在进行结构类型选择过程中一定要从建筑质量和建筑成本两个角度出发优化选择，对于建筑质量一定要符合业主和相关标准的要求，而对于建筑成本控制来说，要对房屋建筑工程的投资水平和施工单位的实际施工能力等进行分析和选择，最好是实现利益均衡。
3.2积极应用信息优化技术
在房屋建筑结构设计中存在的变量比较多，房屋建筑结构的优化造成了一定的障碍，因此考虑到房屋建筑结构中存在的各种复杂因素，在优化设计中就应该积极应用先进的信息技术，比如应用一些参数定义软件，这样就能够有效的减少房屋建筑结构优化设计中设计者的工作量，提高工作质量和工作效率。
3.3节能结构设计的优化
节能结构设计的优化是需要以绿色建筑理念为基础，并积极应用设计学中的方法。首先，优化布局和表面形状。布局就是指建筑的主要朝向，受到我国气候条件的影响，为了保证房屋的阳光照射量的通风良好，房屋的朝向尽量要朝南。表面形状的优化就是要保证所设计的房屋建筑外表面积不要接受冷风的直接朝向，这样就能够减少热能的消耗，起到节能效果。其次，维护结构设计。维护结构主要指的就是门窗和屋顶，对于门窗而言，在房屋朝南的方向所设置的门窗要尽量要大和多，这样能够最大限度吸收阳光辐射，朝向北的就要减少门窗，防止热量的流失，材料也要选择保温效果好的。屋顶的设计可以采用架空的方式或者是铺设循环水管，夏天降温冬天保暖。
4.结语
从以上的分析中我们看到了房屋建筑中结构设计的优化是需要综合进行的，虽然本文简单的提出了三点优化策略，但是在实际应用中，不同的房屋建筑工程特征所要求的优化方式也是不同的，还需要设计人员在优化设计之前对房屋建筑工程实际状况进行深入了解。
参考文献
[1]翁维素.运用系统思想，优化工程结构设计，实现节约目标[J].河北建筑工程学院学报.2008（03）.
[2]侯贯泽，刘树堂，简国威.工程结构优化设计理论与方法[J].钢结构.2009（08）.
【关键词】建筑结构；结构设计；概念设计
信息化时代背景下，作为全球经济社会发展的重要组成部分，我国建筑结构设计须紧跟时代步伐，顺应全球发展潮流，摒弃传统单调的建筑结构设计方法。概念设计的兴起恰好弥补了传统设计的单调性，概念设计也因其独特的设计理念受到建筑结构设计人员的普遍重视。在建筑行业中，概念设计是指通过数字计算来对用户需求进行具体呈现，将用户模糊抽象的建筑概念产品投以清晰演化、建筑结构设计的全部过程，包括建筑结构的场地选择、布局、分析等等都有概念设计的参与，以用户为核心出发点，设计中将用户需求与设计者理念、建筑场地实际情况相结合，从而做到设计方案的经济合理、相对于传统结构设计而台，概念设计会参与到建筑结构设计的每一个细节中去，主张从整体到局部、局部到整体的视角来纵观整个建筑结构设计因此，本文将从建筑结构设计中概念设计的轴心作用出发，来浅析建筑结构设计中概念设计的主要应用。
1.建筑结构设计阐述
在建筑结构设计中，由于现行的结构设计与理论还存在一定的差异，尤其是在结构设计不可计算性方而，因此，注重概念设计是非常有必要的。所谓结构设计，是指建筑与其他设备等各种结构元素所表达出来的结构语言的过程，在结构设计中，主要包括结构方案、建筑结构计算、施工图纸设计等三个阶段，第一，结构方案，其主要任务是根据各项参考指标来确定出建筑的结构形式，如地质勘查、现场施工类别及建筑高度、层数等，并根据建筑的结构形式来布置结构承载体系和受力构件等，在结构方案设计阶段中，其遵循结构设计的经济性、合理性，采用的方法主要是根据不同结构形式的适用范围来确定的，最终确定最佳的结构方案；第二，结构计算阶段，其主要任务通过选择科学、适用的计算方法来进行各项参数的计算，如荷载、构件受力人小等；第三，施工图纸设计环节，确定构建布置、配筋数量及构件构造措施，在整个设计过程中，应严格按照相关标准要求进行设计，尤其是设计人员，不仅要充分、全而地了解相关规范要求，还需要全而掌握整个施工工程的施工工艺和流程，以保证建筑结构设计适用于建筑施工中。
2.建筑结构设计中概念设计的应用
2.1合理选择建筑场地
合理选择建筑场地是进行工程施工设计时必须经历和首先考虑的阶段。一个合理的建筑施工场地对工程施工设计起到了基础性和决定性的作用。选择合理的建筑施工场地的过程中一般情况下都要考虑以下几个主要因素：防护距离、建筑退界以及口照间距。与此同时，在工程结构建筑设计的过程中，要充分地考虑抗震能力的因素，降低在危险区域进行施工建设。假如没有避免，应该结合一定的抗震预防措施，对抗震地点进行选址和分析，通常都是在初步设计中完成。
2.2选用结构计算分析原则及程序
在进行结构内力分析和位移计算时，内力和位移按弹性方法计算，截而设计可采用塑性理论，分析模型、简化处理和计算假定均应符合或接近结构的实际工作情况。如果楼板设有较人开洞，那么就应考虑楼板的弹性变形，这一点在选用结构分析程序时应特别注意，否则计算结果会因误差太人而不能使用。
2.3选择建筑主体结构
选择建筑主体结构按照合理和对称的原则，由于建筑结构合理的不均匀，可以降低扭转力，并使得非建筑结构构件维持稳定的工作状态，同时减少建筑材料的消耗。通常情况下，建筑结构对称性主要是以抗侧力能力工程结构主体为对称，如剪力墙结构。另外，建筑工程结构对称性的实现是通过平面施工工程按照规定的要求进行布置。在此状况下，实现建筑工程结构对称性方法有：建筑物质心、调整结构测心以及平面形心的距离。通过这样的方法的调整，实现建筑结构对称性原则。
2.4概念设计在抗震设计工作中的应用
一栋建筑要想建立起来，基础便是建筑场地，也即是建筑物的承载基地，因而具有不可忽视的作用、其中抗震性是建筑场地选择必须考虑的问题，在建筑场地选择过程中尽晕选择抗震系数高的场所，抗震系数过低则会埋下安全隐患。然而在土地资源稀少环境下寻找抗震系数高的建筑场地难度系数较大，如此便需在建筑结构基础和建筑主体结构上下功夫。通常情况下，设计人员在考虑增加抗震系数的问题时，都会采取如下措施；运用地震力、钢筋根数、结构刚度者之间的正比例关系来进行抗震设计。然而只育目依靠钢筋数晕来增加抗震能力反而会造成负面效果。如果在抗震设计工作中应用概念设计，从而取得新的设计思路、概念设计理论能够结合建筑平面工程对结构体系进行合理的布置，同时也能够对建筑主体的结构体刑和各个部分的基础体系之问的力学关系进行分析，通过调整建筑物质心、平面形心及结构刚心三者之间的距离使三者尽可能地靠近，以利于减小结构体系的扭转力增强整个结构的稳定性提高结构的抗震能力同时也能节约建筑工程造价。
2.5按照工程施工现场具体情况选择建筑基础
合理选择建筑工程施工场地之后，再按照建筑工程地形特点和结构形式，选择合理的施工建筑基础。同时在图纸疏松荷载较大多层建筑结构中广泛使用桩筏基础。在天然地基中，桩筏基础还可以按照建筑上部结构传送到建筑下部持力层上，并且达到较为稳定和可靠的目的。箱型基础整体具有较为良好刚度，建筑荷载从上部结构均匀地传送到建筑工程下部结构中，进而确保建筑工程整体结构具有一定稳定性，降低箱型基础结构不均匀沉降的程度，进一步提高了建筑工程结构抗震能力，并且被高层建筑施工广泛应用。
3.结语
综上所述，随着我国国民经济的发展和社会的不断进步，人们生活水平的口益提高，对建筑行业的要求不断提高。特别是在当今信息化社会发展的时代，要求建筑结构设计理念要有一定的创新性，确保建筑结构设计中概念设计的与时俱进，并进行深入的分析和研究，科学合理地应用现代化新型的建筑工程施工工艺和建筑材料，提高建筑结构设计的安全性、实用性以及经济性。因此，作为工程结构设计人员应该充分地利用自身的专业技能和专业知识，通过现代化工程设计理念，设计出具有先进性和创新性的建筑工程施工设计，进一步强化建筑结构设计中概念设计以及建筑结构措施的广泛推广和应用。 [科]
【参考文献】
[1]魏兴涛.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].科技与企业，2013（08）：174.
关键词:高层建筑;结构设计;抗震概念;应用
防震设计是高层建筑结构设计必不可少的一部分，并且地震是一种无法消除的自然灾害。因此，高层建筑结构设计人员应采取科学、合理的措施来降低地震对高层建筑物的危害系数，以提高高层建筑物的稳定性，从而保证人们的生命和财产安全，这同时也是我国高层建筑物结构设计工艺不断优化的必然结果。
1高层建筑结构设计中抗震概念概述
地震的发生是无规律的，因此做好高层建筑物的防震设计是十分必要的。实践证明，只有利用科学、合理的设计措施，整体布局高层建筑的结构细节，才能降低地震对于高层建筑物的危害。一般抗震设计是从抗震值和抗震措施两个方面进行的，其过程是:地震情况统计、数据分析、提出概念。抗震概念设计的主要内容就是保证高层建筑整体的稳固性和细节结构的抗震性。简单地说，抗震概念设计就是基于工程抗震的基本理论和实际的抗震经验总结出的工程抗震概念，是决定建筑物抗震能力的基础。抗震概念设计中包含空间作用、非线性性质、材料时效、阻尼变化等多种不确定的因素。抗震概念设计的原则是建筑结构设计简单性、刚度适宜性、匀称性、整体性。例如在一些地震频发的地区设计高层建筑时，应该考虑都高层建筑上下部分结构性质不同的问题。
2高层建筑架构设计中抗震概念设计的应用策略
2．1合理的场地
高层建筑物的建设地点也是保障建筑工程施工质量的关键因素。选择合理的建筑施工场地，不仅可以减少企业的投入成本，还能提高建筑物的稳固性。因此，施工人员可以利用现代先进科技设施来选择理想的地段。场地的选择应当避开地震危险地段，如地震时会发生崩塌、地裂以及在高强度地震下容易发生地表错位的场地。一般地震危险地段包括断层区、坡度陡峭的山区、存在液化和夹层的坡地以及大面积采空的地区。如发生严重地震的四川北川地区，其区域特点是县境内地形切割强烈，地形起伏大，相对高差超过1000m，沟谷谷坡一般大于25°，部分达40°～50°，甚至陡立。并且地貌类型以侵蚀构造山地、侵蚀溶蚀山地为主。另外在县境内还存在一条断裂带。这也就是北川地区成为汶川地震重灾区的原因，该地区的地震宏观烈度达到了Ⅺ度。因此，建设高层建筑的重点就是选择地势开阔、平坦以及中硬场地土。如我国中部平原地区，其地势平坦，并且属于地震低发区。当然，如果无法避免区域限制，那么也可以选择抗震性比较好的地区，如避免存在孤立山包的区域以及表面覆盖层厚度较小的区域。总之，因地制宜，选择合适的高层建筑建筑建设场地是保证高层建筑物稳定性的最佳途径。
2．2合理布局建筑平面
建筑物的房屋布置和结构布置都是影响高层建筑物稳定性的重要因素。依据抗震的概念，合理布局能够有效提高高层建筑物的抗震能力，延长建筑的使用年限。一般施工人员都会根据地震系数选择适当的建筑物高度和宽度，使高层建筑的抗震能力达到最大值。建筑平面的布置可以从四个方面考虑:一是布置平面时，应当遵循简单、对称的结构特点，以减少偏心;二是应当保证质量和刚度变化均匀，避免楼层错层问题;三是尽量设计合理的平面长度，且建筑物突出的长度也应该符合相关标准;四是尽量避免采用角部重叠的平面图形以及细腰形平面图形。如早前发生在墨西哥的地震，相关人员在地震发生后对房屋的结构进行了分析。据数据表明，建筑物刚度明显不对称会增加15%的地震破坏率，拐角形建筑会增加42%的地震破坏率，因此，高层建筑施工人员应该科学合理的设置建筑平面。此外，现浇钢筋混凝土高层建筑适用高度的确定需要考虑地区的地震烈度，如高层建筑的抗震墙在烈度系数达到6的地区，其最高适宜高度为130米;在烈度系数为7的地区，最高适宜高度为120米。总之，合理的高层建筑物平面布局是保证高层建筑抗震能力的关键。
2．3合理的结构设计
高层建筑的结构设计不仅要满足抗震要求，还要满足经济、功能齐全、施工技术等要求。在设计高层建筑结构时要考虑实际的场地环境和建筑物本身的建设标准。另外，结构的设计还应该满足对称性。总之，对于高层建筑的结构设计应该从各个方面综合考虑。首先，高层建筑结构的设计需要考虑多种影响因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，还要考虑经济因素，之后才能确定建筑物结构类型。有利于防震的建筑平面设计包括方形、圆形、矩形、正六边形、正八边形等，不利于防震的建筑平面设计包括多塔形、错层、楼板开口等。次外，如果建设的高层建筑属于纯框架高层建筑，那么设计人员应避免出现框架柱倾斜、楼体倾斜等问题。因为如果框架柱倾斜，一旦发生地震就会出现剪切破坏问题，造成高层建筑的严重损坏。其次，更为重要的是结构设计一定要遵循对称原则，避免扭转问题的出现。如果高层建筑结构采取对称的结构，那么当发生地震时，其建筑物只会发生平移震动，建筑物各个部分的受力比较均匀，从而降低地震对高层建筑的破坏程度。
2．4设置多条防震线
设置防震线是为了提高高层建筑结构的抗震系数，提高建筑物体的稳固性。之所以设置多条防震线是因为建筑物中各个部分的结构和功能是不相同的，设计相应的反震线能整体提高高层建筑物的抗震能力。设置多条防震线的优势在于如果发生地震时，第一道防线的抗侧力构件在遭到破坏之后，其地震的冲击力和破坏力就会减弱。这样当地震经过多道防震线之后，地震的破坏力就会降到最低。如尼加拉瓜的马拉瓜市的美洲银行大厦，就是应用多道防震线的典型建筑，其大楼采用的是11.6米*11.6米的钢筋混凝土芯筒作为主要的抗震和防风构件，并且该芯筒又由四个小芯筒组成。相关数据显示，该高层建筑对于地震的反应用数据表示是，当发生地震时，其四个小芯筒的结构底部地震剪力值达到了27000KN，结构底部地震倾覆力矩达到了370000KN•m，其结构顶点位移值为120毫米。总而言之，设置多条防震线提高高层建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社会经济快速发展的背景下，重视抗震概念的设计是延长高层建筑物使用年限，提高我国建筑工艺水平的关键。
3总结
综上所述，随着我国经济水平的不断增长，高层建筑物的数量也在迅速增长。因此，做好高层建筑结构设计中的抗震概念设计就凸显的尤为重要。将抗震概念设计应用到高层建筑结构设计中，不仅要考虑高层建筑结构施工的各个方面，还要考虑各种外界因素以及抗震标准。这样才能提高高层建筑的稳定性，降低地震给高层建筑造成的危害程度，从而保证人们生命和财产的安全。
作者:周宝学 单位:浙江华坤建筑设计院有限公司
参考文献:
［1］张念华．抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用［J］．中国新技术新产品，2014，04∶78－79．
［2］李国珍．高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用浅析［J］．江西建材，2014，02∶29．
【关键词】高层混凝土；建筑结构；抗震设计
中图分类号： TU37 文献标识码： A
前言
文章对高层混凝土建筑结构概念设计的重要性做了简单介绍，并对我国高层混凝土建筑结构的设计现状进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对高层混凝土建筑结构抗震概念设计的基本内容进行了探讨。
二、高层混凝土建筑结构概念设计的重要性 在设计中，虽然分析计算是必须的，也是设计的重要依据，但仅靠此往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标，因此必须非常重视概念设计。从某种意义上讲，概念设计甚至比分析计算更为重要，因为合理的结构方案是安全可靠的优秀设计的基本保证。高层建筑结构设计尤其是在高层建筑结构抗震设计中，更应重视概念设计。这是因为高层建筑结构的复杂性、发生地震时震动的不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性与模糊性、高层结构计算尤其是抗震分析计算的精确性、材料性能与施工安装时的变异性，结构计算模型的假定与地震时的实际工作有很大的差异以及其他不可预测的因素，致使设计计算结果( 尤其是经过实用简化后的计算结果) 与实际相差较大，甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。
三、我国高层混凝土建筑结构的设计现状 地震由于其具有较强的突发性和随机性，要在强烈晃动中保证高层建筑的稳定性是一向很大的挑战。混凝土具有硬度高、连接性好的特点，但是强烈的晃动又要求建筑物的材质应该是变形可收缩的，这样就可以消耗地震的能量，提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力，防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。虽然这几年，越来越多的研究者这在着手研究这方面的问题，但是效果并不是很理想。下面简述一下关于我国高层混凝提土建筑结构的抗震设计中存在的问题。 1.结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层 在对于混凝土框架结构的设计上存在明显的不均匀性，使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。当发生强烈地震时，结构的薄弱层率先屈服，弹塑性变形急剧发展，并形成弹塑性变形集中的现象，从而导致大楼的迅速垮塌。比如在1976年的唐山大地震中，就出现了高层建筑的集体弹性变形的情况。 2.柱端与节点的破坏较为突出 在地震中易造成高层建筑严重变形倒塌的原因是框架结构中存在梁轻柱重的情况。如果柱顶重于柱底，那么很显然的容易造成尤角杜和边柱易发生破坏。这种情况对于短柱来说，易发生剪切破坏外。对于一般柱来讲，当节点核芯区无箍筋约束时，节点与柱端破坏合并加重。同时当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时，柱顶剪切破坏严重，破坏部位还可能转移至窗洞上下处，甚至出现短柱的剪切破坏。 3.砌体填充墙的破坏较为普遍 当遭到地震作用时，由于砌体承重墙变形力度较小，首先受到地震的作用而出现裂缝情况。当遇到8级或者8级以上地震时，填充墙的裂缝会明显变宽，甚至造成建筑物倒塌震害规律一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌块墙重于砖墙。
四、高层混凝土建筑结构抗震概念设计的基本内容 1.首先应重视高层建筑结构的规则性 建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的形状设计方案。合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要的，提倡平、立面简单对称，因为震害表明，此种类型建筑在地震时较不容易破坏，而且容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震构造措施和进行细部处理。“建筑结构的规则性”包含了对建筑的平立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则建筑”体现在体形( 平面和立面的形状) 简单; 抗侧力体系的刚度承载力上下变化连续、均匀; 平面布置基本对称。 2.结构刚度、承载力和延性要有合理的匹配 当结构具有较高的抗力时，其总体延性的要求可有所降低; 反之，较低的抗力需要较高的延性要求相配合。对结构提出了“综合抗震能力”的概念，就是要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素，来衡量结构具有的抵抗地震作用的能力。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关，与其具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性密切相关。但是，提高结构的抗侧刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。因此，在确定建筑结构体系时，需要在结构刚度、承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。
3.合理选择建筑结构体系 随着社会的不断进步，人们逐渐认识到，在现代化充分发展的今天，再单纯强调结构在地震中不严重破坏和不倒塌，已不是一种完善的抗震思想，不能适应现代工程结构抗震的需要。在这样的背景下，美国和日本学者提出了基于性能的抗震设计理念。基于性能的抗震设计的基本思想，就是要使设计出来的结构在未来的地震发生时，能够达到各种选定的性能目标，包括结构进入非弹性阶段后损伤控制目标。其基础和关键工作是性能目标的确定，它包括设定地震水准、定义性能水准和选择性能目标。抗震设计规范提出了三个水准的抗震设防目标，这个设防目标包含了地震水准和性能水准，实际上就是一个性能目标，只不过目标单一，没有可选择性。因此可以说，抗震规范的设计方法已经具有了基于性能的抗震设计思想的雏形。由于对结构性能状态的具体描述、相应的计算方法、以及设计标准目前尚未明确，因此可以说，基于性能的抗震设计目前基本上仍停留在概念阶段，在工程中广泛应用的条件还不成熟。但是，随着人们对建筑产品要求的提高，各种新结构、不规则结构和超出规范适用范围的结构会逐渐增多，在没有规范可供遵循的条件下，采用基于性能的抗震设计思想进行这些结构的抗震设计，并通过专家论证，是一个可行、有效的设计途径。 结构体系是抗震设计中的关键，如何确定体系是一个综合的技术和经济问题，应当周密考虑后决定。抗震结构体系应尽可能减少自重，高层建筑中各楼层面板自重约占建筑物地面以上重量40％，因此，减少板的重量是减轻建筑总重的有效途径，如采用现浇多孔板、密肋楼板等都是很好的办法。此外，减少结构自重还可以应用高强混凝土以减小构断面，轻质隔墙、加气混凝土等轻质材料也是很好的选择。在体形复杂和不规则结构中，必须设置自上而下连续贯通的有较大承载力和刚度的抗侧力结构。尽量避免扭转，扭转对结构有很大危害，也要加大结构的抗扭转刚度。二者的关键都在于剪力墙的设置，沿结构布置刚度大的抗侧力结构，有益于抗扭。 五、结束语
要：随着我国经济的发展，城市的发展有横向发展转化为立体发展，高层建筑越来越受到人们的重视，怎样使高层建筑更好的满足社会的需求。通过分析高层建筑结构的受力性能，阐述了结构概念设计方法，可对建筑师和结构工程师在建筑方案设计时的结构选型起指导作用，而建造出适用、安全、经济、美观的现在高层经济。
关键词：概念设计；
高层建筑；
抗震设计
近年来我国的建筑设计水平有了很大的提高。大量的工程实践表明：对高层建筑而言，在设计前期通过建筑师与结构工程师的密切配合，正确运用结构概念，对主要结构体系有比较地选择，就能创作出一个性能良好、造价经济、令人满意的建筑方案，为后续工作打好坚实的基础。本文试图对高层建筑的结构设计概念及设计方案中的结构抗震设计作一论述。
一、概念设计的重要性
概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。随着年龄的增长，导致他们在大学所的那些孤立的概念都被逐渐忘却，更谈不上设计成果的不断创新。强调概念设计的重要，主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。
二、高层建筑结构一般概念设计
高层建筑的结构性能与一般中、低层建筑有所不同，必须引起设计人员的重视。在混凝土和钢结构设计中，在不增加更多成本的前提下，只要我们遵守下列基本原则，按照高层建筑的结构概念进行结构布置，就能够增加高层建筑抵抗侧向力和变形的能力：一是增加抗弯结构体系的有效宽度，因为增加宽度可以直接减小倾覆力矩，并且当其它条件不变时，变形按宽度增加的三次方比例减小。二是增加主要承受荷载构件的有效截面。例如在建筑的底部楼层中，加大柱子翼缘和连系梁截面，就能够直接减小侧移变形，而不会增加上部各层的重量，否则重量的增加将使抗震问题变得更加复杂。三是使大部分垂直荷载直接由主要抗弯构件来承受，使主要的抗倾覆构件受到预压而有助于在倾覆拉力作用下房屋的稳定。四是在竖向结构体系中布置实心墙或者利用斜撑构件可以最有效地抵抗每层楼的局部剪力，完全用受弯的竖向构件抗剪一般是不经济的，因为做到使柱子或者连系梁有足够的弯曲抵抗力，比用墙或斜撑构件需要更多的材料和施工工作量。五是每层楼板应具有一定的厚度，足以起到水平隔板的作用，这就可以使各种抵抗外力的构件共同工作，而不是独立工作。六是房屋高宽比较大时，可以采用筒体结构。这种结构的空间受力性能非常好而且 比较经济 。
三、高层建筑结构抗震概念设计
地震动及其影响是不确定的，结构计算模型的假定与地震时的实际工作有很大的差异，但是地震动及其影响又具有一定的规律性。对于高层建筑而言，一个合理的抗震设计，需要建筑师和结构工程师的密切配合，不能仅仅依赖于“计算设计”，而往往在很大程度上取决于良好的概念设计。高层建筑抗震概念设计的基本内容有3个部分：一是建筑设计应重视结构的规则性；二是建筑设计应选择合理的结构体系；三是结构设计应考虑构件和整体结构的延性。对于第三项内容主要由结构工程师来把握，对于第一、第二项要求，则必须由有经验的、有抗震知识素养的建筑师和结构工程师在方案设计阶段中共同考虑，并讨论几种可供选择的结构形式，以便在结构专业开始设计之前 ，就能把不合要求的几何图形排除在体系之外。
四、关于建筑结构抗震设计的规则性
高层建筑物的体形是否对抗震有利是抗震设计首先遇到的问题。结构布置的不规则常常难以避免，但不规则的布置却使结构性能复杂化，如果不认识到这一点，可能导致始料不及的破坏，甚至倒塌。对不规则结构布置的识别和为避免或减缓其负面影响而采取补救措施的概念依赖于对结构性能的正确理解。
1．建筑形状力求规则和简单
历次地震震害经验表明：简单和规则的结构遭遇地震后的破坏较轻。通常认为简单的结构其受力性能比较明确，设计时容易分析结构在地震作用下的反应和内力分布规律，且结构细部的构造也好处理。形状的简单和复杂又是怎样区别呢？通常认简单的平、立面图形是方形或圆形的，而复杂的图形是有凹角的，容易造成有应力集中或变形集中的薄弱环节。抗震设计能做到平、立面简单当然是较理想的，但实际工作中，建筑的平、立面出现凹角是经常的，比较现实的做法是要求建筑体型规则一些，规则的意思是有一定的对抗震有利的要求，也允许带有一定限度区的复杂性质。区分规则与不规则的界限很难划定。我国新的高层建筑结构设计规程给出了一些划分原则。
2．建筑结构尽量对称
建筑的平、立面刚度和质量的分布不对称，地震时往往产生扭转破坏，为此在设计上做到对称是十分必要的，但实际工作中常常由于建筑的要求而做不到这一点。不对称的情况通常表现在以下几个方面：一是建筑周边构件的强度和刚度不对称；二是建筑外形对称而抗侧力系统不对称；三是具有细长伸出翼的平面；四是质量偏心。
3．尽可能满足建筑竖向均匀性
均匀性问题存在于建筑的竖向布置中，无论是几何图形还是楼层刚度变化其规则匀称应该是立面设计中优先考虑的。布置不均匀的结果产生了刚度、强度的突变，引起竖向的应力集中或变形集中，以致在中小型地震中损坏，在大震时倒塌。但是，要使结构做到完全均匀性，在实际设计中也有一定的困难。均匀性问题表现如下：
其一，竖向收进问题。竖向收进是常见的建筑处理方式，结构上产生的问题是在凹角处应力集中。由于房屋的不同部分其振动特征不同，所以在收进处的横隔 （楼盖或屋面板）产生应力突变。为此，在抗震设计时，可考虑几种处理方法：限制收进尺寸；当设置防震缝有利时，可设缝把复杂的体型划分成若干简单、规则的独立单元，分割后的建筑体型应是均衡的，不致过分细高；不设缝时应进行较细致的空间动力分析；对刚度突变的构件采取加强措施。
其二，柔性层框架。建筑上往往因底层需要开敞或任意层需要大的空间，使结构处于上下不连续状况，产生竖向刚度突变，特别是柔性底层建筑，在历次大地震中，震害都很普遍，甚至完全倒塌。分析研究表明，这类构件的应力和变形集中是非常严重的，所以在抗震设计时应力求避免，底层应尽可能配置具有相当强韧性的构件以承受大的侧移。
其三，同一层间的柱子刚度不同。建筑上由于空间需要或由于艺术构思，使得同一层间柱子的刚度差异较大，通常在刚性较大的柱子上产生较大的内力。为此设计时宜从抗震的角度重新安排结构系统。以使刚度尽量均衡。
其四，抗震墙的不连续。由于建筑上的需要。可能出现上下不连续的抗震墙，这就产生了不均匀性。为此在设计时，应考虑限制上下层的刚度以及连续抗震墙的间距。
其五，填充墙设置的影响。框架内的填充墙若设置不当，地震时往往会改变结构的受力状态而产生不利影响。例如，由于填充墙设置不当，可使框架柱形成短柱而造成破坏。为此在设计时，应把墙同柱分开或采用轻质墙以使框架柱连续。
4．洞口的开设要整齐
建筑上往往由于需要使门、窗、管道等开洞不规则、不整齐．削弱了结构的强度和刚度 ，形成了有应力集中的薄弱环节，这在设计的初期阶段必须引起重视。
5．防震缝
同建筑体型密切相关的问题是防震缝的设置。因为防震缝在不同程度上影响建筑的立面效果。防震缝的设置与否应根据建筑物的体型、结构体系等具体情况区别对待，不提倡一切都设，也不主张不设，分要分的彻底，连要连的牢固。不宜采用似分不分，似连不连的结构方案。
五、结束语
所谓结构概念，就是处理建筑空间形式与结构受力性能之间关系的某些准则。对于高层建筑的方案设计，掌握了结构概念，就能进行合理的结构布置，就能控制大局，预见薄弱部位，通过合适的计算与构造，使未来的建筑更完全、更经济、更适用。
参考文献
[1] 梁兴文、史庆轩、童岳生编著.钢筋混凝土结构设计.北京：科学技术文献出版社，1999
[2] 崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品，2010.1
