结构方案与概念设计

结构方案与概念设计理念、知识、方法整体是由部分所组成，但决不是部分简单的叠加只有知其所以然，才能真正地知其然基本内容结构总体方案与概念设计的意义建筑形体和结构总体布置楼盖体系的方案选择与设计

1结构总体方案与概念设计的意义

1.1引言传统的设计体制使得结构师基本不参与建筑设计的方案阶段；传统的专业教育使得结构师习惯于从细节上考虑问题，对总体方案缺乏兴趣；传统的设计习惯将会导致建筑空间形式和结构设计理念之间的不协调，给设计埋下后患；部分结构师会认为结构设计就是“规范＋计算”，丧失了一个工程师基本的判断力与创造力。1.2帮助建筑师开拓空间形式与功能

——创造力和创新是结构师对设计的贡献真正的结构设计不仅是一门专业技术，更是一门艺术；结构设计没有唯一解，只有通过不断探索，优化的相对最优。结构师的首要任务就是以自身拥有的结构体系功能及其受力、变形特性的整体概念和判断力，帮助建筑师开拓或实现已初步构思的空间形式及其使用、构造和形象功能。结构师应与建筑师一起构思总结构体系，并能明确结构总体系和主要分体系之间的最佳受力特征要求；建筑师的结构设计思想无法代替结构师的工程设计理念、经验和判断力；结构师必须从整体概念来构思总体方案，创造性地去探索总体系、分体系和构件设计的关系，并不断地反馈、优化。习惯于概念设计的结构师总是能在不断比较、反馈和优化设计的过程中感受到乐趣。1.3承载力、刚度、延性为主导的概念设计

——土木工程师不仅是可靠的应力计算者，更应该是一个有魄力、足智多谋、能正确判断事物的设计者。概念设计是在特定条件下，以结构师确定的理想承载力、刚度和延性为主导目标，用整体构思来设计各部分有机相连的结构总体系，并有意识地利用和发挥结构总体系和主要分体系、以及分体系与构件之间的最佳受力特征与协调关系。利用概念性的近似计算，迅速有效地对结构体系进行构思、比较与选择，估算出主要分体系及其构件的基本尺寸，提供基本的结构模型和原始数据。

结构中的风荷载与地震作用

风荷载与地震作用是结构两种主要的水平荷载，其引起的侧移与结构的刚度直接相关；结构在风荷载和地震作用下引起的侧移是截然不同的，结构刚度大对于抗风有利，但会引起较大的地震作用。结构工程师应根据结构的总体目标，有一个多道防线、刚柔结合的理想刚度目标。抗震设计中的“三水准、二阶段”方法？结构物应具有一定大的刚度和承载力来抵御风荷载和小震，保证结构处于弹性工作状态；第一道防线有意屈服后，再结构变柔的同时仍具有足够的弹塑性变形能力和延性耗能能力来抵御可能出现的罕遇地震；多道防线、刚柔结合作为理想目标，通过合理的结构整体设计和构造措施满足设计目标。罕遇地震强度无法预估，盲目加大结构整体刚度是不可行的。值得重视的几条基本原则应将复杂的变成简单。结构的受力与传力途径越简单、直接和明确越好。避免出现以抗扭为主导的关键性传力构件。应尽可能使结构平面布置的正交抗侧力刚度中心与荷载作用中心或质心靠近，重合，以避免或减小扭转效应及其相应的破坏。竖向抗侧力构件的刚度最好设计成均匀、连续，避免软弱层和层间位移角、内力及传力途径的突变。应重视上部结构与其支承结构整体共同作用的机理，即传力者与受力者共同抗力的概念。建筑物是整体的三维空间结构，所有的构件都是以相当复杂的方式在共同协调工作，而不是脱离总结构体系的孤立构件。应遵循能有效增大结构抵抗侧向力和侧移能力，而无需增加更多成本的基本理念：1）尽可能加大抗测构件的抗倾覆力臂；2）设计结构分体系，应使其构件能以有效方式共同作用；3）绝大部分荷载应有抗倾覆构件直接承担；4）在抗测体系中应合理布置剪力墙或柱间支撑；5）每层楼盖都应起到水平隔板的作用，以保证各竖向构件能共同协调工作。1.4结构设计没有唯一解

——结构工程师应不断探求应用自然法则，而不是盲从规范实际的建筑结构是整体的三维空间结构，所有的构件都是以相当复杂的方式在共同协调工作，而不是脱离总结构体系的孤立构件。建筑结构规范只是提供建筑物所应具有的“最低”要求的标准，随着工程技术的发展，规范条文永远是滞后的。应用规范进行设计时必须谨记“小心”二字。一个结构工程师一方面必须熟悉、了解和吃透规范条文的真实含义，另一方面也只能把规范作为一种指导、依据，而不是当作圣旨。1.较5横运用桥正确制的判单断力丈把握弦设计即使目在电何子计驻算机女时代肿，设校计者乓仍应键运用翠自身稠的结潜构概筋念、换经验图、判具断力叮和最冰新观轻念来太主导恢设计抚。概念县设计思虽有姜一定套误差版，但欠概念疾清楚纺、定市性准违确、门简单执快捷法，能捆很快狸选出灿最佳限方案蓝和估足算出出构件字的基参本尺杜寸，速也是幕判断颠计算幼机软光件输剥出数棉据是疾否可目靠的融依据酸。任何竞计算递分析留程序旁都有虑其基扩本假酿定、崖应用隆范围伯和限补制条怎件。手算抱虽有圆一定泛误差饥，但逮难出析大错侧；计售算机啊固然鹅先进娘，但塌其计颤算结男果必华须要巡寿用正斤确的蹦判断以力来骡把握蚂，决碗不可徐完全益被程姥序计践算结莫果左暗右。挣作为叙一个峰设计拿者，庙这是捐不可敲动摇口的原椒则。一个冲好的雨设计指主要斗靠设赴计人灰员自蚁身的支概念曲、经决验、乡丰悟性手、判篇断力毛和创酸造力土，这序是结斑构计始算分柏析程鲜序所絮无法粥取代吊的。1.即6梁寄语珍惜盯每一沙次的淘设计尘机会倦，无蛛论大捆小，患都是刚一个卡完整鞋的有团机结预构，岂都应间激发消自我钟的挑顾战感缓、创搅造感皂和乐面趣感男。概念欺、悟长性、救判断笛力和悟创造有力不扣会凭浑空而舟来，瘦都是推在每醉一各墙工程赠的概炸念设温计中写，通想过自紫身不夫断的虽反馈规、比损较、友总结距才能趁逐渐忠积累撇和充槐实。2今建筑壶形体等和结梨构总赵体布裂置2.挣1精结构呜总体荒布置浸原则结构淹师根宿据承安受竖过向荷胳载、邀抗风末、抗油震的惧要求纵，布灿置结扇构构忘件。结构灰总体秀布置锋与建候筑体映形密烈切相期关。抗震布房屋时的建跑筑体踢形和自结构钟总体氧布置浪原则恩：1）正采用西对抗零震有鲜利的界平面奇、立衔面和盗结构彼布置陪，即准采用秧规则蔽结构逃，不衰应采亿用严凤重不路规则粱结构评。2）纹具有蒜明确佩的计隶算简碗图。3）忧具有顷合理屑的、设直接芒的传轿力途拼径。4）正具有瞧整体驰的牢口固性都和尽伪量多舒的结舍构赘健余度仰。5）与构件泳与构技件之咸间，宅结构钳与结巡寿构之愿间应栗有明鉴确的木连接修方式声。6）惯设置句多道铃抗震楼防线。2.腹2丙对抗猴震有容利和达不利杏的建峡筑平支面谈和结款构布浆置抗震做有利腥平面棍：简级单、恒规则升、对季称、招长宽册比较密小抗震庭不利尘平面常：平亭面狭纲长、蔑突出妙过多香、细时腰型警、角尾部重形叠抗震侄有利耽的结秩构布舒置：1）洒刚心旺与质州心尽俘量重舍合，柜减小尤地震载作用瞧下结喜构扭贵转效饥应；2）蠢增大椅结构络抗扭傅刚度裙，减镰小地旷震作核用下告结构劣的扭犯转反袄应。2.诉3椒对抗早震有庭利和骂不利习的建读筑立陷面四和结快构布禾置抗震坐有利默立面脸：规泽则、昼均匀抗、外疲形不民变或津变化素较小安，无旅过大遣的外坝挑或旅内收结构纽奉构件申沿高袄度布马置应填连续钳、均细匀，橡抗侧含刚度毅及承废载力词上下坐相同痰或下士大上住小，趣避免迎刚度晚突变讲。底层冬或中暖部应尺避免缘瑞形成治软弱器层、宿薄弱斩层，荒顶部毒刚度矮不易沉过小挎，否绍则会暖形成浴鞭梢傻效应西。3芒楼盖贤体系捞的方疯案选汪择与猫设计3.骡1概包述楼盖企体系乏作为尤结构粉水平脉分体淋系，盲在垂垄直方诸向通杰过抗厘弯起宏支承航楼面务和屋粒面荷跨载的利作用茫；在梢水平具方向悠起隔充板和钉连接贺竖向自构件舅的作俭用，朱并作饼为抗报测体岸系的种一部挥分。楼盖傍体系漠方案选的选巾择应冬考虑矛：建制筑空庭间功造能要木求的朵开间停大小叉及其妹跨度炒的长争宽比蜂、活要荷载孤的大穗小、碎规划节设计愉所限棚定的获结构壳层间表允许孤高度幕、所爬需对鼠结构椒总体纲系整守体刚蜻度的付贡献际和边殃支承肢条件剑。楼盖各的结尤构高柴度在片高层狭建筑眯中尤熔为重可要。3.虽2奖平板释体系主要肌形式本为支幕承在当方形绘柱网顺上的炒无梁屠楼板共。无梁辩楼板防可分啦为柱荡上板鹊带和址中间嫂板带经济新适用浅跨度始：预应凉力平今板：躲7.条2～该10克.5数m，跨高腔比≤尘45钢筋瞎砼平游板：门4.羡5～籍7票.2目m跨高消比3绒0～制363.筐3叔梁－贤板体句系3.弱3.密1帆单向组板－腥梁体眼系当某赏一方排向的摊梁承角担的港板面胸荷载虹小于插等于要总荷绞载的斜20奖％时标，为砍单向余板－激梁结出构。均布雷荷载岭下构揭件变殿形与什其承努担的揭荷载餐和跨绘度的旬四次后方成帅正比秧，与斑弹性逐模量厘和截箭面惯脏性矩睡成反鹿比长向检/短匆向≥挖1.及5时琴可按染单向纱板－朴梁体桶系设母计3.晴3.买2抽双向毁板－警梁体兵系当长浅向/公短向宴≤1夏.5川时可岛按单外向板斯－梁玻体系启设计由于服框架汪梁截篇面高伟度受呆限，忽梁刚传度不烫可能词很大藏，所壁以应遥考虑纲梁板谢的共蚁同作脱用随梁虽板刚管度比饥减小葵，边党缘板串带所婆承受穷的弯炎矩会孤快速软加大通常蚊的计箩算是多以梁像绝对冈刚性工为假辛定的3.罪3.肾3邮现浇进梁板鞭共同海作用退的设槽计概艇念现浇简梁板名共同瓶作用扒不仅自增加绩了框蹲架梁启的刚恒度，厦还提晴高了怀梁端把负屈势服弯奴矩的伪承载谊力。闷两个籍问题愉：1）猛弹性苗受力坛分析岂时框盲架梁洋的合激理截寨面形大式2）活梁端脆负弯乱矩钢稳筋的薄合理悄分布3.灯4捕主－酒次梁践体系主－效次梁饼楼盖骆体系凤实质会上就牲是对馋单向刘板－傻梁楼燃盖结贷构的稀一种检改进泪，用她较大磨跨度钥的主叔梁取允代短哭向密权布的妄柱子鱼，取凳得更狡为宽懂敞的睡无柱搜空间申。具社有如杜下优美点：1）澡主－惹次梁盆楼盖库砼平半均折供算厚挨度很透小，铃重量湿轻；2）虏开间午大，煌PC云(9趋～1犹2)和×(呀13闭.5云～1足8)箭mRC岗(6估～8喊.1键)×伟(9帜～1露2)叠m3）伴承载批能力柱大，贵活载膊可达英10寄～2刷0k织N/佣m2,甚侧至更讨大；4）饿对框悦架结如构整束体刚翻度的垫贡献猫比平梁板和细双向擦密肋预要大溪的多拜。5）赢结构谊受力岭清楚遮，传枣力途隐径简剥单明谱确。主－俱次梁际楼盖载设计科中应检如何街布置精柱网额间距竖，以爹取得名最佳卖的综翠合经切济效跪益？三个幻玉问题票：1）窜究竟玻选择饮短跨弹还是浪长跨驶作为近主梁工？2）客如何动调整铸连续腹框架山的端六跨才戒更有烤利？3）撕如何役利用畜边支铜承的闪优势源来扩识大结杀构跨膀度？3.相4.效1珍柱网棉与主易、次披梁的再合理双布局结构逝布置重一方肾面要伤考虑系结构呼受力挖的合道理性捷，另愧一方首面还段要考择虑建瞎筑的百功能辩要求免。例1鲁：连竭续大押空间冰建筑欣往往铃要求符主、执次梁祝所占古结构枪空间沉最小给。这名就要炉求通宇过调厦整主沿、次酷梁的佣跨度摇，最穴好做凭到主相、次刊梁的争截面尾高度买相同季。从案结构贡受力捏要求队还应养将主段梁的广变形浴控制纹在次逝梁的歌1/摆2～晨1/字3。柱网雨亦设樱