摘 要：随着生活水平的提高，人们对建筑需求也变得非常丰富，对建筑结构设计也提出了更高的要求。计算机结构分析软件的广泛应用，加强了设计师对建筑结构计算软件的依赖，但是实际经验及工程实践对建筑结构设计也非常重要，概念设计不仅体现在对建筑结构的充分理解，也是对结构工程师的综合设计能力的考验，概念设计反映了对建筑结构设计安全、适用、可靠、经济的深层次体现。本文探讨了建筑结构概念设计的概念与必要性，重点探讨了建筑结构概念设计的原则。
关键词：建筑结构；概念设计
1 前言
建筑结构的概念设计就是运用清晰的结构概念，不經数值计算，尤其在一些难以作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、实验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，对结构及计算结果进行正确的分析，并考虑结构实际受力状况与计算假设间的差异，对结构和构造进行设计，使建筑物受力更合理、安全、协调。
2 概念没计的概述
概念设计主要从两个方面对结构设计进行宏观控制[1]；一是在方案设计满足建筑要求的前提下，从宏观的角度考虑结构整体性及主要分体的相互协调关系，以此来从整体上来完成对建筑结构的总体规划与布置，有效管理与控制抗震细部方法等；二是在理论设计过程中综合考虑工程条件、计算理论、材料性能等各种因素对计算结果的影响，判断理论设计的准确性，并对一些工程中难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题，根据实际经验采用一些结构构造措施进行处理[2]。换句话说，概念设计是运用人的判断和思维能力，从宏观解决结构设计的基本问题。概念设计是一种思路，是一种定性的设计，它不以精确的力学分析为依据，而是对工程进行概括性的分析，制定设计目标，采取相应结构措施。具体到设计过程，就是根据特定的建筑空间和地理条件，结合建筑的功能要求，考虑结构安全、适用、经济、美观、施工方便等各种因素后，确定结构的总体方案，按照结构的破坏机理和破坏过程，灵活且能有意识地利用整体结构体系与基本杆件间的力学特性与关系、设计准则、工程现场实时的资源条件，全面合理地解决结构设计的基本问题。既要注意到总体布置的大原则，又要顾及到关键部位的细节，从根本上提高结构的可靠度。概念设计的目的是力求使设计方案安全、可靠、经济、合理，是一个优化的过程。
3 概念设计的必要性
概念设计是结构设计的基础，结构的概念设计在结构设计中占有重要的地位。首先，概念设计是设计思想的一种体现，它有意识的运用总体的概念来考虑建筑结构的设计，能有效的构思、分析并选择较好的结构设计方案；其次，概念设计体现了结构设计原则与设计的灵活性，在概念设计中，结构设计师一方面要遵守国家相应的规范法规，另一方面要根据实际情况及建筑物的布置等灵活运用，根据实际工作经验作出以下基本假设和简化；最后，概念设计能够弥补计算理论上存在的缺陷，拓宽结构设计的思路，保证结构的稳定性、经济性和施工的合理性。
结构设计的流程一般分为三个阶段：前期的方案选择、中期的结构计算及后期的施工图绘制。结构的概念设计是结构分析和设计的第一步，结构设计三个阶段都离不开科学的概念设计作指导。
（1）方案设计阶段。一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案，即选择一个切实可靠的结构形式和结构体系。在此阶段，设计者除了对建筑物的功能要求、地理环境、资金配备、材料供应、施工条件与水平等进行综合的分析，并与建筑、水电、设备等专业进行充分比较外，还要考虑结构内部的协同工作、结构抗震的构造设计、结构整体性能控制等问题，而后完成结构选型，确定结构方案，必要时还要对多个方案进行比较，择优选用。因此方案设计过程是不能借助于计算机或理论计算来实现的，它需要结构工程师综合应用其掌握的结构概念，在深入了解各类结构性能的基础上，有针对性地选择合理的结构方案。
（2）结构计算阶段。结构计算一般是通过计算机来完成的，因此结构工程师要把实际工程的结构形式转换成计算机能够识别的计算模型，并且要保证模型受力和变形的精确性，在此基础上结构工程师还应根据实际结构的工作状态，在全面了解程序软件的适用范围与技术条件后正确选择和使用结构设计软件，同时再用概念设计对电算结果进行科学分析，作出正确合理的判断。
（3）施工图绘制阶段。结构工程师通过计算机完成结构设计计算并对结果确认无误后，接着就是把计算结果用施工图的方式表现出来。他们要检查施工是否正确反映设计意图，是否满足结构整体稳定和各构件间协同工作的要求、结构抗震设计的要求、结构的材料利用率和经济适用的要求等。再根据相关规范做出构造措施，最终完成施工图设计。
4 概念设计的原则
（1）结构的简单性：指结构在地震及其他荷载作用下具有明确的和直接的传力途径，便于建立完整、准确的结构计算模型。
（2）结构的规则性和均匀性：建筑平面规则、平面内结构布置宜规则、对称、均匀、减少偏心，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。沿建筑物竖向的结构布置宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，避免刚度、承载能力和传力途径的突变，以限制结构在竖向第一楼层或少数几个楼层出现薄弱层，以致在这些部位因产生应力集中和过大的变形而使结构不安全。
（3）结构的刚度和抗震能力：结构布置应使结构平面在两个主轴方向均具有足够的刚度和抗震能力，同时还应具有抗扭转刚度和抵抗扭转振动的能力。框架结构应在纵横两个方向布置成双向刚接框架。
（4）结构的整体性：由于设计内力计算模型是建立在楼盖平面内刚度无限大的假定的基础上，设计应使楼盖系统有足够的平面内刚度和抗力，并与竖向结构有效连接，从而保证梁、板、柱、墙能共同协同工作。
（5）抗震建筑应尽可能设置多道抗震防线，并考虑第一防线被突破后，引起内力重分布的影响不至于使结构出现倒塌。
（6）结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能构件应具有较高的延性和适当的刚度，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
（7）合理控制结构的非弹性部位（塑性铰区）：掌握结构的屈服过程，实现合理的屈服机制。多高层钢筋混凝土房屋可以归纳为两类屈服机制：一种为总体机制，另一种为楼层机制，其他机制均可由这两种机制组合而成。典型的楼层机制表现为在水平力作用下仅竖向构件屈服，而横向构件处于弹性。总体机制则表现为所有横向构件屈服而竖向构件除根部外均处于弹性状态。
5 结语
运用概念设计方法，可以迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，同时帮助建筑师开拓或实现建筑物业所想要的空间形式及其使用、构造与形象功能，并以此为目标，与建筑师一起确定建筑的总体结构体系，并能明确总体结构体系分体结构体系的最优受力方案所得方案往往概念清晰、定性正确，避免了后期设计阶段一些不必要的烦琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，这也是判断汁算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。概念设计是结构设计的核心和灵魂，它统领结构设计的全过程，贯穿着设计工程师的知识水平和设计水平。运用结构概念设计从整体上把握结构的各项性能，这样才能对计算分析结果进行科学的判断、合理的应用。
参考文献：
[1] 高立人，王跃.结构设计的新思路——概念设计[J].工业建筑，1999（1）：20～21.