建筑结构设计常见问题

 

 

 

     

一．概念设计

        1．结构设计中为什么要强调概念设计？

        我们在结构设计中强调概念设计，就是要求建筑师和结构工程师在建筑设计中应特别重视规范和规程中有
关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷入只凭计算的误区。若结构严重不规则，整体性差，则仅按目前的结
构设计水平，难以保证结构的抗震和抗风性能，尤其是抗震性能。
          而在高层建筑抗震设计中，更要非常重视概念设计。这是因为高层建筑结构的复杂性，发生地震时地震动
的不规则性，人们对地震时结构响应认识的局限性以及其它不可预测的因素，致使设计计算结果可能和实际相
差较大，甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。
        因此在设计中，虽然分析计算是必须的，也是设计的重要依据。但仅此往往不能满足结构安全性和可靠性的
要求，不能达到预期的设计目标，还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。概念设计是通过无数的事故分析，历年来国内外震害分析和模拟试验的定量定性分析以及长期以来国内外的
设计与使用经验分析和归纳总结出来的。而概念设计所要求的原则、规定和方法，往往都是基础性、整体性和全局
性以及关键性的，有些概念设计的要求，为整个设计设置了两道防线，保证了建筑物的安全可靠。

        2．做好概念设计应掌握哪些方面知识？

        概念设计是结构设计人员运用所掌握的知识和经验，从宏观上决定结构设计中的基本问题，要做好概念设
计，应掌握以下各方面的内容：结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情
况、有无抗震设防等选择合理的结构类型；竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点；竖向荷载、
风荷载及地震作用的传递途径；结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环节；建筑结构的整体
性，承载力和刚度在平面内及沿高度均匀分布，避免突变和应力集中；

 预估和控制各类结构及构件塑性铰区可

能出现的部位和范围；抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构并具有多道防线；地基变形对上部结构的影响 ，
地基基础与上部结构协同工作的可能性；各类结构材料的特性及其受温度变化的影响；非结构性部件对主体结
构抗震产生的有利和不利影响，要协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠性。

        3．结构抗震概念设计的基本原则是什么？

        结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位，地震
能量的耗散如果仅集中在极少数的薄弱部位，将导致结构过早破坏。现有抗震设计方法的前提之一是假定整个结
构都能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下，才能以多遇地震作用进行结构计算和构件设计并加以构造措施 ，
或采用动力时程分析进行验算，试图达到罕遇地震作用下结构不倒塌的目标，所以结构抗震概念设计的基本原
则是：
            （1）结构的简单性
        结构简单是指结构在抗震作用下具有直接和明确的传力途径，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄
弱部位出现都易于把握，对结构抗震性能的估计也比较可靠。
            （2）结构的规则性和均匀性
                

① 沿建筑物竖向，建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度、承载能力和传力途径的突变，以限制结构

在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位，这些部分将产生过大的应力集中或过大的变形。容易导
致结构过早的倒塌。
                

② 建筑平面比较规则。平面内结构布置比较均匀，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。建筑平面规则，结构布置均匀，
有利于防止薄弱的子结构过早破坏和倒塌，使地震作用能在各子结构之间重分布，增加结构的自由度数量，发
挥整个结构耗散地震能量的作用。
            （3）结构的刚度和抗震能力
                

① 水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常可使结构沿平面上两个