摘要：介紹了概念設(shè)計(jì)在整個(gè)房屋抗震設(shè)計(jì)中的重要性和主要思想及其和結(jié)構(gòu)計(jì)算之間的關(guān)系，對它們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)作做簡單探討。
　　關(guān)鍵詞：概念設(shè)計(jì)
　　
　　1概念設(shè)計(jì)概述
　　概念是在頭腦中形成的反映對象本質(zhì)屬性的思維形式，它是將所感知事物的共同本質(zhì)特點(diǎn)抽象出來加以概括而形成。其實(shí)概念設(shè)計(jì)是伴隨設(shè)計(jì)的產(chǎn)生而產(chǎn)生的。我們知道框架結(jié)構(gòu)的荷載是由板傳到梁，由梁傳到柱，再由柱傳到基礎(chǔ),最后由基礎(chǔ)傳到地基。有了這個(gè)基本概念，我們才可能進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果僅僅按照規(guī)范和一般的抗震程序來進(jìn)行設(shè)計(jì)，要使建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)得以符合“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全使用”的原則是困難的。因此，我們必須把重點(diǎn)放在如何針對不同的建筑空間及環(huán)境要求，優(yōu)化選擇結(jié)構(gòu)的整體方案上。這就是我們所要說的建筑結(jié)構(gòu)抗震方案設(shè)計(jì)中的“概念設(shè)計(jì)”
　　所謂的概念設(shè)計(jì)一般是指不經(jīng)過計(jì)算，尤其在難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)關(guān)系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從總體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的近似估算方法，可以在建筑抗震設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。這種方法雖有一定誤差，但它概念清楚、定性準(zhǔn)確、手算簡單快捷，能很快選擇出最佳方案和確定主要構(gòu)件的基本尺寸大小。同時(shí)，也判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。在建筑結(jié)構(gòu)方案抗震設(shè)計(jì)中運(yùn)用“概念設(shè)計(jì)”的思想，要求結(jié)構(gòu)工程師不僅僅能精確地計(jì)算分析一個(gè)已經(jīng)給定的分體系或構(gòu)件，更重要的是要能夠?qū)�結(jié)構(gòu)總體系的承載能力和性能，以及總體系與各基本分體系（或構(gòu)件）之間的力學(xué)關(guān)系有透徹的認(rèn)識，從而運(yùn)用整體概念去考慮總體結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
　　2民用建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的主要思想
　　概括地說，一個(gè)有利于抗震的建筑，首先必須有一個(gè)有利于抗震的建筑場地，它的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有盡可能規(guī)則的平立面；結(jié)構(gòu)體系具有合理而不間斷的傳力途徑；同時(shí)應(yīng)確保結(jié)構(gòu)的整體性，受到地震作用的時(shí)候構(gòu)件能夠共同工作，按我們設(shè)計(jì)的要求達(dá)到極限狀態(tài)；構(gòu)件的破壞具有一定的先后順序，必要的時(shí)候犧牲次要的結(jié)構(gòu)來消耗地震能量，以保護(hù)主要結(jié)構(gòu)，使人的生命和財(cái)產(chǎn)的損失降低到最小的程度。我們都知道，萬丈高樓從地起。建筑物能否有效的抵抗地震破壞，首先需要有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)，因此，我們在選擇建筑場地的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對抗震有利、不利和危險(xiǎn)地段作出綜合評價(jià)。對不利地段，應(yīng)提出避開要求；當(dāng)無法避開時(shí)應(yīng)采取有效措施；不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑。地震除了直接造成結(jié)構(gòu)破壞以外，還可能引起地表的錯(cuò)動與地裂，地基土的不均勻沉降，滑坡和粉、砂土液化等，造成建筑物的間接破壞。一個(gè)好的建筑場地，不僅能使建筑物有效地抵抗地震的破壞，而且還能減少投資，降低成本。
　　抗震概念設(shè)計(jì)不是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員所能完全包辦的，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)具備一定的抗震知識。但由于專業(yè)分工不同，結(jié)構(gòu)工程師往往會比建筑師更注重分析地震作用，所以，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)利用自己所掌握的知識，協(xié)助建筑方案設(shè)計(jì)人員對建筑物平立面進(jìn)行合理的調(diào)整，使之既功能齊全，美觀大方，符合建筑設(shè)計(jì)的要求，又能使結(jié)構(gòu)盡量規(guī)則，符合抗震設(shè)計(jì)的要求。具體的說，就是要求建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面宜規(guī)則、對稱，并具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。
　　建筑結(jié)構(gòu)確定以后，還應(yīng)該合理的選擇結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)人員應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料和施工等因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和使用條件綜合比較確定結(jié)構(gòu)體系。新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）要求結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途經(jīng)，使設(shè)計(jì)人員更容易掌握和控制結(jié)構(gòu)所受的地震作用，更容易發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的錯(cuò)誤；在抗震設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)正確分析力的傳遞途徑，合理的分配調(diào)整內(nèi)力，加強(qiáng)容易遭受地震破壞的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗震能力，避免部分結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓�荷載的承載能力；應(yīng)具備必要的抗震承載能力，良好的變形能力和消耗抗震能量的能力，這樣利用結(jié)構(gòu)的變形消耗掉部分地震的能量，可以大大減輕地震作用對結(jié)構(gòu)的破壞；宜有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。薄弱部位是抗震能力最弱的地方，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)使該部位的實(shí)際承載力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性承載力之比在總體上保持一個(gè)相對均勻的變化，避免由于內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中，同時(shí)還要防止加強(qiáng)局部而忽視整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度的協(xié)調(diào)，使它有足夠的變形能力又不發(fā)生薄弱部位的轉(zhuǎn)移；宜有多道抗震防線。在很多情況下，由于地震作用的不確定性和反復(fù)性，地震破壞是不可避免的，適當(dāng)處理構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系,使其形成多道防線,是增加結(jié)構(gòu)抗震能力的重要措施。
　　概念設(shè)計(jì)不同于簡單的結(jié)構(gòu)計(jì)算，不可能死套規(guī)范，但它對整個(gè)建筑物的抗震性能起著決定性的作用，進(jìn)而會影響工程的造價(jià)和施工的難易程度，因此我們必須重視它。當(dāng)然，強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要并不是結(jié)構(gòu)計(jì)算就不重要，計(jì)算結(jié)果的滿足是結(jié)構(gòu)安全的保證。我們強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)，是為了讓建筑物能更合理、更有效地抵抗地震作用，用最低的成本，設(shè)計(jì)出更為安全的建筑。
　　3概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算關(guān)系
　　新修訂的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）開始強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)。因?yàn)殡S著社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑物隨著人口的增加越做越密集，物資財(cái)富的積累也越來越多。而且，我們的房子越做越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，如果發(fā)生地震災(zāi)害，對我們所造成的損失也會越來越大。然而隨著計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中越來越廣泛地應(yīng)用，很多設(shè)計(jì)人員越來越迷信計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果，而不注重結(jié)構(gòu)的整體分析，好象計(jì)算結(jié)果滿足要求了，這個(gè)建筑物就安全了，如果不滿足，就拼命加大配筋和斷面（如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），結(jié)果梁越做越大，柱越做越肥，這樣做的結(jié)果，不僅造成很大的浪費(fèi)，而且簡單地加大單個(gè)構(gòu)件往往改變了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力分配，不能確保結(jié)構(gòu)安全。這種教訓(xùn)是很多的，比如在1976年唐山地震中，天津第二毛紡廠三層的框架廠房因偏重于局部構(gòu)部件的加固，沒有重視對結(jié)構(gòu)總體抗震性能的分析，造成不合理的加固使抗震薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移而倒塌。因此，一個(gè)只會計(jì)算而不會分析的結(jié)構(gòu)工程師不是一個(gè)稱職的結(jié)構(gòu)工程師,只迷信計(jì)算結(jié)果而不注重概念設(shè)計(jì)，甚至有可能把能夠避免或能減少損失的自然災(zāi)害變成成實(shí)際人為的災(zāi)害。地震災(zāi)害是比較常見的自然災(zāi)害，也是破壞力很大的自然災(zāi)害，設(shè)計(jì)什么樣的結(jié)構(gòu)最利于抗震，作為一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該有一個(gè)清醒的概念。
　　5總結(jié)
　　隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和抗震技術(shù)也提出了更高的要求。發(fā)展先進(jìn)計(jì)算理論,加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,加快新型高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與應(yīng)用,使建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)是當(dāng)務(wù)之急。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法，可以在建筑抗震設(shè)計(jì)的方案階段就迅速有效地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，從而使方案概念清晰和定性正確，避免在后期設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
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