结构大讲堂——结构概念（二）（原创）

作者：夏卓文            来源：智和结构

智和事务所——结构专家

专注结构优化20年

方案阶段的结构概念设计

方案阶段，结构专业往往只写了一个方案说明，方案说明里面的内容都是格式化的，稍为改下参数了事。这样的结果往往是到施工图开始或者开始一段时间以后，才发现结构有重大问题，需要重新调整方案，这样，对整个项目的周期影响非常大，也引起了其他专业的重复劳动。

复杂的方案，有些工程师会对项目建模计算，然后看看指标是否满足规范，看看是否超筋；假如指标不满足，就会觉得好大的事情，然后跟方案的大师们汇报问题，调整方案继续计算。直到所谓的指标能够满足规范为止。

通过软件分析来判断建筑物是否可行或者是否合理，这个方法往往会带来很大的工作量，因为方案的不确定性非常大，尝试好多种方案才能最后落地是常有的事情。最大问题是在前期计算的时候，有很多不精确性的因素，或者建模比较粗糙，很有可能导致我们错误判断。因此，我们认为，加强结构概念的培养，用结构概念来判断方案的可行性会更加靠谱。

那么，结构专业应该在方案阶段做好什么事情呢？笔者认为做好以下四点比较关键：

1、如果方案最终定案，结构是否可以成立了？

2、业主对建设周期是否有要求，这个结构体系能不能在甲方要求的周期内完成设计施工，并交付使用？

3、业主对经济性是否有要求？是不是限额设计？完成这样的方案所付出的代价业主是否可以接受？

4、是否有特殊材料？特殊工艺？当地有没有相应的技术能力完成？（高强度混凝土、高强钢筋、特殊结构、施工机械等）

第2、3、4点要求有比较丰富的知识面，我们重点论述如何能做好第1点。

重力作用下的整体假定

我们假定建筑本身成为一个刚体，这个刚体内部不会在任何部位被破坏。

这个刚体是有质量的，收到地球的引力以后，刚体本身是否稳定，如果刚体本身稳定（如上图），则建筑物整体上是成立的，而且经济性比较好，反之，我们给出结论就是建筑物方案不成立或者需要花很大代价才能成立，如CCTV大楼，50多亿可以满足正常建筑功能的情况下，花了200多亿才得以实现。

重力作用下的局部作用

事实上，建筑物不是一个刚体，而是由各种结构构件共同组成的，在正常使用过程中，我们应该保证每个构件不被破坏。对于平常的一些结构体，我们比较容易可以判断出构件的安全性跟合理性。（如下图）

对于一些非常规的建筑，我们就需要由敏锐的结构嗅觉，首先需要快速判断哪里是非常规的结构（发现问题），这种结构难点在哪里？会对方案效果和建筑功能带来什么影响？（分析问题），最终采用什么结构方案来解决才是最优的方案？（解决问题）

水平作用下的结构

建筑物不但受到重力的作用，还要受到地震，台风等侧向力的作用：

建筑物所处的地方不同，所受到的水平力就会完全不同。结构方案也应该对应的采用不同的措施。因此，我们务必先了解清楚建筑物所经受的水平力，然后调整建筑物的结构体系，跟方案大师们交流建筑形态跟结构构件的变化，最终用最经济、最直接的方式提供恰当的，能够与水平力相抗衡的结构刚度。

一些经验之谈

结构概念一词比较宏观，就像武学里面的太极，没有任何的套路招式，要应用自如并不容易。对于一些结构概念不是很强的结构师，可以先关注一些参数，譬如是否超高？是否超限？高宽比是否过大？长宽比是否过大？是否存在薄弱层？刚度能否满足需求等等，在实际工程中不断探索，慢慢提高自己的结构概念。

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未完待续....

注：本文来自于深圳市智和建筑工程设计事务所，版权归原作者所有。