作者：夏卓文            來源：智和結構

智和事務所——結構專家

專注結構優化20年

方案階段的結構概念設計

方案階段，結構專業往往只寫了一個方案說明，方案說明里面的內容都是格式化的，稍為改下參數了事。這樣的結果往往是到施工圖開始或者開始一段時間以后，才發現結構有重大問題，需要重新調整方案，這樣，對整個項目的周期影響非常大，也引起了其他專業的重復勞動。

復雜的方案，有些工程師會對項目建模計算，然后看看指標是否滿足規范，看看是否超筋；假如指標不滿足，就會覺得好大的事情，然后跟方案的大師們匯報問題，調整方案繼續計算。直到所謂的指標能夠滿足規范為止。

通過軟件分析來判斷建筑物是否可行或者是否合理，這個方法往往會帶來很大的工作量，因為方案的不確定性非常大，嘗試好多種方案才能最后落地是常有的事情。最大問題是在前期計算的時候，有很多不精確性的因素，或者建模比較粗糙，很有可能導致我們錯誤判斷。因此，我們認為，加強結構概念的培養，用結構概念來判斷方案的可行性會更加靠譜。

那么，結構專業應該在方案階段做好什么事情呢？筆者認為做好以下四點比較關鍵：

1、如果方案最終定案，結構是否可以成立了？

2、業主對建設周期是否有要求，這個結構體系能不能在甲方要求的周期內完成設計施工，并交付使用？

3、業主對經濟性是否有要求？是不是限額設計？完成這樣的方案所付出的代價業主是否可以接受？

4、是否有特殊材料？特殊工藝？當地有沒有相應的技術能力完成？（高強度混凝土、高強鋼筋、特殊結構、施工機械等）

第2、3、4點要求有比較豐富的知識面，我們重點論述如何能做好第1點。

重力作用下的整體假定

我們假定建筑本身成為一個剛體，這個剛體內部不會在任何部位被破壞。

這個剛體是有質量的，收到地球的引力以后，剛體本身是否穩定，如果剛體本身穩定（如上圖），則建筑物整體上是成立的，而且經濟性比較好，反之，我們給出結論就是建筑物方案不成立或者需要花很大代價才能成立，如CCTV大樓，50多億可以滿足正常建筑功能的情況下，花了200多億才得以實現。

重力作用下的局部作用

事實上，建筑物不是一個剛體，而是由各種結構構件共同組成的，在正常使用過程中，我們應該保證每個構件不被破壞。對于平常的一些結構體，我們比較容易可以判斷出構件的安全性跟合理性。（如下圖）

對于一些非常規的建筑，我們就需要由敏銳的結構嗅覺，首先需要快速判斷哪里是非常規的結構（發現問題），這種結構難點在哪里？會對方案效果和建筑功能帶來什么影響？（分析問題），最終采用什么結構方案來解決才是最優的方案？（解決問題）

水平作用下的結構

建筑物不但受到重力的作用，還要受到地震，臺風等側向力的作用：

建筑物所處的地方不同，所受到的水平力就會完全不同。結構方案也應該對應的采用不同的措施。因此，我們務必先了解清楚建筑物所經受的水平力，然后調整建筑物的結構體系，跟方案大師們交流建筑形態跟結構構件的變化，最終用最經濟、最直接的方式提供恰當的，能夠與水平力相抗衡的結構剛度。

一些經驗之談

結構概念一詞比較宏觀，就像武學里面的太極，沒有任何的套路招式，要應用自如并不容易。對于一些結構概念不是很強的結構師，可以先關注一些參數，譬如是否超高？是否超限？高寬比是否過大？長寬比是否過大？是否存在薄弱層？剛度能否滿足需求等等，在實際工程中不斷探索，慢慢提高自己的結構概念。

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未完待續....

注：本文來自于深圳市智和建筑工程設計事務所，版權歸原作者所有。