结构概念设计是指在建筑设计初期，通过对建筑功能、使用需求、环境条件、材料特性、施工工艺等多方面因素的综合分析，形成对建筑结构体系的基本构思和初步方案。这一阶段的设计重点在于确定结构的总体布局、主要受力体系、关键节点处理等，而非具体的细节设计。结构概念设计的目标是确保结构的安全性、经济性和美观性，同时为后续的详细设计和施工图设计提供指导。
案例分析
1. 项目背景
某城市计划建设一座30层的高层办公楼，建筑面积约5万平方米，建筑高度约120米。设计团队需要在满足功能需求的同时，确保结构的安全性和经济性。
2. 结构概念设计过程
2.1 初步分析
- 建筑功能：办公楼需要提供大面积的办公空间，同时要求灵活的布局和良好的采光。
- 环境条件：项目位于地震高发区，需要考虑抗震设计；同时，建筑高度较高，风荷载也是一个重要因素。
- 材料特性：考虑到高层建筑的自重和施工难度，钢筋混凝土和钢结构是主要的可选材料。
2.2 结构体系选择
- 框架结构：传统的框架结构适用于中低层建筑，但在高层建筑中，由于柱子和梁的尺寸会变得过大，影响使用空间。
- 剪力墙结构：剪力墙结构在抗侧力方面表现优异，适合高层建筑，但可能会影响内部空间的灵活性。
- 框架-剪力墙结构：结合了框架结构和剪力墙结构的优点，既能提供较大的使用空间，又能有效抵抗侧向力。
- 筒体结构：筒体结构在高层建筑中表现出色，尤其是核心筒结构，能够提供强大的抗侧力能力，同时内部空间灵活。
2.3 结构概念设计方案
- 核心筒结构：最终选择了核心筒结构作为主要结构体系。核心筒位于建筑中心，四周为办公空间，核心筒内布置电梯、楼梯和设备管道。
- 抗震设计：采用抗震设防烈度为8度的设计标准，核心筒采用钢筋混凝土结构，外围框架采用钢结构，以减轻自重。
- 风荷载设计：通过风洞试验确定风荷载，并在设计中考虑风振效应，确保结构在风荷载作用下的稳定性。
3. 概念设计的成果
- 结构布局：确定了核心筒的位置和尺寸，以及外围框架的布置。
- 主要受力体系：明确了核心筒和外围框架的受力关系，确定了关键节点的处理方式。
- 初步经济分析：通过初步估算，确定了结构方案的经济性，确保在预算范围内。
4. 后续设计
总结
结构概念设计是建筑设计中的关键环节，它决定了建筑结构的总体方向和基本框架。通过综合考虑多种因素，形成合理的结构方案，为后续的详细设计和施工提供坚实的基础。在上述案例中，通过选择核心筒结构，成功解决了高层办公楼在抗震、抗风和空间布局方面的挑战，体现了结构概念设计的重要性和实用性。