以結(jié)構(gòu)工程師的角度分析民用建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)與建筑的關(guān)系

許佳強(qiáng)

（福建省閩武建筑設(shè)計(jì)院有限公司）

1 民用建筑的概念

所謂民用建筑就是不屬于生產(chǎn)性的建筑，由不同的大小空間共同組合而成，而這些空間則由不同的實(shí)體物來(lái)組成，建筑業(yè)稱之為建筑構(gòu)配件。諸如住宅小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)等等建筑都屬于民用[1]建筑，基本上都是由地基、墻體、樓底層、電梯、步梯、屋頂、門窗等建筑構(gòu)配件組合而成。由于民用建筑的最終用途不盡相同，所以建筑造型、內(nèi)部構(gòu)造也是各不相同，一般高層建筑對(duì)抗風(fēng)抗震的要求標(biāo)準(zhǔn)會(huì)更高，這就要求結(jié)構(gòu)與建筑專業(yè)的滲透性、關(guān)連性更強(qiáng)。

2 民用建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)與建筑的關(guān)系

結(jié)構(gòu)與建筑有著密不可分的關(guān)系，結(jié)構(gòu)是生成建筑的基本依據(jù)，結(jié)構(gòu)的表達(dá)根本上就是獲得建筑的形式，而結(jié)構(gòu)的建造又是形式的回歸，所以兩者是相輔相成，不可或缺的。

2.1 民用建筑方案的設(shè)計(jì)階段

建筑的最終目的就是保證建筑物的安全性，所以在建筑師進(jìn)行民用建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)和結(jié)構(gòu)工程師共同進(jìn)行，聽取結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)力學(xué)原理提出的結(jié)構(gòu)選型、抗風(fēng)、抗震的專業(yè)性建議，保證建筑方案從設(shè)計(jì)階段就能夠?qū)F(xiàn)代新的建筑理念體現(xiàn)出來(lái)，融入新的建筑元素[2]，不但要設(shè)計(jì)出符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、滿足于大眾心理渴望的需要，更要符合建筑的安全性目的。結(jié)構(gòu)工程師要幫助建筑工程師解決結(jié)構(gòu)體系、類型的選擇問(wèn)題，給出的建議要滿足構(gòu)件的對(duì)稱性、均勻性，又要保證荷載路線的簡(jiǎn)潔性以及絕對(duì)的結(jié)構(gòu)剛度需求，更要將抗震、抗風(fēng)的需求考慮在內(nèi)；并且根據(jù)建筑工程師的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方向，合理的進(jìn)行結(jié)構(gòu)預(yù)算，計(jì)算出柱網(wǎng)的大概尺寸，根據(jù)力學(xué)原理將抗側(cè)力構(gòu)件的準(zhǔn)確位置標(biāo)出，并且計(jì)算出所需構(gòu)件的數(shù)量，從力學(xué)原理出發(fā)給出建筑所能承受的最完美的高度建議，并且計(jì)算出建筑平面進(jìn)行設(shè)縫分成若干個(gè)獨(dú)立單元的可行性。結(jié)構(gòu)工程師給出相關(guān)的數(shù)據(jù)以及建議可以幫助建筑工程在進(jìn)行建筑平面圖繪制時(shí)將所有比例更加準(zhǔn)確的表示出來(lái)。當(dāng)然結(jié)構(gòu)工程所給出的所有建議及數(shù)據(jù)都應(yīng)建立在建筑工程的設(shè)計(jì)理念之上，保證建筑工程的設(shè)計(jì)方案在大方向上是正確的，是可執(zhí)行的，不可因固有的建筑案例來(lái)限制建筑工程師的設(shè)計(jì)思路。

2.2 民用建筑設(shè)計(jì)中的技術(shù)設(shè)計(jì)階段

進(jìn)行到技術(shù)設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)工程師所要做的主要性工作便是根據(jù)建筑工程師所提出的設(shè)計(jì)[3]方案來(lái)進(jìn)行整體的結(jié)構(gòu)布置。首先計(jì)算出每個(gè)截面的詳細(xì)尺寸和受力承度以及所需要的混凝土強(qiáng)度，將整理出來(lái)的詳細(xì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地輸入到專業(yè)的建筑程序當(dāng)中如caitia這樣的軟件，借助專業(yè)化的軟件程序進(jìn)行再次核準(zhǔn)，電腦程序給出的結(jié)果要和相關(guān)的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，看鋼筋的配比值、各部位構(gòu)件的受力值、整個(gè)結(jié)構(gòu)的剪重值以及位移情況和自振周期數(shù)據(jù)是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如不符合則要找出原因所在，檢查是在進(jìn)行計(jì)算過(guò)程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤，還是輸入錯(cuò)誤，如果都沒(méi)有失誤，則需要和建筑工程師商量，共同拿出修改方案再次進(jìn)行計(jì)算核準(zhǔn)。因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)和構(gòu)件設(shè)計(jì)是相輔相成的，根據(jù)技術(shù)要求需要進(jìn)行修改的部分必須要由結(jié)構(gòu)工程師和建筑工程師共同商討完成，才能保證建筑設(shè)計(jì)方案的完整性。針對(duì)建筑方案進(jìn)行計(jì)算核準(zhǔn)只是建筑技術(shù)設(shè)計(jì)階段的一部分，在確定了建筑方案的結(jié)構(gòu)形式之后還要根據(jù)建筑地的實(shí)質(zhì)條件結(jié)合建筑方案進(jìn)行第二步的技術(shù)設(shè)定，即地基的構(gòu)建技術(shù)。由于各個(gè)地方的地理環(huán)境不同，在進(jìn)行該技術(shù)設(shè)定時(shí)技術(shù)工程師和建筑工程師一定要一同進(jìn)行實(shí)地考察，將建筑所在地的周邊環(huán)境、周邊建筑物、土質(zhì)及含水率、地下水位、水源的距離等等因素都要調(diào)查、取證，掌握詳細(xì)的情況，才能保證基坑深度、寬度的科學(xué)合理性[4]，才能設(shè)定出最經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的基坑挖掘方案，做出最安全、合理的邊坡支護(hù)方案以及防水、降水方案，以保證建筑方案的完整性。在進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)工程師一定要注意和建筑工程師進(jìn)行及時(shí)的交流溝通，及時(shí)通報(bào)各種數(shù)據(jù)、結(jié)果，并進(jìn)行探討，及時(shí)將建筑設(shè)計(jì)方案中不合理的地方及時(shí)加以修改，通過(guò)結(jié)構(gòu)布置的準(zhǔn)確性、嚴(yán)謹(jǐn)性、安全性來(lái)突顯建筑設(shè)計(jì)方案的完整性，而建筑設(shè)計(jì)方案的完整性更加展示了結(jié)構(gòu)布置的整體性。由此更加突顯了建筑和結(jié)構(gòu)兩者緊密相聯(lián)、缺一不可的關(guān)系。

2.3 民用建筑設(shè)計(jì)中的施工圖設(shè)計(jì)階段

在建筑方案通過(guò)審核、批準(zhǔn)之后，就進(jìn)入了施工圖設(shè)計(jì)的階段。而這一階段遇到最多的問(wèn)題就是園林綠化問(wèn)題、消防問(wèn)題、人防問(wèn)題，最終都會(huì)導(dǎo)致建筑方案需要進(jìn)入修改完善階段[5]。到了這個(gè)階段，建筑工程師更需要結(jié)構(gòu)工程師地配合與幫助，如建筑方案需要進(jìn)行整體修改，那么就等同于回到了初步設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)工程師就要重新給出結(jié)構(gòu)形式的建議方案；如果只是需要進(jìn)行局部的調(diào)整，就需要結(jié)構(gòu)工程給出技術(shù)參考。

施工圖的設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)工程師對(duì)于設(shè)計(jì)條件必須掌握的非常詳細(xì)、準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)條件包含：①室內(nèi)外地坪的高度與差距，是進(jìn)行基坑深度設(shè)計(jì)、地下室頂板標(biāo)高設(shè)計(jì)和承重力計(jì)算的依據(jù)。②樓層結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)高度和建筑標(biāo)準(zhǔn)高度之間的關(guān)系，是進(jìn)行計(jì)算建筑面層所承重力和支承梁截面高度設(shè)計(jì)的依據(jù)。③樓層的結(jié)構(gòu)布置需要詳細(xì)掌握整個(gè)樓層使用功能的分布情況、孔洞位置和尺寸。④在進(jìn)行樓面荷載設(shè)計(jì)和計(jì)算吊裝井的尺寸時(shí)需要掌握設(shè)備用房的位置以及設(shè)備的外尺寸和重量。⑤在進(jìn)行樓梯的結(jié)構(gòu)形式確定時(shí)需要準(zhǔn)確的樓梯編號(hào)和詳細(xì)準(zhǔn)確的尺寸。⑥在確定電梯頂標(biāo)高及承臺(tái)形式和深度基礎(chǔ)時(shí)需要了解電梯地坑的深度消防梯集水坑的位置。⑦在確定自動(dòng)梯的支承條件時(shí)需要參考其平面位置和尺寸以及起始梯坑的平面尺寸和深度。⑧在進(jìn)行地下車庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要參考車道的坡長(zhǎng)、出入口的高度來(lái)決定做不做反梁設(shè)計(jì)。⑨需要掌握居住房屋內(nèi)的各房間位置以及形式來(lái)確定下臥及填充料的荷載。⑩掌握詳細(xì)的屋面坡度。11○掌握天棚吊頂?shù)脑敿?xì)情況。12○掌握門窗的詳細(xì)尺寸。13○了解用于外墻裝飾的材料。14○了解室內(nèi)隔墻的詳細(xì)情況。15○掌握所有設(shè)備的管道穿行[6]。結(jié)構(gòu)工程師在掌握了上述條件的詳細(xì)情況及數(shù)據(jù)之后，要認(rèn)真對(duì)比研究，如果符合技術(shù)要求就予以接受，如果不符合力學(xué)原理的技術(shù)要求就要及時(shí)和相關(guān)人員進(jìn)行溝通，制定出整改方案，以保證建筑設(shè)計(jì)方案的合理性和完整性。

3 結(jié)語(yǔ)

在民用建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)與建筑的關(guān)系是密不可分的，結(jié)構(gòu)形式的專業(yè)性支撐著建筑設(shè)計(jì)的可行性，建筑設(shè)計(jì)的完整性、整體性彰顯了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、安全性。在進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中建筑工程師和結(jié)構(gòu)工程師要相互配合、及時(shí)溝通，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)完美的建筑方案。