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

許佳強

（福建省閩武建筑設(shè)計院有限公司）

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體物來組成，建筑業(yè)稱之為建筑構(gòu)配件。諸如住宅小區(qū)、學校、醫(yī)院、商場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，一般高層建筑對抗風抗震的要求標準會更高，這就要求結(jié)構(gòu)與建筑專業(yè)的滲透性、關(guān)連性更強。

2 民用建筑設(shè)計中結(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，所以在建筑師進行民用建筑方案設(shè)計時，應(yīng)當和結(jié)構(gòu)工程師共同進行，聽取結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)力學原理提出的結(jié)構(gòu)選型、抗風、抗震的專業(yè)性建議，保證建筑方案從設(shè)計階段就能夠?qū)F(xiàn)代新的建筑理念體現(xiàn)出來，融入新的建筑元素[2]，不但要設(shè)計出符合社會經(jīng)濟發(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、類型的選擇問題，給出的建議要滿足構(gòu)件的對稱性、均勻性，又要保證荷載路線的簡潔性以及絕對的結(jié)構(gòu)剛度需求，更要將抗震、抗風的需求考慮在內(nèi)；并且根據(jù)建筑工程師的設(shè)計理念、設(shè)計方向，合理的進行結(jié)構(gòu)預(yù)算，計算出柱網(wǎng)的大概尺寸，根據(jù)力學原理將抗側(cè)力構(gòu)件的準確位置標出，并且計算出所需構(gòu)件的數(shù)量，從力學原理出發(fā)給出建筑所能承受的最完美的高度建議，并且計算出建筑平面進行設(shè)縫分成若干個獨立單元的可行性。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行建筑平面圖繪制時將所有比例更加準確的表示出來。當然結(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)計理念之上，保證建筑工程的設(shè)計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限制建筑工程師的設(shè)計思路。

2.2 民用建筑設(shè)計中的技術(shù)設(shè)計階段

進行到技術(shù)設(shè)計階段，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[3]方案來進行整體的結(jié)構(gòu)布置。首先計算出每個截面的詳細尺寸和受力承度以及所需要的混凝土強度，將整理出來的詳細數(shù)據(jù)準確地輸入到專業(yè)的建筑程序當中如caitia這樣的軟件，借助專業(yè)化的軟件程序進行再次核準，電腦程序給出的結(jié)果要和相關(guān)的結(jié)構(gòu)標準進行對比，看鋼筋的配比值、各部位構(gòu)件的受力值、整個結(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)標準，如不符合則要找出原因所在，檢查是在進行計算過程中出現(xiàn)了錯誤，還是輸入錯誤，如果都沒有失誤，則需要和建筑工程師商量，共同拿出修改方案再次進行計算核準。因為建筑設(shè)計和構(gòu)件設(shè)計是相輔相成的，根據(jù)技術(shù)要求需要進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)計方案的完整性。針對建筑方案進行計算核準只是建筑技術(shù)設(shè)計階段的一部分，在確定了建筑方案的結(jié)構(gòu)形式之后還要根據(jù)建筑地的實質(zhì)條件結(jié)合建筑方案進行第二步的技術(shù)設(shè)定，即地基的構(gòu)建技術(shù)。由于各個地方的地理環(huán)境不同，在進行該技術(shù)設(shè)定時技術(shù)工程師和建筑工程師一定要一同進行實地考察，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，掌握詳細的情況，才能保證基坑深度、寬度的科學合理性[4]，才能設(shè)定出最經(jīng)濟、環(huán)保的基坑挖掘方案，做出最安全、合理的邊坡支護方案以及防水、降水方案，以保證建筑方案的完整性。在進行技術(shù)設(shè)計階段結(jié)構(gòu)工程師一定要注意和建筑工程師進行及時的交流溝通，及時通報各種數(shù)據(jù)、結(jié)果，并進行探討，及時將建筑設(shè)計方案中不合理的地方及時加以修改，通過結(jié)構(gòu)布置的準確性、嚴謹性、安全性來突顯建筑設(shè)計方案的完整性，而建筑設(shè)計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)計中的施工圖設(shè)計階段

在建筑方案通過審核、批準之后，就進入了施工圖設(shè)計的階段。而這一階段遇到最多的問題就是園林綠化問題、消防問題、人防問題，最終都會導致建筑方案需要進入修改完善階段[5]。到了這個階段，建筑工程師更需要結(jié)構(gòu)工程師地配合與幫助，如建筑方案需要進行整體修改，那么就等同于回到了初步設(shè)計階段，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)計要求結(jié)構(gòu)工程師對于設(shè)計條件必須掌握的非常詳細、準確，設(shè)計條件包含：①室內(nèi)外地坪的高度與差距，是進行基坑深度設(shè)計、地下室頂板標高設(shè)計和承重力計算的依據(jù)。②樓層結(jié)構(gòu)的標準高度和建筑標準高度之間的關(guān)系，是進行計算建筑面層所承重力和支承梁截面高度設(shè)計的依據(jù)。③樓層的結(jié)構(gòu)布置需要詳細掌握整個樓層使用功能的分布情況、孔洞位置和尺寸。④在進行樓面荷載設(shè)計和計算吊裝井的尺寸時需要掌握設(shè)備用房的位置以及設(shè)備的外尺寸和重量。⑤在進行樓梯的結(jié)構(gòu)形式確定時需要準確的樓梯編號和詳細準確的尺寸。⑥在確定電梯頂標高及承臺形式和深度基礎(chǔ)時需要了解電梯地坑的深度消防梯集水坑的位置。⑦在確定自動梯的支承條件時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在進行地下車庫設(shè)計時，需要參考車道的坡長、出入口的高度來決定做不做反梁設(shè)計。⑨需要掌握居住房屋內(nèi)的各房間位置以及形式來確定下臥及填充料的荷載。⑩掌握詳細的屋面坡度。11○掌握天棚吊頂?shù)脑敿毲闆r。12○掌握門窗的詳細尺寸。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情況及數(shù)據(jù)之后，要認真對比研究，如果符合技術(shù)要求就予以接受，如果不符合力學原理的技術(shù)要求就要及時和相關(guān)人員進行溝通，制定出整改方案，以保證建筑設(shè)計方案的合理性和完整性。

3 結(jié)語

在民用建筑設(shè)計中結(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)計的可行性，建筑設(shè)計的完整性、整體性彰顯了結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性、安全性。在進行建筑方案設(shè)計的過程中建筑工程師和結(jié)構(gòu)工程師要相互配合、及時溝通，才能設(shè)計出一個完美的建筑方案。