論建筑設計與結(jié)構(gòu)設計的共生互補

1、論建筑設計與結(jié)構(gòu)設計的共生互補    摘要：本文通過對建筑設計與結(jié)構(gòu)設計的區(qū)別、聯(lián)系的探討，闡述了建筑設計與結(jié)構(gòu)設計相結(jié)合的實踐性。 關(guān)鍵詞：建筑設計，結(jié)構(gòu)設計，關(guān)系，建議 Abstract: based on the design and structure design of the difference, relationship, this paper expounds the architectural design and structure design of combined with practice. Keywords: archit

2、ectural design, structure design, relationship, the proposal 中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號： 1、引言 隨著建筑科學技術(shù)的發(fā)展，專業(yè)化程度越高，一個優(yōu)秀的工程設計是建筑設計和結(jié)構(gòu)設計的有機結(jié)合。要設計出既要滿足建筑美觀，造型優(yōu)美，又要使結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟、合理的建筑物是每個建筑師與結(jié)構(gòu)師都必須關(guān)注的問題。所以，建筑設計與結(jié)構(gòu)設計相互配合、緊密聯(lián)系是關(guān)鍵所在。 2、建筑設計與結(jié)構(gòu)設計的概念界定 2、1建筑設計 建筑設計是指建筑物在建造之前，設計者按照建設任務，把施工過程和使用過程中所存在的或可能發(fā)生的問題，事先作好通盤的設想

3、，擬定好解決這些問題的辦法、方案，用圖紙和文件表達出來。作為備料、施工組織工作和各工種在制作、建造工作中互相配合協(xié)作的共同依據(jù)。便于整個工程得以在預定的投資限額范圍內(nèi)，按照周密考慮的預定方案，統(tǒng)一步調(diào)，順利進行 。并使建成的建筑物充分滿足使用者和社會所期望的各種要求。建筑設計工作的全過程分為幾個工作階段：搜集資料、初步方案、初步設計、技術(shù)設計施工圖和詳圖等，循序進行，這就是基本的設計程序。 廣義的建筑設計是指設計一個建筑物或建筑群所要做的全部工作。由于科學技術(shù)的發(fā)展，在建筑上利用各種科學技術(shù)的成果越來越廣泛深入，設計工作常涉及建筑學、結(jié)構(gòu)學以及給水、排水，供暖、空氣調(diào)節(jié)、電氣、煤氣、消防、防火

4、、自動化控制管理、建筑聲學、建筑光學、建筑熱工學、工程估算，園林綠化等方面的知識，需要各種科學技術(shù)人員的密切協(xié)作。但通常所說的建筑設計，是指“建筑學”范圍內(nèi)的工作。它所要解決的問題，包括建筑物內(nèi)部各種使用功能和使用空間的合理安排，建筑物與周圍環(huán)境、與各種外部條件的協(xié)調(diào)配合，內(nèi)部和外表的藝術(shù)效果，各個細部的構(gòu)造方式，建筑與結(jié)構(gòu)、建筑與各種設備等相關(guān)技術(shù)的綜合協(xié)調(diào)，以及如何以更少的材料、更少的勞動力、更少的投資、更少的時間來實現(xiàn)上述各種要求。其最終目的是使建筑物做到適用、經(jīng)濟、堅固、美觀。以建筑學作為專業(yè)，擅長建筑設計的專家稱為建筑師。建筑師除了精通建筑學專業(yè)，做好本專業(yè)工作之外，還要善于綜合各種

5、有關(guān)專業(yè)提出的要求，正確地解決設計與各個技術(shù)工種之間的矛盾。 2、2結(jié)構(gòu)設計 結(jié)構(gòu)設計，即：建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)設計，一般包括上部結(jié)構(gòu)設計和基礎(chǔ)設計。 上部結(jié)構(gòu)設計主要內(nèi)容及步驟：（1）根據(jù)建筑設計來確定結(jié)構(gòu)體系、確定結(jié)構(gòu)主要材料；（2）結(jié)構(gòu)平面布置；（3）初步選用材料類型、強度等級等，根據(jù)經(jīng)驗初步確定構(gòu)件的截面尺寸；（4）結(jié)構(gòu)荷載計算及各種荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析；（5）荷載效應組合；（6）構(gòu)件的截面設計。此外還包括某必要些構(gòu)造措施。需要依據(jù)結(jié)構(gòu)專業(yè)相關(guān)規(guī)范、圖集等。 基礎(chǔ)設計：（1）根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告、上部結(jié)構(gòu)類型及上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應和當?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)水平及材料供應情況確定基礎(chǔ)的形式，材

6、料強度等級，一般有淺基礎(chǔ)（如：獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等）和深基礎(chǔ)（如：樁基）；（2）基礎(chǔ)底面積的確定及地基承載力驗算；（3）基礎(chǔ)內(nèi)力計算及配筋計算。（4）考慮必要的構(gòu)造措施 結(jié)構(gòu)設計的成果體現(xiàn)在繪制的結(jié)構(gòu)施工圖上，該圖紙是結(jié)構(gòu)工程師的語言，是直接面對施工現(xiàn)場及相關(guān)工程技術(shù)人員的，應該按照一定的規(guī)范繪制。 3、建筑設計與結(jié)構(gòu)設計的關(guān)系分析 建筑設計與結(jié)構(gòu)設計是整個建筑設計過程中的兩個最重要的環(huán)節(jié)，對整個建筑物的外觀效果、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。而二者之間又存在著相互協(xié)調(diào)、互相制約的關(guān)系。 在建筑設計中，少數(shù)建筑師總是把結(jié)構(gòu)放在從屬地位，并要求結(jié)構(gòu)必須服從建筑，一切以建筑公司為先導，這一觀念分割了

7、科學的完整性，忽略了基本的力學規(guī)律，片面地追求建筑與技術(shù)與建筑藝術(shù)的結(jié)合和最大滿足使用功能的要求，這樣往往給某些建筑工程質(zhì)量帶來了質(zhì)量隱患和不安全因素。任何一個建筑設計方案，都會對具體的結(jié)構(gòu)設計產(chǎn)生影響，而有限的結(jié)構(gòu)設計技術(shù)水平又制約著建筑設計層次。因此，在做建筑設計的過程中，建筑師應具備有一定的結(jié)構(gòu)方面基礎(chǔ)，能與結(jié)構(gòu)設計適當結(jié)合，相互調(diào)協(xié)，使二者相統(tǒng)一，才能創(chuàng)作出真正優(yōu)秀的建筑設計作品。 在現(xiàn)實工程實踐中：（1）許多建筑設計師，強調(diào)創(chuàng)作的美觀、新穎、標新立異，強調(diào)創(chuàng)作的最大自由度，然而這樣的建筑設計將會給結(jié)構(gòu)設計帶來很大的困難，作為建筑物本身必須承受起巨大的自重荷載和活載、水平風力、地震力、

8、扭矩力等。如果建筑設計人員在進行平面設計和豎向設計構(gòu)思時，不依據(jù)基本的結(jié)構(gòu)技術(shù)原理和有關(guān)結(jié)構(gòu)的受力特征，不征詢結(jié)構(gòu)設計師的意見，往往會使結(jié)構(gòu)工程師不能有效地選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，進行結(jié)構(gòu)設計導致結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定等問題。比如將建筑物截面設計成為三角形，其抗彎矩力和抗側(cè)能力比圓形截面、矩形、多邊形截面要小得多。（2）還有一些建筑師缺乏對結(jié)構(gòu)力學方面的基本常識，在設計過程中，往往忽視力學的基本規(guī)律。如：在需抗震設防的地區(qū)，高層電梯設置在大樓的某一側(cè)，沒有和整個建筑物的剛度中心重合。由于電梯筒的剛度很大，這樣則使得剛度中心與荷載中心不能盡可能接近，即造成結(jié)構(gòu)偏正，這樣就會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生破壞。若電梯井筒置于樓

9、板的剛度和整體性，而且樓板的平移和轉(zhuǎn)動將受到約束，而后樓板豎向剛度較弱，將會產(chǎn)生豎向彎形，并產(chǎn)生裂縫或局部破壞。 可見，建筑與結(jié)構(gòu)兩者之間有著最密切關(guān)系的，特別是否在高層建筑設計中，由于結(jié)構(gòu)是以水平荷載為主要控制荷載，故結(jié)構(gòu)體系的迭型和結(jié)構(gòu)布置要考慮最有利于抗震和抗風的要求。同時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸還要滿足剛度和版性的要求。這樣便對建筑設計形成了一定的約束和限制，使建筑與結(jié)構(gòu)二者相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一。二者還應不斷地相互配合，彼此滲透，這樣才能設計出真正滿意的建筑。 4、建筑設計與結(jié)構(gòu)設計相結(jié)合的思考 4、1系統(tǒng)全面規(guī)劃和科學設計、計算 上文的介紹，讓我們知道了建筑設計與結(jié)構(gòu)設計的區(qū)別，以及各自的特點。對

10、于一個具體的建筑工程項目而言，建筑設計就是設計建筑物的總體布局，內(nèi)外形狀，大小，構(gòu)造等。滿足人們修養(yǎng)生息、活動和人們的審美需求的愿望而創(chuàng)造的一個空間環(huán)境。設計的成果主要有總平面圖，平面圖，立面圖，剖面圖，詳圖，還有必要輔助的效果圖等。結(jié)構(gòu)是能夠承受荷載并且維持幾何不變的構(gòu)件體系，那么結(jié)構(gòu)設計就是設計能夠承受建筑荷載的結(jié)構(gòu)。主要設計房屋建筑的承重構(gòu)件的布置，構(gòu)件形狀，大小，材料，構(gòu)造等，其設計成果主要有基礎(chǔ)平面圖，基礎(chǔ)詳圖，結(jié)構(gòu)平面圖和鋼筋混凝土構(gòu)件詳圖，節(jié)點鋼筋構(gòu)造詳圖等。在構(gòu)思規(guī)劃、設計、施工過程中，應該系統(tǒng)、全面地了解各方面的工程數(shù)據(jù)、信息，科學地進行建筑設計，同時進行重點環(huán)節(jié)、重點部位的

11、結(jié)構(gòu)設計，考慮外觀造型對材料、承載力、剪力、延性、剛度、抗壓、平衡、抗震等的實現(xiàn)難度，整體構(gòu)思結(jié)構(gòu)總體方案，明確結(jié)構(gòu)總體系與水平分體系、豎向分體系空間的關(guān)系和設計要求。有必要通過概念性的近似計算進行探索優(yōu)化，確定結(jié)構(gòu)分體系及其結(jié)構(gòu)分體系及其構(gòu)件的基本尺寸，確認建筑設計方案的可行性，確保建筑空間形式與結(jié)構(gòu)受力特征的協(xié)調(diào)性和一致性。 4、2同步進行質(zhì)量控制和監(jiān)控施工過程 建筑設計與結(jié)構(gòu)設計是一項關(guān)鍵性的工作，兩者的設計都事關(guān)建筑安全性、穩(wěn)定性，又是一項創(chuàng)造性的工作，是一個集概念、經(jīng)驗、計算、表現(xiàn)等多方面因素于一體的綜合性創(chuàng)造。所以，在進行建筑設計、結(jié)構(gòu)設計的同時，應該提前預測性地考慮施工開始后的質(zhì)

12、量控制和監(jiān)控跟蹤問題。 建筑設計的適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工是進行建筑結(jié)構(gòu)設計的原則。這五個方面各有所重，又互為矛盾，一個優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設計往往是這五個方面的最佳結(jié)合。往往設計人員注意到適用、安全、經(jīng)濟、美觀，而忽略了便于施工的實現(xiàn)與質(zhì)量監(jiān)控的難易。應該在建筑設計的同時就考慮結(jié)構(gòu)設計的成本，以及考慮到以后施工中可以對進度控制、質(zhì)量控制進行有效的監(jiān)控和跟蹤。 結(jié)構(gòu)設計一般在建筑設計之后，“受制”于建筑設計，但又“反制” 建筑設計。結(jié)構(gòu)設計不能破壞建筑設計，建筑設計不能超出結(jié)構(gòu)設計的能力范圍。結(jié)構(gòu)設計決定建筑設計能否實現(xiàn)，在這個意義上，質(zhì)量控制是個被兩者遺漏的問題。無論如何，設計一個適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設計方案是結(jié)構(gòu)設計人員的責任，也是建筑設計人員的義務。為了