结构工程师成长中的几点建议

2013-04-16陈荣欣

建材世界 2013年4期

陈荣欣

（中国建材国际工程集团有限公司，深圳518054）

结构工程师是建筑内在结构的设计者，主要职责是将建筑物的承重骨架（包括竖向承重体系的砌体、柱子、剪力墙和水平承重体系的楼屋盖、梁等）布置出来，并通过概念设计、配筋计算等一系列科学的方法，完成构件的配筋和节点的构造设计，最终以图纸的形式呈现出来。这是一个令大多数人敬仰和羡慕的职业。他们是知识丰富、思维严谨、逻辑性较强的一个群体。而业内更大的责任、更多的辛苦也是对结构工程师工作状况的真实诠释。

今天也许是因为个人爱好，也许是由于深受父辈影响，也许是高考调剂专业的无奈，让你成为了一名结构工程师。那么就要做好喜欢并可胜任这份工作的准备。在此笔者将与你一起分享30余年结构设计的工作经验，助你快速走出迷茫，逐步进入角色。同时，更希望你能在工作中培养兴趣，培养良好的思维模式和工作方法，能力不断提高和升级，默默的承担起压力和辛苦，勇敢的迎接一次次的挑战，尽情享受设计成果给你带来的成功和快乐。

1 正确的人生观、价值观、强烈的责任心助你成功

世界观、人生观、价值观是哲学思想的范畴，是高度抽象的理论，决定着每个人的成长和发展。面对当今多元化、快节奏的社会，更要树立正确的人生观、价值观，把握好人生方向、抉择好人生道路。有了正确价值观的指引，就可以更好地完善自己的人格，端正自己的人生态度。人应当追求高尚的品格，树立积极进取、乐观向上、厚德载物、自强不息的人生态度。结构工程师们有时还要耐得住寂寞，稳得住心神，自觉排除外部的干扰，踏踏实实的完成设计任务。

做好每一份工作都需要有强烈的责任心，结构设计更是如此。我们要充分认识到自己工作的重要性，要清醒的认识到结构设计关系到建筑物的经济、安全乃至人的生命，保证建筑物的安全可靠是结构师重要的职责。我们所画的一条线，可能就是几十万的投入；我们认真的计算、合理的设计，可能会减轻地震时建筑物的破坏程度，挽救成千上万人的生命；我们多一分钟对图纸的查对，也许会减少一个疏漏，消除一个严重的质量问题；我们多做几次方案比较和优化，就有可能使结构更合理更省钱。责任心会使你自觉的全身心的投入工作，发挥出无限的潜力，战胜工作中的诸多困难，减少加班时的抱怨。责任心助你一步步走向成功。

2 设计工作篇

结构工程师工作的主要内容有：资料收集、图纸设计、施工图交底、处理设计联系单和设计修改（变更）单、验槽、分体和竣工验收等。其中图纸设计是我们工作的重头戏，占总工作量的80%左右，其大致流程如下：明确设计条件→确定结构方案→荷载统计→建立计算模型→确定计算参数→分析计算结果及调整→绘制施工图→专业会签→交校对、审核、审定→修改出成品图。下面介绍具体工作中的一些思路和方法。

2.1 落实基本参数、读懂资料、制定合理的结构方案

每当我们接到一个设计项目后，首先要根据工程所在地区，落实地震烈度及分组、基本风压及雪压、冻土深度等基本设计参数。有条件时，最好亲自到现场看一看，然后要花费一定的时间看懂工艺布置、建筑、水电、暖通等资料、分析地质勘察报告、了解总图布置、施工条件、工期要求等因素，综合制定一个合理的结构设计方案。其中包括应采用的结构形式、结构布置方案、基础形式，还要根据各专业提出的荷载分布点，用结构的专业知识和经验，初步勾勒出结构受力构件的布置和截面尺寸。无论项目大小，都要从思想上对方案的制定有足够的认识。有时感觉项目太小没有必要，有时会感觉讨论费时费力，特别当项目较多时，对一些小项目，从管理上就忽视了这一点，这对于刚刚步入工作的结构设计师是非常不利的。当没有方案讨论时，要主动请负责校对审核的老同事帮助一起制定方案，避免不必要的返工。下面是前不久发生在我工作中的一个小例子。这是某玻璃厂的一个循环水泵房，单层混凝土框架结构。根据给排水专业的要求，水池底板顶标高为－1.000m，屋顶标高为5.500m。设计者以前做过一个类似的工程，因此就按照建筑、给排水资料并参照之前的设计，做完了此次设计。审核时，笔者查看了地勘报告，持力层2层为粉质粘土层，顶标高在－2.200 m左右。而设计的基础底标高和水池池底标高均定为－1.600m，要先挖到持力层，再用级配砂石换填至基底设计标高。如果将基础和水池底标高均调整至－2.300m，水池底板顶标高调整为－1.700m，屋顶标高降至4.800m，也能满足各专业要求。这样地基就可以不再做换填，还降低了房屋高度，节约了造价。为此，图纸做了较大的修改。有时在方案布置时，每个人会有不同的想法，公司上级的想法也会有所不同，这样容易使刚刚工作的职员感觉有些茫然，不知所措。其实这是学习各家所长的最佳机会，要认真听取分析各位上级的意见，有时还要自己动手对各方案计算比较，这样就会使那些空洞的概念，转化为客观的数据，加深了自己的记忆，有助于早日形成一套自己的、合理的设计思路。设计没有最好的，只有比较合理的，结构设计其实是个很灵活的事情，如果在固定模式里照搬，你的思想往往也很容易僵化。

2.2 规范应用和概念设计

同总师或团队制定了结构方案，也就有了大的方向，接下来的具体设计就要多靠自己的努力了。规范是结构设计的总纲，也是我们设计工作的依据，不能想当然的去做。此时要根据结构形式，认真地学习相应设计规范。首先要通读有关章节，了解大致内容，对重点条文尤其是强制性条文做好记录，再在设计的过程中，对照规范仔细研究执行。这样，设计会基本满足规范要求，也不会出现大的纰漏。当你完成一个或几个项目的设计后，再回过头读读相关规范，会感觉又有新的见解和提高。这种以具体设计为线索学习规范的方式，较单纯的看规范理解得更为深刻，还有助于以后注册结构师的考试，进一步为你的职业生涯奠定良好的基础。这里还要告诉大家，规范后面的条文说明十分重要，是规范编制的专家对规范最经典、最权威的解析，规范内容和条文说明同时看，会使你对规范的理解更为透彻准确。同时需要指出的是对于规范要遵守，但不必盲从。我们应该以规范为指导，创造性地去解决实际问题。

概念设计就是运用清晰的结构受力概念，不经数据计算，对一些难以作出精确数据分析或规范难以规定的问题，依据整个受力体系间的力学关系、破坏机理、工程经验，对结构整体布置作出正确的宏观控制，对细部构造作出重点加强。它贯穿于方案布置、结构计算、构件设计及构造措施的每一个步骤之中。做好概念设计不是一朝一夕的事情，可以先从强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、适宜的刚度、提高结构延性、加强边缘构件刚度这些常用的结构概念设计的原则开始，再通过对结构原理和力学性质的深刻理解，实际工程经验的不断积累，便会将概念设计做到得心应手。

2.3 结构计算

结构计算是设计工作中非常重要的一个环节，是结构图纸绘制的依据，要通过一系列的步骤来完成。

2.3.1 荷载统计

荷载统计是看似非常简单且没有太多技术含量的一步，但它是所有计算的基本依据，整个设计图纸都是基于这种荷载状况下的。因此必须耐心仔细完整的统计好各项荷载，不可丢项。一个重大荷载的遗漏，可能会导致构件乃至整个建筑的破坏。对于一些常用荷载的基本数据，如常用材料的容重、常用不同厚度砌体和常用楼屋面的单位面积重量、常用设备荷载等，要牢记在自己的脑海中，这样可以提高工作效率。

2.3.2 建立计算模型

建模就是利用软件，把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来，是用受力模型模拟真实结构，计算出结构的整体指标和各构件的受力、配筋等情况。建模要以前面制定的结构方案为基础，不断调整各构件布置，力求结构受力体系明确、各构件传力直接可靠。建模必须遵循既充分表达结构的主要受力特点，同时又简化计算的原则，抓住主要问题，并非模型建立得越真实越好。像建筑物中的小水池、女儿墙等构件建模时就不要输入，只考虑其荷载即可。对于一个复杂的结构，要学会利用现有的计算软件，模拟多个可能出现的模型，综合各个计算结果，来完成最终的计算工作。

2.3.3 计算参数选择和计算结果判断

在这里首先需要强调的是，手算进行简单结构的内力分析和一些基本构件的设计是必须的，这样才能进一步巩固所学力学知识，掌握各类结构的受力特征、变形规律和计算原理与方法，才能充分理解计算软件中的技术条件，判断计算结果是否合理，更是概念设计的基础。同时借助计算软件程序，对结构进行正确、高效的结构分析，也是每个结构工程师需要积极探索、研习的问题。首先要认真学习所用软件的技术条件和应用手册，了解程序编制时的一些特殊约定，各参数的含义和参考取值；再根据工程实际情况和相关规范规程的规定，结合以往工程经验，选择出参数的合理取值，切忌一律选用程序默认值。同时，还可以对同一个项目、同一个参数给予不同的数值进行计算对比，用力学概念分析解释计算结果的差异和合理性，这样可以更深刻地理解、更灵活合理地应用各个计算参数。

软件计算完成后，结构师应根据规范要求，以力学概念和工程实践为基础，从结构的整体和局部两个方面，对计算结果的合理性、可靠性进行分析判断，不要盲目的拿到配筋结果就去绘图。要分别对结构的周期、振型、刚度、整体稳定性、内力和位移曲线、地震剪力的大小和分布、基础总荷载、构件计算长度及配筋等指标进行检查，有条件时还可以与以往同类工程结果进行对比，并有针对性的进行调整改进。同时，一定要请负责校对审核的同事查看一下计算情况，确认无大的原则问题后再开始绘图。

2.3.4 图纸绘制和修改

施工图是工程师的语言，是设计成果的最终体现，是指导施工人员工作的文件。绘图与计算同等重要，应从思想上给予必要的重视。每个工程师图纸表现方式不完全相同，但均应遵守制图标准，同时保证图纸可以完整准确的传达自己的设计意图，且应有一定的逻辑性，方便施工人员理解看懂。需要强调的是，不要步入计算机能万能的误区。设计图纸不仅应与计算结果相吻合，还应根据受力分析、概念设计、工程经验等，进行针对性的调整加强，使得设计更加合理。还有，图纸在保证结构安全之外，还要把建筑造型等其他专业的要求，完整的表现出来。最后，建议尽量按比例画图，这样可以真实的反映出各个构件间的相对关系，有效地避免构件重叠打架的现象。

自校、校对、审核、审定、图纸审查都为图纸的正确性多了一份保障，每一步都会有或多或少的修改。改图时，首先想清楚改了这个后会引起其它哪些变动，需要改几张图、涉及到哪些详图，不要漏改，避免越改错越多。

3 记录、总结与不断学习

回想笔者30多年的工作历程，早期做过的设计有些已经记忆模糊了。俗话说“好记性不如烂笔头”，希望年轻的工程师们，相信自己惊人记忆力的同时，还要做好记录。一要做工作日志，记录下每天的工作内容，和公司上级讨论的事情，一些待做的事情，一些突然想起来的工作中的问题…。这样不容易遗漏应该做的事情，日后忘记某件事情是如何处理时，可以翻阅工作日志得到答案。二要做专业笔记，记录设计中遇到的问题和解决方法，计算画图中容易出错的地方，项目设计中点滴的体会，听到的看到的设计经验等等，和专业有关的内容都可以随时的记录下来。时常拿出来翻阅，可以避免同样错误的发生，一些观点也会越来越清晰明确，对以后的工作提供有效的指导和借鉴，有助于设计思路的完善。这些日积月累的记录，将是你一生中的宝贵财富。

工作中要善于总结提炼，自己做的工程实例尽量量化。像周期和层数的大致关系、柱截面和层数的关系、梁截面和跨度的关系、常用建筑的柱底最大轴力范围等等。这样在方案制定时就有了相对准确的客观依据，减少了计算的调整时间，还能及时发现设计中出现的较大失误。每做完一个项目总结一下经验和教训，使自己的设计水平不断提高完善。久而久之，你会越做越有感觉也越有底气。

当今社会，知识更新的速度越来越快，要自觉不断的学习，使自己的知识与时俱进。多看一些经典专业书籍，充分利用网络平台（如“中华钢结构论坛”、“CO土木在线”、“朱炳寅博客”等）等公共资源获取知识，利用系统提供的交流平台与相关的专家进行知识交流，这样你的视野会更宽阔，分析问题、解决问题的能力也会不断提高。

多看经典图纸是学习的又一个途径。建议初做设计的工程师们，针对所做项目，找一些所在单位的原有图纸，或上网搜索一些相关资料和注意事项。这样会对你有所启发和帮助，甚至有着事半功倍的效果。开始也许会有很多地方是在抄原来的设计，但每抄一笔都要明白其中的道理，绝对不能盲目的拷贝，这样你会把所做的项目完全转化为自己的能力和经验，逐步形成自己的风格。