以结构工程师的角度分析民用建筑设计中结构与建筑的关系

许佳强

（福建省闽武建筑设计院有限公司）

1 民用建筑的概念

所谓民用建筑就是不属于生产性的建筑，由不同的大小空间共同组合而成，而这些空间则由不同的实体物来组成，建筑业称之为建筑构配件。诸如住宅小区、学校、医院、商场等等建筑都属于民用[1]建筑，基本上都是由地基、墙体、楼底层、电梯、步梯、屋顶、门窗等建筑构配件组合而成。由于民用建筑的最终用途不尽相同，所以建筑造型、内部构造也是各不相同，一般高层建筑对抗风抗震的要求标准会更高，这就要求结构与建筑专业的渗透性、关连性更强。

2 民用建筑设计中结构与建筑的关系

结构与建筑有着密不可分的关系，结构是生成建筑的基本依据，结构的表达根本上就是获得建筑的形式，而结构的建造又是形式的回归，所以两者是相辅相成，不可或缺的。

2.1 民用建筑方案的设计阶段

建筑的最终目的就是保证建筑物的安全性，所以在建筑师进行民用建筑方案设计时，应当和结构工程师共同进行，听取结构工程师根据力学原理提出的结构选型、抗风、抗震的专业性建议，保证建筑方案从设计阶段就能够将现代新的建筑理念体现出来，融入新的建筑元素[2]，不但要设计出符合社会经济发展的需要、满足于大众心理渴望的需要，更要符合建筑的安全性目的。结构工程师要帮助建筑工程师解决结构体系、类型的选择问题，给出的建议要满足构件的对称性、均匀性，又要保证荷载路线的简洁性以及绝对的结构刚度需求，更要将抗震、抗风的需求考虑在内；并且根据建筑工程师的设计理念、设计方向，合理的进行结构预算，计算出柱网的大概尺寸，根据力学原理将抗侧力构件的准确位置标出，并且计算出所需构件的数量，从力学原理出发给出建筑所能承受的最完美的高度建议，并且计算出建筑平面进行设缝分成若干个独立单元的可行性。结构工程师给出相关的数据以及建议可以帮助建筑工程在进行建筑平面图绘制时将所有比例更加准确的表示出来。当然结构工程所给出的所有建议及数据都应建立在建筑工程的设计理念之上，保证建筑工程的设计方案在大方向上是正确的，是可执行的，不可因固有的建筑案例来限制建筑工程师的设计思路。

2.2 民用建筑设计中的技术设计阶段

进行到技术设计阶段，结构工程师所要做的主要性工作便是根据建筑工程师所提出的设计[3]方案来进行整体的结构布置。首先计算出每个截面的详细尺寸和受力承度以及所需要的混凝土强度，将整理出来的详细数据准确地输入到专业的建筑程序当中如caitia这样的软件，借助专业化的软件程序进行再次核准，电脑程序给出的结果要和相关的结构标准进行对比，看钢筋的配比值、各部位构件的受力值、整个结构的剪重值以及位移情况和自振周期数据是否符合相关标准，如不符合则要找出原因所在，检查是在进行计算过程中出现了错误，还是输入错误，如果都没有失误，则需要和建筑工程师商量，共同拿出修改方案再次进行计算核准。因为建筑设计和构件设计是相辅相成的，根据技术要求需要进行修改的部分必须要由结构工程师和建筑工程师共同商讨完成，才能保证建筑设计方案的完整性。针对建筑方案进行计算核准只是建筑技术设计阶段的一部分，在确定了建筑方案的结构形式之后还要根据建筑地的实质条件结合建筑方案进行第二步的技术设定，即地基的构建技术。由于各个地方的地理环境不同，在进行该技术设定时技术工程师和建筑工程师一定要一同进行实地考察，将建筑所在地的周边环境、周边建筑物、土质及含水率、地下水位、水源的距离等等因素都要调查、取证，掌握详细的情况，才能保证基坑深度、宽度的科学合理性[4]，才能设定出最经济、环保的基坑挖掘方案，做出最安全、合理的边坡支护方案以及防水、降水方案，以保证建筑方案的完整性。在进行技术设计阶段结构工程师一定要注意和建筑工程师进行及时的交流沟通，及时通报各种数据、结果，并进行探讨，及时将建筑设计方案中不合理的地方及时加以修改，通过结构布置的准确性、严谨性、安全性来突显建筑设计方案的完整性，而建筑设计方案的完整性更加展示了结构布置的整体性。由此更加突显了建筑和结构两者紧密相联、缺一不可的关系。

2.3 民用建筑设计中的施工图设计阶段

在建筑方案通过审核、批准之后，就进入了施工图设计的阶段。而这一阶段遇到最多的问题就是园林绿化问题、消防问题、人防问题，最终都会导致建筑方案需要进入修改完善阶段[5]。到了这个阶段，建筑工程师更需要结构工程师地配合与帮助，如建筑方案需要进行整体修改，那么就等同于回到了初步设计阶段，结构工程师就要重新给出结构形式的建议方案；如果只是需要进行局部的调整，就需要结构工程给出技术参考。

施工图的设计要求结构工程师对于设计条件必须掌握的非常详细、准确，设计条件包含：①室内外地坪的高度与差距，是进行基坑深度设计、地下室顶板标高设计和承重力计算的依据。②楼层结构的标准高度和建筑标准高度之间的关系，是进行计算建筑面层所承重力和支承梁截面高度设计的依据。③楼层的结构布置需要详细掌握整个楼层使用功能的分布情况、孔洞位置和尺寸。④在进行楼面荷载设计和计算吊装井的尺寸时需要掌握设备用房的位置以及设备的外尺寸和重量。⑤在进行楼梯的结构形式确定时需要准确的楼梯编号和详细准确的尺寸。⑥在确定电梯顶标高及承台形式和深度基础时需要了解电梯地坑的深度消防梯集水坑的位置。⑦在确定自动梯的支承条件时需要参考其平面位置和尺寸以及起始梯坑的平面尺寸和深度。⑧在进行地下车库设计时，需要参考车道的坡长、出入口的高度来决定做不做反梁设计。⑨需要掌握居住房屋内的各房间位置以及形式来确定下卧及填充料的荷载。⑩掌握详细的屋面坡度。11○掌握天棚吊顶的详细情况。12○掌握门窗的详细尺寸。13○了解用于外墙装饰的材料。14○了解室内隔墙的详细情况。15○掌握所有设备的管道穿行[6]。结构工程师在掌握了上述条件的详细情况及数据之后，要认真对比研究，如果符合技术要求就予以接受，如果不符合力学原理的技术要求就要及时和相关人员进行沟通，制定出整改方案，以保证建筑设计方案的合理性和完整性。

3 结语

在民用建筑设计中结构与建筑的关系是密不可分的，结构形式的专业性支撑着建筑设计的可行性，建筑设计的完整性、整体性彰显了结构设计的科学性、安全性。在进行建筑方案设计的过程中建筑工程师和结构工程师要相互配合、及时沟通，才能设计出一个完美的建筑方案。