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企业文化-九源访谈

吴永兵:结构设计就是要满足需求

 在城市化高度发展的今天,社会上对建筑工程设计提出了更高的要求,而结构设计作为工程设计不可分割的一环,对工程设计成败起到重大的影响作用。因此,优化结构设计、发展先进的计算理论,加强计算机的应用,加快新型建材的研究与应用,使建筑结构设计更加安全、适用、经济是当务之急。关于建筑结构方面的问题,畅言网采访了九源国际建筑顾问有限公司设计总监、国家一级注册结构工程师吴永兵先生,以期了解建筑结构设计的方方面面。

吴永兵作品:红星美凯龙莆田大卖场

畅言网:您觉得结构设计的基本原则是什么?

吴永兵:首先要满足功能的要求。这个功能要求是多方面的,其中最主要的要求就是安全可靠性。在正常施工和使用条件下,能承受可能出现的各种作用以及在偶然事件发生后,比如出现地震,仍能保持必需的整体稳定性。能实现《建筑抗震设计规范》的抗震设防三个水准目标,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。另外,功能要求还包括适用性和耐久性,在正常使用和正常维护条件下,具有良好的工作性能,如不发生影响使用的过大变形或振幅,不发生过宽的裂缝。具有足够的耐久性能,能够正常使用到预定的设计使用年限,如普通住宅能使用到50年,混凝土不能被风化、腐蚀,钢筋不能生锈。第二是结构的合理、经济。第三是方便施工,即使方案等各方面都做得很好,但施工起来非常困难,这样对经济性也会有很大的影响。

畅言网:作为结构工程师,您如何看待那些“体态”特殊的建筑?

吴永兵:对于那些奇形怪状的建筑而言,需要甲方有一定的经济基础,如果将这样的建筑用在住宅上就不可取了。比如央视大楼、鸟巢这样的大项目,肯定是有一个大财团投资或者是国家的项目,在技术上甚至有方方面面的科研单位支持,经济方面也有可靠的来源,在这样的前提条件下才有可能实现地标性建筑。

畅言网:如果这样的建筑让您去做结构设计,您如何去做?

吴永兵:首先要保证它的安全性,然后再考虑它的合理性和经济性。

畅言网:合理性是如何体现的?

吴永兵:主要体现在这几方面:首先是结构方案的确定,其次是计算软件的选择和计算模型的建立,还有就是建筑材料的合理选择。要做到这些方面的合理性,需要建筑师和结构工程师密切配合,建筑师追求效果,而结构工程师要的是安全可靠,只要能达到建筑师需要的效果,采用什么结构形式,一般情况建筑师是不会顾问的。如有些高层建筑可以采用钢结构也可以采用钢筋混凝土结构,这需要工程师根据建筑体型,使用功能等具体情况,分析两种结构体系的利弊,选择相对合理的方案。遇到复杂建筑,工程师可在方案阶段给建筑师提供帮助,在不影响建筑造型材料质感的情况下,顺着有利于结构实现的思路去创作。如果遇到那些不可调和的情况时,工程师会把利弊给投资方和建筑师讲清楚,只要不是那种“空中楼阁”类型的实现的建筑,结构工程师还是会努力实现建筑师的意图,在不合理中寻求相对合理。

畅言网:建筑结构的合理性都包含哪些方面?

吴永兵:一是结构受力的合理性、体系的合理性。从结构力学的分析的角度讲,实际上央视大楼从结构上讲可能会存在某些不合理的因素,结构在满足它的造型的基础上尽量做到合理。结构方案在造型不变的基础上尽量做到合理,力学概念比较明确,传力途径比较合理。第二是使用功能上的合理,不能说是为了实现建筑的造型而忽视建筑的使用功能。第三是它的经济性还是要考虑的,虽然说建设方可能不计成本,但是同样的结构,作为一个结构工程师还是要考虑它的经济性,经济性实际上也包括在合理性的范围。

吴永兵作品:昌黎黄金海岸酒店

畅言网:处理大跨度空间结构的时候应该注意哪些方面的问题?

吴永兵:大跨度建筑首先要考虑的是体系的选择,采用何种结构形式。其次是结构构件设计时注意它自身的稳定性,严格控制的变形量即挠度,避免影响到它的使用功能,尤其是舒适度。因为建筑的变形量一大,在里面活动的人员可能会觉得晃,会有不舒服感。另外,合理布置结构构件,因为它是大跨度建筑,所以结构构件本身的高度就会很大,尽量避免因构件布置不合理而影响使用功能。

畅言网:结构工程师在选择建筑材料的时候都考虑哪些问题?

吴永兵:目前,结构专业在建材方面没有太多的可选择性,国内的钢材相对较贵,结构材料基本是以钢筋混凝土为主。选择钢结构建筑往往是对工期有要求,因为钢结构建筑施工速度比较快。第二就是有大空间的建筑可能选用钢结构,比如网架、桁架、网壳结构、膜结构等,这些建筑采用钢结构相对好实现一些。但钢结构也有自身的问题,首先是它的维护成本比较高,因为它容易锈蚀。建筑在交付使用的时候,会将设计阶段的使用要求一并交给业主,但在使用阶段业主是否按照要求去做,这是很难保证的。如果业主无法按要求使用,那么很可能会影响建筑的使用寿命。另外,钢结构对防火的要求也会高一些,一旦遇到大伙,钢结构建筑可能会失稳。

当前,建筑材料还是制约行业发展的瓶颈。如果计算软件与材料能够有很好的发展,那么对结构设计将是一个很大的促进。实际上目前国家对钢材的要求已经提高了,建设部也在大力推广使用高强度的钢材和混凝土,这在某种程度上也是为了实现节能环保的目标。

专题地址http://www.archcy.com/focus/structure

文章链接: 

http://www.archcy.com/focus/structure/f79733af43ffe440


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