论民用建筑中结构与建筑的联系

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方案设计阶段，结构工程师的介入切忌对建筑提出太多太细的要求而堵塞建筑师的构思源泉。正确的方法是遵循建筑师的思路，将合理的结构想法毫不张扬地隐含于海阔天空的建筑创作中。

结构体系的确定

结构专业对建筑方案的要求更多的是出于抗震的考虑，这一点在高层建筑里尤其突出。高层建筑以水平荷载为主要控制荷载，结构截面尺寸还要满足刚度、延性的要求，使得方案设计会受到一定的约束。结构工程师不应仅仅提出很多限制，而应为建筑排忧解难，结合方案的发展，创造性地协调和平衡建筑与结构的关系，既给建筑师以灵活性，结构自身也有创新，且经济、合理。确定结构体系时，总体上结构对建筑方案的要求有：抗侧力结构在平面上宜规则、对称，同时具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的水平抗侧移刚度宜在竖向均匀变化；柱子、剪力墙等竖向构件的截面尺寸宜自下而上逐渐减少，水平抗侧刚度和承载力避免有突变。结构在配合建筑方案设计时需渗入以下结构概念：①抗震的概念设计。②平面、立面的规则性。③结构布置受力明确，传力途径直接简单。④合理的结构体系，合理的刚度要求。⑤温度缝、沉降缝、防震缝的合理设置。⑥技术创新及新技术、新材料的应用。结构工程师参与建筑方案的设计，为方案的可行性、合理性和具体实施提供了保证，避免因建筑师的结构概念欠缺导致方案的不合理。建设单位往往只关注效果图所表现的外观效果，就有可能选中一些结构上存在隐患的方案。方案确定以后，结构工程师只能被动地接受，这样带来设计和施工的难度可想而知，更谈不上经济性和合理性了。

构件的合理构成

结构工程师结合建筑平面的功能和需要进行合理的结构布置。构件的合理布置主要强调三点：首先，保证结构的对称性和均匀性；其次，保证荷载传递路线的简洁性；第三，保持结构的合理刚度。对称性和均匀性方面，一般通过筒体、剪力墙等构件的布置，可以设法调整结构的刚心和建筑物的质心、平面的形心尽量接近，从而实现结构的基本对称，如结构有较大的不对称，将引起结构在水平侧向力的作用下产生较大的转变形，不利于结构的安全。好的结构体系应该是①两个主轴方向的抗侧力刚度接近、变形特性相近；②竖向的抗侧力结构变化均匀，不要突变；③同一方向的各片抗侧力结构刚度尽量均匀，水平荷载作用力应力分布均匀，有利于结构抗震延性的实现；④中央核心与周边结构的刚度协调均匀，保证主体结构具有较好的抗扭刚度。构件的布置应该保证荷载的传力直接。竖向上，楼盖的布置应尽量使竖向荷载以最短的路径传递到墙柱等竖向构件；竖向构件的布置，应使在竖向荷载下构件的应力分布在水平方向上均匀；转换层的布置，应尽量做到使上部结构传来的竖向荷载通过一次或二次转换即能传递到下部结构的竖向构件上去。水平方向上，楼盖要具有一定的刚度和强度，有效地传递水平力，协同空间结构各部分抗侧力结构工作；整体抗侧力结构体系明确，传力直接；非承重的墙体用轻质材料，且与主体结构柔性连结。结构的合理刚度主要指楼面结构的刚度合理即梁板截面尺寸选择合理，布置适当和主体抗侧力结构的刚度合理。

技术设计阶段

技术设计阶段中，结构工程师主要工作是进行结构布置即确定结构构件的截面尺寸和混凝土强度等级，然后选取能反映结构受力状态的计算程序上机试算并确保试算输入的参数、数据要准确。计算结果的判别主要看结构自振周期及位移（高层建筑）、结构单位面积重度、整体结构的剪重比、扭转以及各构件的内力及配筋情况等是否属正常情况。如果计算结果超出正常范围，则首先要检查输入数据是否正确，其次考虑是否必须修改构件截面以至于结构布置再重新计算。除上部结构的试算外，还要根据上部结构型式及场地地质水文条件选择合适的基础型式。如建筑物涉及到深基坑施工，还必须根据场地周围环境、基坑深度、地下水水位高低及水量多寡等条件初步确定切实可行且经济合理的基坑开挖、边坡支护及隔降水方案。在这个过程中结构工程师要不断的与建筑师交互各种信息，合理的对建筑方案和结构方案进行调整优化，目的是使整体结构布置与建筑方案最大限度的浑然一体。在水到渠成的实现建筑方案的同时，使结构经济、合理，比如两主轴方向的刚度和产生的位移接近、同类构件的受力均衡、配筋在经济配筋率范围内等。

施工图设计阶段

初步设计经审批后，进入施工图设计。此时经常遇到的情况是，由于规划、消防、人防、绿化等原因，建筑设计或多或少要进行修改完善。此时，结构专业必须与之紧密配合，如属大修改，则几乎必须重复新一轮的初步设计；局部的小修改，则初步设计大构架可以不变，仅作局部相应的修改。施工图设计阶段的结构设计，结构工程师应要求建筑师提供一些详尽而准确的设计条件，以便进行结构施工图设计。这些条件大致归纳如下：（1）室内地坪的海拔高程、室内外高差，用来确定基坑开挖深度，地下室露天顶板的标高及荷重计算等。（2）楼层结构标高与建筑标高的相互关系用来决定建筑面层荷重和支承梁截面高度。（3）楼层使用功能详细分布、楼层孔洞位置及尺寸用来决定楼层结构布置。（4）设备用房位置、设备外尺寸及重量用来确定楼面荷载及设备吊装井尺寸。（5）楼梯编号及其定位尺寸用来确定楼梯的结构型式和支承条件。（6）电梯地坑深度、消防梯集水坑位置及深度考虑基础或承台形式及确定其顶标高。（7）自动扶梯平面位置、尺寸、起始梯坑平面尺寸及深度用来决定其支承条件并衡量楼层净高尺寸。（8）地下室斜车道坡长，车道出入口部高度用来决定坡道的支承条件、出入口处是否需要做反梁。（9）楼层厕所、厨房等房间位置、形式用来确定决定结构标高下卧以及填充料的荷载。（10）屋面坡度做法（采用结构找坡或是建筑找坡）。（11）地下室或屋面水池平面位置及尺寸（确定合理的支承条件）。（12）天棚吊顶做法（全部吊顶或局部吊顶或不吊顶需做平板结构）。（13）外墙门窗口尺寸及立面做法（确定外围梁高及窗框做法）。（14）外墙饰面材料（确定围护结构材料品种）。（15）室内间隔墙布置情况（固定的或是灵活隔断以决定楼面等效荷载）。（16）设备管道穿行形式（是否需要横穿楼层梁或剪力墙）。（17）地下室防水做法（防水层材料类别），地下室底板集水坑位置及尺寸。（18）电梯门旁或门顶指示灯设置位置及尺寸（决定剪力墙予留孔洞）。施工图设计阶段，结构工程师在接到这些条件后，应该以积极、主动、配合的态度对待，如果所提供的设计条件对结构布置无大碍则应积极采纳，若对结构受力十分不利或造成结构布置极不合理，则应及时反馈与建筑、设备等相关专业一起商量解决方案，以达到全面性和整体性的合理。一个优秀的设计应该是各专业配合协调、浑然一体的。结构专业在方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段中分别从整体、局部到细部，从不同的层面与以建筑专业为主的各专业协调配合。在这个过程中，结构工程师应积极、主动的参与，这样才能完成一个合理的建筑设计。

作者：王光峰单位：济宁职业技术学院