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企業文化-九源訪談

吳永兵:結構設計就是要滿足需求

 在城市化高度發展的今天,社會上對建筑工程設計提出了更高的要求,而結構設計作為工程設計不可分割的一環,對工程設計成敗起到重大的影響作用。因此,優化結構設計、發展先進的計算理論,加強計算機的應用,加快新型建材的研究與應用,使建筑結構設計更加安全、適用、經濟是當務之急。關于建筑結構方面的問題,暢言網采訪了九源國際建筑顧問有限公司設計總監、國家一級注冊結構工程師吳永兵先生,以期了解建筑結構設計的方方面面。

吳永兵作品:紅星美凱龍莆田大賣場

暢言網:您覺得結構設計的基本原則是什么?

吳永兵:首先要滿足功能的要求。這個功能要求是多方面的,其中最主要的要求就是安全可靠性。在正常施工和使用條件下,能承受可能出現的各種作用以及在偶然事件發生后,比如出現地震,仍能保持必需的整體穩定性。能實現《建筑抗震設計規范》的抗震設防三個水準目標,即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。另外,功能要求還包括適用性和耐久性,在正常使用和正常維護條件下,具有良好的工作性能,如不發生影響使用的過大變形或振幅,不發生過寬的裂縫。具有足夠的耐久性能,能夠正常使用到預定的設計使用年限,如普通住宅能使用到50年,混凝土不能被風化、腐蝕,鋼筋不能生銹。第二是結構的合理、經濟。第三是方便施工,即使方案等各方面都做得很好,但施工起來非常困難,這樣對經濟性也會有很大的影響。

暢言網:作為結構工程師,您如何看待那些“體態”特殊的建筑?

吳永兵:對于那些奇形怪狀的建筑而言,需要甲方有一定的經濟基礎,如果將這樣的建筑用在住宅上就不可取了。比如央視大樓、鳥巢這樣的大項目,肯定是有一個大財團投資或者是國家的項目,在技術上甚至有方方面面的科研單位支持,經濟方面也有可靠的來源,在這樣的前提條件下才有可能實現地標性建筑。

暢言網:如果這樣的建筑讓您去做結構設計,您如何去做?

吳永兵:首先要保證它的安全性,然后再考慮它的合理性和經濟性。

暢言網:合理性是如何體現的?

吳永兵:主要體現在這幾方面:首先是結構方案的確定,其次是計算軟件的選擇和計算模型的建立,還有就是建筑材料的合理選擇。要做到這些方面的合理性,需要建筑師和結構工程師密切配合,建筑師追求效果,而結構工程師要的是安全可靠,只要能達到建筑師需要的效果,采用什么結構形式,一般情況建筑師是不會顧問的。如有些高層建筑可以采用鋼結構也可以采用鋼筋混凝土結構,這需要工程師根據建筑體型,使用功能等具體情況,分析兩種結構體系的利弊,選擇相對合理的方案。遇到復雜建筑,工程師可在方案階段給建筑師提供幫助,在不影響建筑造型材料質感的情況下,順著有利于結構實現的思路去創作。如果遇到那些不可調和的情況時,工程師會把利弊給投資方和建筑師講清楚,只要不是那種“空中樓閣”類型的實現的建筑,結構工程師還是會努力實現建筑師的意圖,在不合理中尋求相對合理。

暢言網:建筑結構的合理性都包含哪些方面?

吳永兵:一是結構受力的合理性、體系的合理性。從結構力學的分析的角度講,實際上央視大樓從結構上講可能會存在某些不合理的因素,結構在滿足它的造型的基礎上盡量做到合理。結構方案在造型不變的基礎上盡量做到合理,力學概念比較明確,傳力途徑比較合理。第二是使用功能上的合理,不能說是為了實現建筑的造型而忽視建筑的使用功能。第三是它的經濟性還是要考慮的,雖然說建設方可能不計成本,但是同樣的結構,作為一個結構工程師還是要考慮它的經濟性,經濟性實際上也包括在合理性的范圍。

吳永兵作品:昌黎黃金海岸酒店

暢言網:處理大跨度空間結構的時候應該注意哪些方面的問題?

吳永兵:大跨度建筑首先要考慮的是體系的選擇,采用何種結構形式。其次是結構構件設計時注意它自身的穩定性,嚴格控制的變形量即撓度,避免影響到它的使用功能,尤其是舒適度。因為建筑的變形量一大,在里面活動的人員可能會覺得晃,會有不舒服感。另外,合理布置結構構件,因為它是大跨度建筑,所以結構構件本身的高度就會很大,盡量避免因構件布置不合理而影響使用功能。

暢言網:結構工程師在選擇建筑材料的時候都考慮哪些問題?

吳永兵:目前,結構專業在建材方面沒有太多的可選擇性,國內的鋼材相對較貴,結構材料基本是以鋼筋混凝土為主。選擇鋼結構建筑往往是對工期有要求,因為鋼結構建筑施工速度比較快。第二就是有大空間的建筑可能選用鋼結構,比如網架、桁架、網殼結構、膜結構等,這些建筑采用鋼結構相對好實現一些。但鋼結構也有自身的問題,首先是它的維護成本比較高,因為它容易銹蝕。建筑在交付使用的時候,會將設計階段的使用要求一并交給業主,但在使用階段業主是否按照要求去做,這是很難保證的。如果業主無法按要求使用,那么很可能會影響建筑的使用壽命。另外,鋼結構對防火的要求也會高一些,一旦遇到大伙,鋼結構建筑可能會失穩。

當前,建筑材料還是制約行業發展的瓶頸。如果計算軟件與材料能夠有很好的發展,那么對結構設計將是一個很大的促進。實際上目前國家對鋼材的要求已經提高了,建設部也在大力推廣使用高強度的鋼材和混凝土,這在某種程度上也是為了實現節能環保的目標。

專題地址http://www.archcy.com/focus/structure

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