建筑设计与结构设计的协调统一

建筑设计与结构设计的协调统一

摘要：随着当代建设步伐的推进，建筑物的涌现越来越普遍，而建筑的结构设计和建筑设计对整个建筑工程的结构稳定起着非常重要的作用。结构设计和建筑设计之间既相互协调配合又相互制约，建筑设计需要的是创新，而结构设计需要的是务实。只有协调好两者的关系，才能够建造出一个比较好的建筑物。

关键词：建筑设计；结构设计；协调统一

一、建筑设计与结构设计的概念界定

1、建筑设计

建筑设计是指建筑物在建造之前，设计者按照建设任务，把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题，事先作好通盘的设想，拟定好解决这些问题的办法、方案，用图纸和文件表达出来。作为备料、施工组织工作和各工种在制作、建造工作中互相配合协作的共同依据。便于整个工程得以在预定的投资限额范围内，按照周密考虑的预定方案，统一步调，顺利进行。并使建成的建筑物充分满足使用者和社会所期望的各种要求。建筑设计工作的全过程分为几个工作阶段：搜集资料、初步方案、初步设计、技术设计施工图和详图等，循序进行，这就是基本的设计程序。

广义的建筑设计是指设计一个建筑物或建筑群所要做的全部工作。由于科学技术的发展，在建筑上利用各种科学技术的成果越来越广泛深入，设计工作常涉及建筑学、结构学以及给水、排水，供暖、空气调节、电气、煤气、消防、防火、自动化控制管理、建筑声学、建筑光学、建筑热工学、工程估算，园林绿化等方面的知识，需要各种科学技术人员

的密切协作。但通常所说的建筑设计，是指“建筑学”范围内的工作。它所要解决的问题，包括建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑物与周围环境、与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式，建筑与结构、建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料、更少的劳动力、更少的投资、更少的时间来实现上述各种要求。其最终目的是使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。以建筑学作为专业，擅长建筑设计的专家称为建筑师。建筑师除了精通建筑学专业，做好本专业工作之外，还要善于综合各种有关专业提出的要求，正确地解决设计与各个技术工种之间的矛盾。

2、结构设计

结构设计，即：建（构）筑物的结构设计，一般包括上部结构设计和基础设计。

上部结构设计主要内容及步骤：（1）根据建筑设计来确定结构体系、确定结构主要材料；（2）结构平面布置；（3）初步选用材料类型、强度等级等，根据经验初步确定构件的截面尺寸；（4）结构荷载计算及各种荷载作用下结构的内力分析；（5）荷载效应组合；（6）构件的截面设计。此外还包括某必要些构造措施。需要依据结构专业相关规范、图集等。

基础设计：（1）根据工程地质勘察报告、上部结构类型及上部结构传来的荷载效应和当地的施工技术水平及材料供应情况确定基础的形式，材料强度等级，一般有浅基础（如：基础、条形基础等）和深基础（如：桩基）；（2）基础底面积的确定及地基承载力验算；（3）基础内力计算及配筋计算。（4）考虑必要的构造措施

结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上，该图纸是结构工程师的语言，是直接面对施工现场及相关工程技术人员的，应该按照一定的规范绘制。

二、在设计中需要关注的问题

1、扭转问题

在建筑的设计方面，有建筑三心之说，其一是几何形心，其二是刚度中心，其三是结构重心。在设计时，应该把三心确定在一条直线上，即是三点一线。扭转问题就是违背了这种原则，未能够达到这种要求，在水平力的影响下产生了扭转问题。为了避免这种状况的发生，在设计时，尽可能的做到三点一线。

2、共振问题

当建筑物所在的地区发生了地震，如果楼层与这个地区震动的周期相接近，就会发生共振的现象。因此，在设计的时候，应该要对将要建造楼层的地方进行调查研究，得出此地的震动周期，从而在楼层设计时，在设计时，必须应该避开这个周期，可以进行楼层数目的调整，选择适当的结构。让它们的震动周期差别拉大，避免共振。

3、位移问题

即使是满足了各种规程，也不能证明这设计是合理的。与此同时，还需要把地震的周期的因素考虑进去。在进行设计时，地震越大，所要求的楼层的刚度越大。然而，这并非说明刚度小的楼层就不能算是合格，在地震的力度小时，那些楼层刚度小的，只要是能够满足安全就可以了。

4、减重比问题

在结构方面，减重比一方面与所要防范的地震烈度有关，另一方面与体型有关。地震

的级数越高，它减重比就要越大。单位面积重度是对两个方面进行考察的指标，其一是部件截面的数值，其二是楼层负荷的数值。根据计算，内墙比较多的比少的大；设防烈度大的比小的大；层数多的比少的大；等等。

5、在安全方面的因素

好的建筑物，它的安全性一定也是非常高。在进行建筑物的设计时，务必要考虑到一些安全设备的安装，为这些安全设备的安装留有一定的空间。至于安全设备的安装，比如，在设计时，应该考虑到避雷设置的安装，以防止建筑物被雷电所侵袭；在设计时，务必要考虑到消防设施的安装，以此来应对火灾的方法；在设计时，应该考虑到监控系统设备的安装，以此来为楼层的治安提供保障。

三、建筑设计与结构设计的关系

1、建筑设计与结构设计的相互配合

在建筑工程的建设过程中，无论是公共建筑、工业建筑还是民用建筑大致可以分为分为两类：

(1)拥有完善的使用功能，优美的建筑造型，通过专业化的施工工艺和制造技术与先进的结构体系有机地结合，创造出经济适用的、新颖的、技术先进的建筑物。

(2)主要追求新奇的艺术效果为主，没有合理的建筑结构方案，创造出奇特的建筑物。在现代建筑物中主要实施和提倡第一类建筑。以具体的工厂厂房设计来谈结构设计和建筑设计相互配合。工厂厂房的设备较大，车间要求十分宽敞，防火要求比较高，并且不改隔

墙。以往的设计大都采用的是排架结构，厂房的墙体为240砖墙，厂房的屋盖为薄腹梁钢筋混凝土大板结构，这样的厂房才能满足使用要求。但这种排架结构的设计不足之处施工周期长、跨度受、不经济。

根据结构设计必须要考虑到厂房施工方便和经济合理的条件，在现代的工厂设计中可以采用门式刚架轻型房屋钢结构，在标离1米以下的地方为砖砌体，而墙体则用压型彩钢板，屋盖也一样。这样的设计不但能克服上述厂房结构形式的不足，而且还满足了厂房的使用要求。比如在对棉花加工厂这类厂房进行结构设计时，要充分满足厂房的生产工艺要求，在厂房的功能布局上要充分考虑运输活动和生产活动的方便，要为工厂创造良好的工作环境，这是这类厂房的设计原则。所以，在满足基本要求的前提下，施工最方便、最经济、施工周期最短的设计方案必然成为首选方案。对于公共建筑来说，建筑的设计不能离开具体的设计对象。一个优秀的建筑必然是结构设计和建筑设计之间密切配合的结果，同时还要分清配合的侧重点。一个好的建筑设计能够将建筑物完善的使用功能和优美的建筑造型与结构设计充分地结合在一起。

2、建筑设计与结构设计之间的密切联系

在建筑设计过程中，有少数的建筑设计师把结构总是放在第二位，并一直强调结构必须服从建筑，这种观念不但忽略了最基本的力学规律，还分割了科学的完整性。这种最大满足使用功能和片面地追求建筑艺术与建筑技术结合的要求，往往会给建筑工程的质量带来严重的隐患。在建筑设计过程中，任何一个建筑设计方案都会对建筑具体的结构设计产生一定的影响，并且建筑结构设计的技术水平也制约着建筑设计得层次。所以，在建筑工程的设计过程中，建筑设计师必须要具备一定的结构方面的基础，并且能够与结构设计相互协调，适当的结合，让二者互相统一，从而创作出优秀的、完美的建筑设计作品。

有的建筑设计师在设计中过分强调创作的标新立异、新颖、美观，从而不能与结构设计有效的结合。而建筑物本身承受着巨大的地震力、自重荷载与活载、扭矩力、水平风力等，要是建筑设计师不按照建筑的结构受力特征和基本的结构技术原理进行竖向设计和平面设计，也不征询结构设计师的意见，这样就会导致结构设计师不能合理的选择结构体系，从而出现建筑结构不稳定问题发生。比如可以讲建筑物的截面设计成为三角形，这样建筑物的抗侧能力和抗弯矩力就会小很多。还有些建筑设计师经常忽视结构力学的基本规律。比如：对于需要抗震设防的地方，建筑的高层电梯设置在建筑物的一侧，不能与建筑物的刚度中心相互重合，电梯筒就会受到很大的刚度，从而造成结构偏正，产生扭转。

3、建筑设计与结构设计是辩证统一的

建筑的发展主要体现在两个方面：一是人们对建筑功能的要求，以及人们对建筑审美方面的要求；二是人们对建筑结构和技术方法的要求。这两个方面是辩证统一的关系。建筑功能对建筑结构的要求多种多样，不同的结构设计决定每一种建筑功能都需要有相应的结构方法来实现，而每一种结构类型由于受力情况、构件组成等差异造成的空间形式的局限性，因此在建筑工程的设计阶段要将其功能要求与结构要求相结合。建筑构件是构成整个建筑结构的基本元素，其发展取决于建筑材料、结构理论、施工技术的进步。建筑功能是整个建筑物的首要目的，其发展在一定程度上决定着社会发展和进步，社会环境为实现建筑功能提供有利条件，同时也对其进行有效的制约。当功能要求由于社会环境的局限而无法实现相应结构时，社会环境就束缚和阻碍了建筑的发展。

四、结束语

建筑专业应更多的了解结构知识，结构专业应多了解建筑知识，团队配合才有效率。建筑与结构是密不可分的两个专业，各专业的偏重面不同，以建筑为主，建筑师也应掌握

结构知识，结构工程师也应了解建筑基本知识才能更好体现设计意图，两个专业没有优劣之分，对工程建设都很重要。

参考文献：

[1]郑峰.建筑设计必须与结构设计相结合[J].科技信息(科学教研),2012(02).

[2]宫黎明.对现代建筑设计与结构设计主要问题的浅析[J].黑龙江科技信息,2011(22).