世界首富马斯克的诗引起了大家的许多猜测。这首源于1800年前的诗表达了中国皇族曹植在得知亲兄弟为其自身利益企图施害于自己后的极度悲愤,通过隐喻的手法充分显露出“本是一家人,何必自相残”的无奈。
不通中文的马斯克可能并无其他深意,但是这句经典诗词延伸到本行业内,不禁让人想到两个亲手足,建筑与结构的多年“恩怨”。本是同根生的两个专业更像是通过手术得以分离的连体婴儿。从人类开始建造房屋之时直到现代主义萌芽开始发展,严格意义上讲这两部分是同属于一类人干的活儿——工匠(其中的佼佼者是“样式雷”,清代宫廷建筑匠师家族)。
随着现代主义建筑中的建筑要素的种类愈发增多,界限愈发分明,加之工业化的普及带来生产力的提高,由此渐渐诞生了建筑行业内的不同细分工种。
“现代建筑的旗手”勒·柯布西耶
在这场工种分离的“手术”之后,也不乏众多通过结构塑造出经典建筑形象的案例,以高技派大师诺曼·福斯特(Norman Foster)和理查德·罗杰斯(Richard Rogers)为代表。
30 St Mary Axe ©Foster+Partners
Lloyd’s Building ©Richard Rogers
工种的细分在手术后的几十年内带来的是专业水平以及工作效率的提升。但在几十年后的当今建筑界,过久的分离使它们相互之间淡化了基因里的血脉相乘,也开始从各自立场上吹毛求疵。貌似渐渐忘却了共同的工匠始祖在工作中的最终目的——盖一座好房子。意识差异亟待统一。
作为一个建筑项目的龙头,建筑师总是最光辉的角色。结构师这个令建筑从图纸上站立起来的角色在幕后承担着许多至关重要的工作,却鲜有发声和亮相的机会。抛开建筑师视角,我们从一个资深结构专家的视角看看那些城市地标矗立起来的背后。
“样式雷”图纸
回到|澳门威斯尼斯·wns888入大学学配合
各专业配合的问题,实际在高校中就已经形成了。我在高校的时候,虽然叫土建|澳门威斯尼斯·wns888入学院,但建筑学在一栋楼,结构专业在一栋楼,老师之间都不怎么交流,学生就更少去交流。这个可能从源头上就产生了这样的感觉:结构是结构,建筑是建筑。毕业后进入同一家公司,开始被要求必须去配合完成项目,这是很难的。
其实结构专业的|澳门威斯尼斯·wns888入大学课程中也有房屋建筑学,但是不画画,需要学生掌握建筑设计及建筑构造的一系列相关的基础知识。加强了解,增进信任是专业间配合的基础。我会推荐身边的结构师去看建筑相关规范,比如住宅规范,拓展自己的知识面,与建筑师配合起来也会更流畅。
业内很多俗语都在说这些,比如:建筑师画一条线结构就出一身汗。玩笑归玩笑,但一直跟着改的感受总是不好的,会使两个专业从潜意识中就开始抵抗。我们的很多团队都同时拥有建筑和结构专业,在做项目的过程中,大家是充分交流的,当然吵架难以避免,我觉得冲突本身非常正常。有时大家会自说自话,但是总体得有个目标,比如有的地方要空间效果,有的地方需要照顾造价,有了重点,大家的讨论都围绕这个点来进行,这是良性化解冲突的方式。
结构师也可影响空间体验:
我们分析楼板舒适度
其实舒适度是经常会被忽略的一个问题。
结构设计通常遇到的舒适度分为两种:一种是在风或者地震的情况下,结构产生的震动让人非常不舒服,这也被称作“外部激励”。从结构整体来讲,比如风的频率刚好与结构的某些频率一致了。前段时间网络上热议的深圳赛格大厦晃动事件,是一个共振的问题。其实就是一点点很小的力,只要它的频率和主楼的某阶频率一致,一栋楼就可能动起来。赛格大厦的频率与风频率可能不一致,但是风激起了桅杆的振动,其频率跟结构的频率一致了,就会产生共振,造成大楼晃动。
为了防止外部激励导致的振动,我们会通过风洞试验,真实模拟这个地块的风场,在模拟风场作用下,看建筑结构的加速度到底有多大,能不能小于规范限值?当加速度小于规范限值的情况下使用起来是舒适的,但每个人对加速度的敏感程度不一样,在建筑内的感受会不一样,但设计需要满足这个基本要求。
风洞试验
另一种涉及舒适度的情况,出现在大跨度或大悬挑的楼盖。这些楼盖为了节约层高或提升视觉效果,可能做得很薄。若用的是钢结构,它的变形就会比较大,那么人走上去就会晃动。这种情况下的局部舒适度就与结构大跨度楼盖局部振动的频率相关,而人的正常的步行或者是跑步,它是有一个频率范围的,如果这个频率范围刚好与此部位楼盖振动的频率范围接近了,楼面就感觉晃起来了,人在空间中的体验会变差。
而在设计中经常把景观最好的地方做成大悬挑,在这种部位要尤为注重结构舒适度。遇到大跨度大悬挑的时候要把行人的动力荷载加上去算一算,看到底有无舒适度问题。因为一旦出现舒适度问题,那么往往出现在此类功能较为重要的空间,影响会很大。
Idea Factory的大挑台 ©MVRDV
超限与高层:结构师是大杀器
我负责过很多超限高层建筑的结构设计。已落成的比如恒丰贵阳中心、深圳前海世贸大厦,待建的如深圳至正文博大厦。
至正大厦虽然只有200米高,但是结构的挑战非常大。第一个挑战,在底部建筑四个边中的两条边是没有柱子的。一侧的柱子是在9层从核心层挑出去的,另一侧则是由地面上的几个柱子挤在一起,慢慢通过空间发散成一排柱子,再往上过度到方方正正的框架核心筒结构。这个结构特别有意思,我们就要想尽一切办法把它实现出来。
至正文博大厦 ©筑博设计
困难之一是空间曲面的一排柱在空间上是不稳定的,要采用伸臂桁架从核心筒伸出来辅助支撑。楼层的面积本身不大,这样的结构可能影响到使用,以及管井和设备房的布置。此时非常需要去协调,相互配合,我们先做计算然后看大家各专业行不行?不行,我们再调整,直到各方面都满意。
第二个挑战,核心筒的高宽比达到了21,核心筒只有9.6米的宽度,再加上底部楼层缺少框架柱,在地震及风作用下,塔楼变形太大,会超过规范的限值。通过各专业之间的相互讨论、相互让步,大家一起想办法,最后将裙楼南侧的楼电梯间重新调整,使其能帮助核心筒剪力墙共同受力。
至正文博大厦抗侧力体系示意
这个楼虽然做的很累,但是有很多启发,比如提前配合能少走很多弯路,复杂体型的建筑,应该从方案阶段就进行各专业配合。尤其结构专业的可行性,对整个方案的落地性起着至关重要的作用。各专业在早期提出大家各自的需求,可以减少很多后期的不断反复“倒腾”。
合格结构师的自我修养
修养其一是要有不断挑战的心态,那么专业上的困难总是能够实现的。实在实现不了的,我们再一起协调协商,总会把这个事儿弄起来的。整个工作过程,建筑师和结构师是共同成长的过程。
基础是对专业要热爱,也能在工作中找到实现自我的部分。仅把结构师当做一份工作,干好自己的专业,貌似其他专业的内容与我不相干,是永远做不好的。
为了整体的落地效果,建议结构师也要懂一定的建筑学内容,遇到建筑方案与结构矛盾的时候,能从结构合理的角度提出自己的建筑解决方案,这样的沟通就有效了许多,而绝不仅是只顾好自己专业内的事情。
未来可期的结构师
当前处在一个我国土木工程蓬勃发展的好时代,随着一大批标志性重大土木工程在我国建成、结构规模以及复杂程度不断刷新,我国结构工程在材料、结构体系、结构设计与分析、以及施工等各个方面的科技水平取得了突飞猛进的发展,达到了前所未有的高度。
从结构设计来讲,大跨度、大悬挑、高位转换、曲线柱、细腰、细脖子等已经成为了结构设计的常态,每一次复杂结构体系的确立和实现都是一次前所未有的挑战。
从整个行业来讲,在资源能源消耗、环境保护、使用寿命、安全可靠、抗灾能力等方面仍存在很多的迫切问题,已成为结构工程领域当前面临的挑战。
位于比利时的二层3D打印建筑
结构设计的原理目前不会有太多创新,出现新东西可能跟新的建造技术以及新材料有关。前几年欧洲出现了3D打印全屋的混凝土二层住宅建筑,但这样的结构也仅限低层建筑。传统混凝土结构设计原理是将不同材料的特性结合使用,即钢筋的抗拉性能以及混凝土的抗压性能结合起来形成稳固结构。新的建造技术如何能用新的方式把这些材料结合在一起,让我们继续期待吧。
王锦文
筑博设计结构副总工程师
筑博设计结构专业技术委员会委员
结构研发中心总经理/工学博士/博士后
国家一级注册结构工程师
高级工程师
作为结构设计乃至整个项目设计的指导性文字,结构设计总说明是结构师统筹专业工作的有力工具。然而专业人员对这项工具的使用往往是本末倒置的。作为结构师必须梳理清楚的一项内容,对此相关专家怎么看?
作为指导结构乃至整个项目设计的指导性文字,结构设计总说明是结构师统筹专业工作的有力工具,其核心意义是指导后期设计。
主要分为以下部分:工程概况、主要设计依据、结构设计等级、主要技术指标、结构构造。
筑博设计在集团内已经实现了结构设计标准化,但根据项目的地域差异在其中也会有些不同,也可根据需求因地制宜调整部分内容。
张巍
筑博设计结构副总工程师
筑博设计结构专业技术委员会委员
上海公司结构总工程师
国家一级注册结构工程师
课程预告
关于更多落地项目中各专业的配合内容,将在本期的筑博培训|澳门威斯尼斯·wns888入学院的课程中呈现。多位来自各专业领域的筑博设计资深导师将通过案例分享等方式为学员详述专业间配合的知识与经验。后续将带来相关课程的报道,敬请期待。
筑博培训|澳门威斯尼斯·wns888入学院是筑博设计结合当下市场和行业发展趋势,基于自身25年的实战经验沉淀出一套面向集团内部的人才战略培养方案。从2021年6月开始,筑博培训|澳门威斯尼斯·wns888入学院推出多个系列课程,赋能不同阶段的建筑从业人员提升工作能力,获得岗位胜任力,成为集团面向未来的中坚力量。课堂通过导师案例讲解、学员案例分享、导师学员开放式讨论等方式灵活展开,让学员和导师在活跃的气氛中共同探讨相关主题,分享相关经验,学习专业知识。
文中图片未标注者来源于导师与网络
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