論建筑設計和結構設計的協(xié)調統(tǒng)一

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論建筑設計和結構設計的協(xié)調統(tǒng)一

1.       什么是設計

　合縱設計設計是把一種計劃、規(guī)劃、設想通過視覺的形式傳達出來的活動過程。

　　人類通過勞動改造世界，創(chuàng)造文明，創(chuàng)造物質財富和精神財富，而最基礎、最主要的創(chuàng)造活動是造物。設計便是造物活動進行預先的計劃，可以把任何造物活動的計劃技術和計劃過程理解為設計。

　　意指設計家有目標有計劃的進行藝術性的創(chuàng)作活動。設計大部份為商業(yè)性質、少部份為藝術性質。

　　根據(jù)工業(yè)設計師 Victor Papanek 的定義，設計（design）是為構建有意義的秩序而付出的有意識的直覺上的努力。更詳細的定義如下：

　　第一步：理解用戶的期望、需要、動機，并理解業(yè)務、技術和行業(yè)上的需求和限制；

第二步：將這些所知道的東西轉化為對產(chǎn)品的規(guī)劃（或者產(chǎn)品本身），使得產(chǎn)品的形式、內容和行為變得有用、能用，令人向往，并且在經(jīng)濟和技術上可行。（這是設計的意義和基本要求所在）

最簡單的關于設計的定義、就是一種“有目地的創(chuàng)作行為”。

　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展、知識社會的到來、創(chuàng)新形態(tài)的嬗變，設計也正由專業(yè)設計師的工作向更廣泛的用戶參與演變，以用戶為中心的、用戶參與的創(chuàng)新設計日益受到關注，用戶參與的創(chuàng)新2.0模式正在逐步顯現(xiàn)。用戶需求、用戶參與、以用戶為中心被認為是新條件下設計創(chuàng)新的重要特征，用戶成為創(chuàng)新2.0的關鍵詞，用戶體驗也被認為是知識社會環(huán)境下創(chuàng)新2.0模式的核心。設計不再是專業(yè)設計師的專利，以用戶參與、以用戶為中心也成為了設計的關鍵詞，Fab Lab、Living Lab等的創(chuàng)新設計模式的探索正在成為設計的創(chuàng)新2.0模式。

2.       建筑設計

　 建筑設計(Architectural Design )是建筑學的核心，主要指建筑物在建造之前，設計者按照建設任務，把施工過程和使用過程中所存在的或可能發(fā)生的問題，事先作好通盤的設想，擬定好解決這些問題的辦法、方案，用圖紙和文件表達出來。作為備料、施工組織工作和各工種在制作、建造工作中互相配合協(xié)作的共同依據(jù)。便于整個工程得以在預定的投資限額范圍內，按照周密考慮的預定方案，統(tǒng)一步調，順利進行 。并使建成的建筑物充分滿足使用者和社會所期望的各種要求。

建筑師在進行建筑設計時面臨的矛盾有：內容和形式之間的矛盾；需要和可能之間的矛盾；投資者、使用者、施工制作、城市規(guī)劃等方面和設計之間，以及它們彼此之間由于對建筑物考慮角度不同而產(chǎn)生的矛盾；建筑物單體和群體之間、內部和外部之間的矛盾各個技術工種之間在技術要求上的矛盾；建筑的適用、經(jīng)濟、堅固、美觀這幾個基本要素本身之間的矛盾；建筑物內部各種不同使用功能之間的矛盾；建筑物局部和整體、這一局部和那一局部之間的矛盾等這些矛盾構成非常錯綜復雜的局面。而且每個工程中各種矛盾的構成又各有其特殊性。

　　所以說，建筑設計工作的核心，就是要尋找解決上述各種矛盾的最佳方案。通過長期的實踐，建筑設計者創(chuàng)造、積累了一整套科學的方法和手段，可以用圖紙、建筑模型或其他手段將設計意圖確切地表達出來，才能充分暴露隱藏的矛盾，從而發(fā)觀問題，同有關專業(yè)技術人員交換意見，使矛盾得到解決。此外，為了尋求量佳的設計方案，還需要提出多種方案進行比較。方案比較，是建筑設計中常用的方法。從整體到每一個細節(jié)，對待每一個問題，設計者一般都要設想好幾個解決方案，進行一連串的反復推敲和比較。即或問題得到初步解決，也還要不斷設想有無更好的解決方式，使設計方案臻于完善。

　總之。建筑設計是一種需要有預見性的工作，要預見到擬建建筑物存在的和可能發(fā)生的各種問題。這種預見，往往是隨著設計過程的進展而逐步清晰、逐步深化的。　　為了使建筑設計順利進行，少走彎路，少出差錯，取得良好的成果，在眾多矛盾和問題中，先考慮什么，后考慮什么，大體上要有個程序。根據(jù)長期實踐得出的經(jīng)驗，設計工作的著重點、常是從宏觀到微觀，從整體到局部、從大處到細節(jié)、從功能體型到具體構造、步步深入的。

　　為此，設計工作的全過程分為幾個工作階段：搜集資料、初步方案、初步設計、技術設計施工圖和詳圖等，循序進行，這就是基本的設計程序。它因工程的難易而有增減。

　設計者在動手設計之前，首先要了解并掌握各種有關的外部條件和客觀情況：自然條件，包括地形、氣候、地質、自然環(huán)境等；城市規(guī)劃對建筑物的要求，包括用地范圍的建筑紅線、建筑物高度和密度的控制等，城市的人為環(huán)境，包括交通、供水、排水、供電、供燃氣、通信等各種條件和情況；使用者對擬建建筑物的要求，特別是對建筑物所應具備的各項使用內容的要求；對工程經(jīng)濟估算依據(jù)和所能提供的資金、材料施工技術和裝備等；以及可能影響工程的其他客觀因素，這個階段，通常稱為搜集資料階段。

　在搜集資料階段，設計者也常協(xié)助建設者做一些應由咨詢單位做的工作，諸如確定計劃任務書，進行一些可行性研究，提出地形測量和工程勘察的要求，以及落實某些建設條件等。

3.       結構設計

建筑構造學是研究建筑物的構成、各組成部分的組合原理和構造方法的學科。主要任務是根據(jù)建筑物的使用功能、技術經(jīng)濟和藝術造型要求提供合理的構造方案，作為建筑設計的依據(jù)。

　　中國先秦典籍《考工記》對當時營造宮室的屋頂、墻、基礎和門宙的構造已有記述。唐代的《大唐六典》，宋代的《木經(jīng)》和《營造法式》，明代成書的《魯班經(jīng)》和清代的清工部《工程做法》等，都有關于建筑構造方面的內容。

　　公元前一世紀羅馬維特魯威所著《建筑十書》，文藝復興時期的《建筑四論》和《五種柱式規(guī)范》等著作均有對當時建筑結構體系和構造的記述。在19世紀，由于科學技術的進步，建筑材料、建筑結構、建筑施工和建筑物理等學科的成長，建筑構造學科也得到充實和發(fā)展。

　　在進行建筑設計時，不但要解決空間的劃分和組合，外觀造型等問題，而且還必須考慮建筑構造上的可行性。為此，就要研究能否滿足建筑物各組成部分的使用功能；在構造設計中綜合考慮結構選型、材料的選用、施工的方法、構配件的制造工藝，以及技術經(jīng)濟、藝術處理等問題。

　　建筑結構是構成建筑物并為使用功能提供空間環(huán)境的支承體，承擔著建筑物的重力、風力撞擊、振動等作用下所產(chǎn)生的各種荷載；同時又是影響建筑構造、建筑經(jīng)濟和建筑整體造型的基本因素。為此就要研究建筑物的結構體系和構造形式的選擇；影響建筑剛度、強度、穩(wěn)定性和耐久性的因素；結構與各組成部分的構造關系等。建筑結構體系的類型，基本可分為：木結構建筑、磚混結構建筑和骨架結構建筑，裝配式建筑和工具式模板建筑，筒體結構建筑、懸掛結構建筑薄膜建筑和大跨度結構建筑等。

　　對于建筑物來說，屋頂、墻和樓板層等都是構成建筑使用空間的主要組成部件，它們既是建筑物的承重構件，又都是建筑物的圍護構件。它們的功能是用來抵御和防止風、雨、雪、凍、地下水、太陽輻射、氣溫變化、噪聲以及內部空間相互干擾等影響，為提供良好的空間環(huán)境創(chuàng)造條件。

　　按照建筑功能需要而設置的構件和設施，包括樓梯、臺階、陽臺、雨篷、欄桿、隔斷、門、宙、天宙、火墻、火炕和房屋管道配件等。建筑配件除滿足使用功能要求外，均有藝術造型方面的要求，在習慣上把中國古代屬于小木作范圍的如門、宙、欄桿、隔斷、固定家具以及頂棚、地面、墻面等構件歸入建筑裝修。

　　單純?yōu)榱藵M足視覺要求而進行藝術加工的則歸入建筑裝飾。建筑裝修和裝飾同建筑的藝術表現(xiàn)和使用功能有密切關系。為此，就要研究構配件的功能、造型、尺度、質感、色彩以及照度等有關問題。

　　為了防止建筑物在使用過程中受到各種人為因素和自然因素的影響或破壞，必須研究下述問題，并采取安全措施，如建筑防火、建筑防震建筑防爆、建筑防塵、建筑防腐蝕、建筑輻射防護、建筑屏蔽、地下，室防水、外墻板接縫防水以及變形縫等。

　　建筑構造是為建筑設計提供可靠的技術保證?，F(xiàn)代化的建筑工程如果沒有技術依據(jù)，所作的，設計只能是紙上的方案，沒有實用價值可言。建筑構造作為建筑技術，自始至終貫穿于建筑設計的全過程，即方案設計、初步設計、技術設計和施工詳圖設計等每個步驟。

　　在方案設計和初步設計階段，首先應根據(jù)該工程的，社會、經(jīng)濟、文化傳統(tǒng)、技術條件等環(huán)境來選擇合宜的，結構體系，使所設計的建筑空間和外部造型具有可行性和現(xiàn)實性；在技術設計階段還要進一步落實設計方案的，具體技術問題，并對結構和給水排水、供暖、供電、空調設備等工程項目進行統(tǒng)一規(guī)劃，協(xié)調各工程項目之間的交又矛盾。施工詳圖設計階段是技術設計的深化，處理局部與整體之間的關系，并為工程的實施提供制作和安裝的具體技術條件。

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，多層建筑、高層建筑、大跨度建筑以及各種特殊建筑都在構造上不斷提出新的研究項目。例如建筑工業(yè)化的發(fā)展，對構配件提出既要標準化，又要高度靈活性的要求；為節(jié)約能源而出現(xiàn)的太陽能建筑、生土建筑、地下建筑等，提出太陽能利用和深層防水、導光、通風等技術和構造上的問題；核電站建筑提出有關防止核擴散和核污染的建筑技術和構造的問題；為了在室內創(chuàng)造自然環(huán)境而出現(xiàn)的“四季廳”有遮蓋的運動場，提出大面積頂部覆蓋的技術和構造的有關問題等，都有待于深入研究。

4.       建筑設計和結構設計的關系

建筑設計與結構設計是整個建筑設計過程中的兩個重要的環(huán)節(jié)，對整個建筑物的外觀效果、結構穩(wěn)定起著至關重要的作用。二者相互協(xié)調也相互制約，是伙伴還是冤家，就在于能否和諧工作。

在建筑設計中，少數(shù)建筑師總是把結構放在從屬地位，并要求結構必須服從建筑，一切以建筑隊為先導，這一觀念分割了科學的完整性，忽略了基本的力學規(guī)律，片面地追求建筑與技術與建筑藝術的結合和最大滿足使用功能的要求，這樣往往給某些建筑工程質量帶來了質量隱患和不安全因素。

任何一個建筑設計方案，都會對具體的結構設計產(chǎn)生影響，而有限的結構設計技術水平又制約著建筑設計層次。因此，在做建筑設計的過程中，建筑師應具備有一定的結構方面基礎，能與結構設計適當結合，相互調協(xié)，使二者相統(tǒng)一，才能創(chuàng)作出真正優(yōu)秀的建筑設計作品。

然而，許多建筑設計師，強調創(chuàng)作的美觀、新穎、標新立異，強調創(chuàng)作的最大自由度，然而這樣的建筑設計將會給結構設計帶來很大的困難，作為建筑物本身必須承受起巨大的自重荷載和活載、水平風力、地震力、扭矩力等。如果建筑設計人員在進行平面設計和豎向設計構思時，不依據(jù)基本的結構技術原理和有關結構的受力特征，不征詢結構設計師的意見，往往會使結構工程師不能有效地選擇合理的結構體系，進行結構設計導致結構的不穩(wěn)定等問題。比如將建筑物截面設計成為三角形，其抗彎矩力和抗側能力比圓形截面、矩形、多邊形截面要小得多。再者，有一些建筑師缺乏對結構力學方面的基本常識，在設計過程中，往往忽視力學的基本規(guī)律。如：在需抗震設防的地區(qū)，高層電梯設置在大樓的某一側，沒有和整個建筑物的剛度中心重合。由于電梯筒的剛度很大，這樣則使得剛度中心與荷載中心不能盡可能接近，即造成結構偏正，這樣就會產(chǎn)生扭轉，產(chǎn)生破壞。若電梯井筒置于樓板的剛度和整體性，而且樓板的平移和轉動將受到約束，而后樓板豎向剛度較弱，將會產(chǎn)生豎向彎形，并產(chǎn)生裂縫或局部破壞。

結構設計需要務實，建筑設計需要創(chuàng)新。但是兩者又是缺一不可的，任何一個項目設計都必須要協(xié)調好結構設計和建筑設計，只有協(xié)調好雙方的關系，一個建筑工程設計才能完成，所以說建筑設計和結構設計是協(xié)調統(tǒng)一的。