世界首富马斯克的诗引起了很多猜测。这首源于1800年前的诗,表达了中国皇族曹植在得知自己的亲弟弟为了自己的利益而试图自残后的极度悲痛和愤慨。通过隐喻充分揭示了“本是一家,何必自残”的无奈。
不会说中文的马斯克,或许没有其他深意,但这句经典的诗句延伸到这个行业,不禁让人想起了手、建筑、结构之间两年的“恩怨”。同根生的两个专业,更像是手术分离的连体婴儿。从人类开始建造房屋到现代主义开始,严格来说,这两部分是同一类人——工匠的作品。
现代主义建筑中建筑元素的种类越来越多,界限越来越清晰,工业化的普及带来生产力的提高,逐渐催生了建筑行业的不同工种。
勒·柯布西耶,“现代建筑的旗手”分业“操作”后,通过结构塑造经典建筑形象的案例很多,以高科技大师诺曼·福斯特和理查德·罗杰斯为代表。
30圣玛丽·阿克斯·福斯特合伙公司里查德·罗杰斯劳氏建筑公司工种的细分,带来了手术后几十年专业水平和工作效率的提升。但几十年后的今天,在建筑界,太长的分离让他们淡化了基因里的血脉繁衍,也开始从各自的立场上挑毛病。我似乎渐渐忘记了普通工匠祖先在工作中的终极目标——造好房子。意识上的差异需要统一。
作为一个建筑项目的领导者,建筑师永远是最光荣的角色。建筑师,这个让建筑从图纸上站起来的角色,在幕后承担了大量至关重要的工作,却鲜有发言和出场的机会。抛开建筑师的视角,让我们从一个资深结构专家的角度来看看那些城市地标的背后。
“风格雷”绘画回大学学合作。
专业合作的问题其实在高校已经形成了。我上大学的时候,虽然叫土木工程学院,但是建筑学在一栋楼,结构专业在一栋楼。老师之间没有交流,所以学生之间也没有交流。这可能从源头上产生了这样一种感觉:结构就是结构,建筑就是建筑。毕业后进了同一家公司,一开始被要求配合完成项目,难度很大。
实际上,建筑建筑学也包含在结构专业的大学课程中,但学生需要掌握一系列相关的建筑设计和施工的基础知识,而不需要制图。理解和增进信任是专业间合作的基础。我会推荐身边的建筑师去阅读相关的建筑规范,比如住宅规范,这样可以扩大知识面,更顺利的与建筑师合作。业内很多谚语都在说这些事,比如:建筑师画线条结构的时候流汗。是个笑话,但是一直改总是不好的,会让两个专业下意识的抵触。我们很多团队同时主修建筑和结构。项目过程中,大家充分沟通。当然,吵架是不可避免的。我觉得冲突本身是很正常的。有时候人会自言自语,但总的来说得有个目标。比如有的地方需要空的效果,有的地方需要兼顾成本。有了焦点,大家的讨论都围绕这一点展开,这是一种良性的解决矛盾的方式。
架构师还可以影响空之间的体验:我们分析地板舒适度。
其实舒适是一个经常被忽视的问题。
通常结构的舒适性可以分为两种:一种是在风或地震的情况下,结构产生的振动使人非常不舒服,这种振动也叫“外激”。例如,作为一个整体,风的频率恰好与结构的某些频率相一致。前段时间网上热议的深圳赛格大厦摇晃事件,就是一个共振问题。其实有点勉强。只要它的频率与主体建筑的某一频率一致,建筑就有可能移动。赛格塔的频率可能与风的频率不同,但风搅动了桅杆的振动。当它的频率与结构的频率一致时,就会产生共振,引起建筑物的晃动。
为了防止外部激励引起的振动,我们将通过风洞试验真实模拟该地块的风场。在模拟的风场下,我们会看到建筑结构的加速度有多大,能不能小于规范限值。当加速度小于规范的限值时,使用起来是舒适的,但每个人对加速度的敏感程度不同,在建筑中的感受也会不同,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发生在大跨度或悬挑楼层。为了节省地板高度或增强视觉效果,这些地板可以做得很薄。如果用钢结构的话,它的变形会比较大,所以人走起来会抖。在这种情况下,局部舒适度与结构的大跨度楼板的局部振动频率有关。但是,人正常走路或跑步时是有一个频率范围的。如果这个频率范围刚好接近这部分地板振动的频率范围,那么地板会有晃动的感觉,人在空的体验会变差。
设计中往往把景观最好的部分做成大悬臂,这部分要特别注意结构舒适度。当遇到大跨度、大悬臂时,需要加上行人的动荷载来计算是否存在舒适性问题。因为一旦出现舒适性问题,往往出现在空这类功能比较重要的房间,影响会很大。
创意工厂的大手笔MVRDV超限高层:建筑师是大杀器。
我负责过很多超限高层建筑的结构设计。已建成的如恒丰桂阳中心和深圳前海世贸中心,以及待建的如深圳郑智文博大厦。
虽然郑智大厦只有200米高,但结构上的挑战是非常大的。第一个挑战是底层建筑的四个侧面中有两个没有柱子。一边的柱子是从9楼核心层挑出来的,而另一边,地上的几根柱子挤在一起,通过空空间慢慢蔓延成一排柱子,再往上是方形框架核心筒结构。这个结构特别有意思,要努力实现。
智文博大厦朱波设计难点之一是空之间的曲面上有一排柱在空之间不稳定,要从核心筒伸出伸臂桁架进行辅助支撑。占地面积本身就不大,这样的结构可能会影响使用,还有管井和机房的布置。这时候互相协调配合就非常有必要了。先算一下再看大家的专业能不能做到。不,我们会调整它直到一切都令人满意。
第二个挑战是核心筒高宽比21,核心筒宽度只有9.6米。再加上底层没有框架柱,在地震和风的作用下,塔楼变形过大,会超过规范的限值。通过各行各业的互相讨论,互相让步,大家齐心协力想办法。最后裙楼南侧的电梯间重新调整,让它帮助核心剪力墙共同受力。
智文博大厦抗侧力体系示意图虽然这个楼很累,但是有很多启发,比如提前合作可以少走很多弯路。对于复杂的建筑,从方案阶段就要进行专业的配合。尤其是结构专业的可行性,对整个方案的落地起着至关重要的作用。各专业前期提出自己的需求,可以减少后期很多重复的“大起大落”。
合格结构工程师的自我培养
首先是不断挑战,所以专业上的困难总能实现。无法实现。我们会一起协调,一起协商,总会把这个事情搞定的。在整个工作过程中,建筑师和结构工程师共同成长。
基础是热爱自己的专业,也可以在工作中找到实现自己的部分。把结构工程师当工作,把自己的专业做好,好像其他专业的内容和我没关系,从来都不好。
对于整体落地效果,建议建筑师也要了解一些建筑方面的内容。当遇到建筑方案与结构的矛盾时,他能从结构合理的角度提出自己的建筑解决方案。这样的沟通会有效很多,也不仅仅是在他自己的专业上照顾事情。
未来有前途的建筑师当前,我国土木工程正处于蓬勃发展的好时代。随着我国一大批标志性土木工程项目的建成,结构规模和复杂程度不断刷新,我国结构工程在材料、结构体系、结构设计分析、施工等方面的科技水平突飞猛进,达到了前所未有的高度。
就结构设计而言,大跨度、大悬挑、高位转换、曲柱、细腰细颈已经成为结构设计的常态,每一次复杂结构体系的建立和实现都是前所未有的挑战。
就整个行业而言,在资源能源消耗、环境保护、使用寿命、安全可靠性、抗灾能力等方面还存在许多亟待解决的问题,成为当前结构工程领域面临的挑战。
比利时的两层3D打印建筑结构原理目前不会有太大创新,新事物的出现可能与新的施工技术和新材料有关。几年前,欧洲出现了3D打印混凝土两层住宅建筑,但这种结构仅限于低层建筑。传统的混凝土结构设计原理是将不同材料的特性,即钢筋的抗拉特性和混凝土的抗压特性结合起来,形成稳定的结构。让我们继续期待新的建筑技术如何以新的方式结合这些材料。
王劲文朱波设计结构副总工程师
朱波设计结构专业技术委员会委员
结构RD中心总经理/工学博士/博士后国家注册结构工程师
高级工程师
结构设计总说明作为结构设计乃至整个工程设计的指导性文本,是建筑师协调其专业工作的有力工具。然而,专业人士在使用这一工具时往往本末倒置。作为结构建筑师,相关专家怎么看?结构设计总说明作为结构乃至整个工程设计的指导性文本,是建筑师协调专业工作的有力工具,其核心意义在于指导后期设计。
主要分为以下几个部分: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。
朱波设计在集团内部实现了结构设计的标准化,但是根据项目的地域差异,他们之间会有一些差异,有些内容也可以因地制宜。
安迪(男子名ˌ等于Andrew)朱波设计结构副总工程师
朱波设计结构技术委员会委员
上海公司首席结构工程师
国家一级注册结构工程师
筑波培训学院是集团基于自身25年的实践经验,将筑波设计与当前市场和行业发展趋势相结合的战略性人才培训项目。自2021年6月以来,筑波培训学院推出了一系列课程,帮助不同阶段的建筑从业者提高工作能力,获得岗位能力,成为未来的团队骨干。通过课堂导师的案例讲解、学生的案例分享和导师的开放讨论,学生和导师可以在活跃的氛围中共同探讨相关话题,分享相关经验,学习专业知识。未标注图片来自导师和网络。
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