論建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一

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論建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一

1.       什么是設(shè)計(jì)

　合縱設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是把一種計(jì)劃、規(guī)劃、設(shè)想通過(guò)視覺的形式傳達(dá)出來(lái)的活動(dòng)過(guò)程。

　　人類通過(guò)勞動(dòng)改造世界，創(chuàng)造文明，創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富，而最基礎(chǔ)、最主要的創(chuàng)造活動(dòng)是造物。設(shè)計(jì)便是造物活動(dòng)進(jìn)行預(yù)先的計(jì)劃，可以把任何造物活動(dòng)的計(jì)劃技術(shù)和計(jì)劃過(guò)程理解為設(shè)計(jì)。

　　意指設(shè)計(jì)家有目標(biāo)有計(jì)劃的進(jìn)行藝術(shù)性的創(chuàng)作活動(dòng)。設(shè)計(jì)大部份為商業(yè)性質(zhì)、少部份為藝術(shù)性質(zhì)。

　　根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)師 Victor Papanek 的定義，設(shè)計(jì)（design）是為構(gòu)建有意義的秩序而付出的有意識(shí)的直覺上的努力。更詳細(xì)的定義如下：

　　第一步：理解用戶的期望、需要、動(dòng)機(jī)，并理解業(yè)務(wù)、技術(shù)和行業(yè)上的需求和限制；

第二步：將這些所知道的東西轉(zhuǎn)化為對(duì)產(chǎn)品的規(guī)劃（或者產(chǎn)品本身），使得產(chǎn)品的形式、內(nèi)容和行為變得有用、能用，令人向往，并且在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上可行。（這是設(shè)計(jì)的意義和基本要求所在）

最簡(jiǎn)單的關(guān)于設(shè)計(jì)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(shí)社會(huì)的到來(lái)、創(chuàng)新形態(tài)的嬗變，設(shè)計(jì)也正由專業(yè)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)日益受到關(guān)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(rèn)為是新條件下設(shè)計(jì)創(chuàng)新的重要特征，用戶成為創(chuàng)新2.0的關(guān)鍵詞，用戶體驗(yàn)也被認(rèn)為是知識(shí)社會(huì)環(huán)境下創(chuàng)新2.0模式的核心。設(shè)計(jì)不再是專業(yè)設(shè)計(jì)師的專利，以用戶參與、以用戶為中心也成為了設(shè)計(jì)的關(guān)鍵詞，Fab Lab、Living Lab等的創(chuàng)新設(shè)計(jì)模式的探索正在成為設(shè)計(jì)的創(chuàng)新2.0模式。

2.       建筑設(shè)計(jì)

　 建筑設(shè)計(jì)(Architectural Design )是建筑學(xué)的核心，主要指建筑物在建造之前，設(shè)計(jì)者按照建設(shè)任務(wù)，把施工過(guò)程和使用過(guò)程中所存在的或可能發(fā)生的問(wèn)題，事先作好通盤的設(shè)想，擬定好解決這些問(wèn)題的辦法、方案，用圖紙和文件表達(dá)出來(lái)。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(gè)工程得以在預(yù)定的投資限額范圍內(nèi)，按照周密考慮的預(yù)定方案，統(tǒng)一步調(diào)，順利進(jìn)行 。并使建成的建筑物充分滿足使用者和社會(huì)所期望的各種要求。

建筑師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)面臨的矛盾有：內(nèi)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(shè)計(jì)之間，以及它們彼此之間由于對(duì)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(nèi)部和外部之間的矛盾各個(gè)技術(shù)工種之間在技術(shù)要求上的矛盾；建筑的適用、經(jīng)濟(jì)、堅(jiān)固、美觀這幾個(gè)基本要素本身之間的矛盾；建筑物內(nèi)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(gòu)成非常錯(cuò)綜復(fù)雜的局面。而且每個(gè)工程中各種矛盾的構(gòu)成又各有其特殊性。

　　所以說(shuō)，建筑設(shè)計(jì)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(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，建筑設(shè)計(jì)者創(chuàng)造、積累了一整套科學(xué)的方法和手段，可以用圖紙、建筑模型或其他手段將設(shè)計(jì)意圖確切地表達(dá)出來(lái)，才能充分暴露隱藏的矛盾，從而發(fā)觀問(wèn)題，同有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員交換意見，使矛盾得到解決。此外，為了尋求量佳的設(shè)計(jì)方案，還需要提出多種方案進(jìn)行比較。方案比較，是建筑設(shè)計(jì)中常用的方法。從整體到每一個(gè)細(xì)節(jié)，對(duì)待每一個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)者一般都要設(shè)想好幾個(gè)解決方案，進(jìn)行一連串的反復(fù)推敲和比較。即或問(wèn)題得到初步解決，也還要不斷設(shè)想有無(wú)更好的解決方式，使設(shè)計(jì)方案臻于完善。

　總之。建筑設(shè)計(jì)是一種需要有預(yù)見性的工作，要預(yù)見到擬建建筑物存在的和可能發(fā)生的各種問(wèn)題。這種預(yù)見，往往是隨著設(shè)計(jì)過(guò)程的進(jìn)展而逐步清晰、逐步深化的?！　榱耸菇ㄖO(shè)計(jì)順利進(jìn)行，少走彎路，少出差錯(cuò)，取得良好的成果，在眾多矛盾和問(wèn)題中，先考慮什么，后考慮什么，大體上要有個(gè)程序。根據(jù)長(zhǎng)期實(shí)踐得出的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)工作的著重點(diǎn)、常是從宏觀到微觀，從整體到局部、從大處到細(xì)節(jié)、從功能體型到具體構(gòu)造、步步深入的。

　　為此，設(shè)計(jì)工作的全過(guò)程分為幾個(gè)工作階段：搜集資料、初步方案、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)施工圖和詳圖等，循序進(jìn)行，這就是基本的設(shè)計(jì)程序。它因工程的難易而有增減。

　設(shè)計(jì)者在動(dòng)手設(shè)計(jì)之前，首先要了解并掌握各種有關(guān)的外部條件和客觀情況：自然條件，包括地形、氣候、地質(zhì)、自然環(huán)境等；城市規(guī)劃對(duì)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?xì)狻⑼ㄐ诺雀鞣N條件和情況；使用者對(duì)擬建建筑物的要求，特別是對(duì)建筑物所應(yīng)具備的各項(xiàng)使用內(nèi)容的要求；對(duì)工程經(jīng)濟(jì)估算依據(jù)和所能提供的資金、材料施工技術(shù)和裝備等；以及可能影響工程的其他客觀因素，這個(gè)階段，通常稱為搜集資料階段。

　在搜集資料階段，設(shè)計(jì)者也常協(xié)助建設(shè)者做一些應(yīng)由咨詢單位做的工作，諸如確定計(jì)劃任務(wù)書，進(jìn)行一些可行性研究，提出地形測(cè)量和工程勘察的要求，以及落實(shí)某些建設(shè)條件等。

3.       結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑構(gòu)造學(xué)是研究建筑物的構(gòu)成、各組成部分的組合原理和構(gòu)造方法的學(xué)科。主要任務(wù)是根據(jù)建筑物的使用功能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和藝術(shù)造型要求提供合理的構(gòu)造方案，作為建筑設(shè)計(jì)的依據(jù)。

　　中國(guó)先秦典籍《考工記》對(duì)當(dāng)時(shí)營(yíng)造宮室的屋頂、墻、基礎(chǔ)和門宙的構(gòu)造已有記述。唐代的《大唐六典》，宋代的《木經(jīng)》和《營(yíng)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(guān)于建筑構(gòu)造方面的內(nèi)容。

　　公元前一世紀(jì)羅馬維特魯威所著《建筑十書》，文藝復(fù)興時(shí)期的《建筑四論》和《五種柱式規(guī)范》等著作均有對(duì)當(dāng)時(shí)建筑結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造的記述。在19世紀(jì)，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)、建筑施工和建筑物理等學(xué)科的成長(zhǎng)，建筑構(gòu)造學(xué)科也得到充實(shí)和發(fā)展。

　　在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，不但要解決空間的劃分和組合，外觀造型等問(wèn)題，而且還必須考慮建筑構(gòu)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(gòu)造設(shè)計(jì)中綜合考慮結(jié)構(gòu)選型、材料的選用、施工的方法、構(gòu)配件的制造工藝，以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)處理等問(wèn)題。

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

　　對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，屋頂、墻和樓板層等都是構(gòu)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(gòu)件，又都是建筑物的圍護(hù)構(gòu)件。它們的功能是用來(lái)抵御和防止風(fēng)、雨、雪、凍、地下水、太陽(yáng)輻射、氣溫變化、噪聲以及內(nèi)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(shè)置的構(gòu)件和設(shè)施，包括樓梯、臺(tái)階、陽(yáng)臺(tái)、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(shù)造型方面的要求，在習(xí)慣上把中國(guó)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(gòu)件歸入建筑裝修。

　　單純?yōu)榱藵M足視覺要求而進(jìn)行藝術(shù)加工的則歸入建筑裝飾。建筑裝修和裝飾同建筑的藝術(shù)表現(xiàn)和使用功能有密切關(guān)系。為此，就要研究構(gòu)配件的功能、造型、尺度、質(zhì)感、色彩以及照度等有關(guān)問(wèn)題。

　　為了防止建筑物在使用過(guò)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(wèn)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(hù)、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(gòu)造是為建筑設(shè)計(jì)提供可靠的技術(shù)保證?，F(xiàn)代化的建筑工程如果沒有技術(shù)依據(jù)，所作的，設(shè)計(jì)只能是紙上的方案，沒有實(shí)用價(jià)值可言。建筑構(gòu)造作為建筑技術(shù)，自始至終貫穿于建筑設(shè)計(jì)的全過(guò)程，即方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工詳圖設(shè)計(jì)等每個(gè)步驟。

　　在方案設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)階段，首先應(yīng)根據(jù)該工程的，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化傳統(tǒng)、技術(shù)條件等環(huán)境來(lái)選擇合宜的，結(jié)構(gòu)體系，使所設(shè)計(jì)的建筑空間和外部造型具有可行性和現(xiàn)實(shí)性；在技術(shù)設(shè)計(jì)階段還要進(jìn)一步落實(shí)設(shè)計(jì)方案的，具體技術(shù)問(wèn)題，并對(duì)結(jié)構(gòu)和給水排水、供暖、供電、空調(diào)設(shè)備等工程項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，協(xié)調(diào)各工程項(xiàng)目之間的交又矛盾。施工詳圖設(shè)計(jì)階段是技術(shù)設(shè)計(jì)的深化，處理局部與整體之間的關(guān)系，并為工程的實(shí)施提供制作和安裝的具體技術(shù)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(gòu)造上不斷提出新的研究項(xiàng)目。例如建筑工業(yè)化的發(fā)展，對(duì)構(gòu)配件提出既要標(biāo)準(zhǔn)化，又要高度靈活性的要求；為節(jié)約能源而出現(xiàn)的太陽(yáng)能建筑、生土建筑、地下建筑等，提出太陽(yáng)能利用和深層防水、導(dǎo)光、通風(fēng)等技術(shù)和構(gòu)造上的問(wèn)題；核電站建筑提出有關(guān)防止核擴(kuò)散和核污染的建筑技術(shù)和構(gòu)造的問(wèn)題；為了在室內(nèi)創(chuàng)造自然環(huán)境而出現(xiàn)的“四季廳”有遮蓋的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，提出大面積頂部覆蓋的技術(shù)和構(gòu)造的有關(guān)問(wèn)題等，都有待于深入研究。

4.       建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系

建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的兩個(gè)重要的環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)建筑物的外觀效果、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。二者相互協(xié)調(diào)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(shè)計(jì)中，少數(shù)建筑師總是把結(jié)構(gòu)放在從屬地位，并要求結(jié)構(gòu)必須服從建筑，一切以建筑隊(duì)為先導(dǎo)，這一觀念分割了科學(xué)的完整性，忽略了基本的力學(xué)規(guī)律，片面地追求建筑與技術(shù)與建筑藝術(shù)的結(jié)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(zhì)量帶來(lái)了質(zhì)量隱患和不安全因素。

任何一個(gè)建筑設(shè)計(jì)方案，都會(huì)對(duì)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，而有限的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)水平又制約著建筑設(shè)計(jì)層次。因此，在做建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑師應(yīng)具備有一定的結(jié)構(gòu)方面基礎(chǔ)，能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)結(jié)合，相互調(diào)協(xié)，使二者相統(tǒng)一，才能創(chuàng)作出真正優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)作品。

然而，許多建筑設(shè)計(jì)師，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)作的美觀、新穎、標(biāo)新立異，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)作的最大自由度，然而這樣的建筑設(shè)計(jì)將會(huì)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)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(fēng)力、地震力、扭矩力等。如果建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)和豎向設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)，不依據(jù)基本的結(jié)構(gòu)技術(shù)原理和有關(guān)結(jié)構(gòu)的受力特征，不征詢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的意見，往往會(huì)使結(jié)構(gòu)工程師不能有效地選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定等問(wèn)題。比如將建筑物截面設(shè)計(jì)成為三角形，其抗彎矩力和抗側(cè)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(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的基本常識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往忽視力學(xué)的基本規(guī)律。如：在需抗震設(shè)防的地區(qū)，高層電梯設(shè)置在大樓的某一側(cè)，沒有和整個(gè)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(jié)構(gòu)偏正，這樣就會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)動(dòng)將受到約束，而后樓板豎向剛度較弱，將會(huì)產(chǎn)生豎向彎形，并產(chǎn)生裂縫或局部破壞。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?wù)實(shí)，建筑設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?chuàng)新。但是兩者又是缺一不可的，任何一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)都必須要協(xié)調(diào)好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)，只有協(xié)調(diào)好雙方的關(guān)系，一個(gè)建筑工程設(shè)計(jì)才能完成，所以說(shuō)建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是協(xié)調(diào)統(tǒng)一的。