世界首富馬斯克的詩引起了大家的許多猜測。這首源于1800年前的詩表達了中國皇族曹植在得知親兄弟為其自身利益企圖施害于自己后的極度悲憤，通過隱喻的手法充分顯露出“本是一家人，何必自相殘”的無奈。
不通中文的馬斯克可能并無其他深意，但是這句經(jīng)典詩詞延伸到本行業(yè)內(nèi)，不禁讓人想到兩個親手足，建筑與結(jié)構(gòu)的多年“恩怨”。本是同根生的兩個專業(yè)更像是通過手術(shù)得以分離的連體嬰兒。從人類開始建造房屋之時直到現(xiàn)代主義萌芽開始發(fā)展，嚴格意義上講這兩部分是同屬于一類人干的活兒——工匠（其中的佼佼者是“樣式雷”，清代宮廷建筑匠師家族）。
隨著現(xiàn)代主義建筑中的建筑要素的種類愈發(fā)增多，界限愈發(fā)分明，加之工業(yè)化的普及帶來生產(chǎn)力的提高，由此漸漸誕生了建筑行業(yè)內(nèi)的不同細分工種。
“現(xiàn)代建筑的旗手”勒·柯布西耶
在這場工種分離的“手術(shù)”之后，也不乏眾多通過結(jié)構(gòu)塑造出經(jīng)典建筑形象的案例，以高技派大師諾曼·福斯特(Norman Foster)和理查德·羅杰斯(Richard Rogers)為代表。
30 St Mary Axe ©Foster+Partners
Lloyd’s Building ©Richard Rogers
工種的細分在手術(shù)后的幾十年內(nèi)帶來的是專業(yè)水平以及工作效率的提升。但在幾十年后的當(dāng)今建筑界，過久的分離使它們相互之間淡化了基因里的血脈相乘，也開始從各自立場上吹毛求疵。貌似漸漸忘卻了共同的工匠始祖在工作中的最終目的——蓋一座好房子。意識差異亟待統(tǒng)一。
作為一個建筑項目的龍頭，建筑師總是最光輝的角色。結(jié)構(gòu)師這個令建筑從圖紙上站立起來的角色在幕后承擔(dān)著許多至關(guān)重要的工作，卻鮮有發(fā)聲和亮相的機會。拋開建筑師視角，我們從一個資深結(jié)構(gòu)專家的視角看看那些城市地標矗立起來的背后。
“樣式雷”圖紙
回到大學(xué)學(xué)配合
各專業(yè)配合的問題，實際在高校中就已經(jīng)形成了。我在高校的時候，雖然叫土建學(xué)院，但建筑學(xué)在一棟樓，結(jié)構(gòu)專業(yè)在一棟樓，老師之間都不怎么交流，學(xué)生就更少去交流。這個可能從源頭上就產(chǎn)生了這樣的感覺：結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)，建筑是建筑。畢業(yè)后進入同一家公司，開始被要求必須去配合完成項目，這是很難的。
其實結(jié)構(gòu)專業(yè)的大學(xué)課程中也有房屋建筑學(xué)，但是不畫畫，需要學(xué)生掌握建筑設(shè)計及建筑構(gòu)造的一系列相關(guān)的基礎(chǔ)知識。加強了解，增進信任是專業(yè)間配合的基礎(chǔ)。我會推薦身邊的結(jié)構(gòu)師去看建筑相關(guān)規(guī)范，比如住宅規(guī)范，拓展自己的知識面，與建筑師配合起來也會更流暢。
業(yè)內(nèi)很多俗語都在說這些，比如：建筑師畫一條線結(jié)構(gòu)就出一身汗。玩笑歸玩笑，但一直跟著改的感受總是不好的，會使兩個專業(yè)從潛意識中就開始抵抗。我們的很多團隊都同時擁有建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)，在做項目的過程中，大家是充分交流的，當(dāng)然吵架難以避免，我覺得沖突本身非常正常。有時大家會自說自話，但是總體得有個目標，比如有的地方要空間效果，有的地方需要照顧造價，有了重點，大家的討論都圍繞這個點來進行，這是良性化解沖突的方式。
結(jié)構(gòu)師也可影響空間體驗：
我們分析樓板舒適度
其實舒適度是經(jīng)常會被忽略的一個問題。
結(jié)構(gòu)設(shè)計通常遇到的舒適度分為兩種：一種是在風(fēng)或者地震的情況下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的震動讓人非常不舒服，這也被稱作“外部激勵”。從結(jié)構(gòu)整體來講，比如風(fēng)的頻率剛好與結(jié)構(gòu)的某些頻率一致了。前段時間網(wǎng)絡(luò)上熱議的深圳賽格大廈晃動事件，是一個共振的問題。其實就是一點點很小的力，只要它的頻率和主樓的某階頻率一致，一棟樓就可能動起來。賽格大廈的頻率與風(fēng)頻率可能不一致，但是風(fēng)激起了桅桿的振動，其頻率跟結(jié)構(gòu)的頻率一致了，就會產(chǎn)生共振，造成大樓晃動。
為了防止外部激勵導(dǎo)致的振動，我們會通過風(fēng)洞試驗，真實模擬這個地塊的風(fēng)場，在模擬風(fēng)場作用下，看建筑結(jié)構(gòu)的加速度到底有多大，能不能小于規(guī)范限值？當(dāng)加速度小于規(guī)范限值的情況下使用起來是舒適的，但每個人對加速度的敏感程度不一樣，在建筑內(nèi)的感受會不一樣，但設(shè)計需要滿足這個基本要求。
風(fēng)洞試驗
另一種涉及舒適度的情況，出現(xiàn)在大跨度或大懸挑的樓蓋。這些樓蓋為了節(jié)約層高或提升視覺效果，可能做得很薄。若用的是鋼結(jié)構(gòu)，它的變形就會比較大，那么人走上去就會晃動。這種情況下的局部舒適度就與結(jié)構(gòu)大跨度樓蓋局部振動的頻率相關(guān)，而人的正常的步行或者是跑步，它是有一個頻率范圍的，如果這個頻率范圍剛好與此部位樓蓋振動的頻率范圍接近了，樓面就感覺晃起來了，人在空間中的體驗會變差。
而在設(shè)計中經(jīng)常把景觀最好的地方做成大懸挑，在這種部位要尤為注重結(jié)構(gòu)舒適度。遇到大跨度大懸挑的時候要把行人的動力荷載加上去算一算，看到底有無舒適度問題。因為一旦出現(xiàn)舒適度問題，那么往往出現(xiàn)在此類功能較為重要的空間，影響會很大。
Idea Factory的大挑臺 ©MVRDV
超限與高層：結(jié)構(gòu)師是大殺器
我負責(zé)過很多超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計。已落成的比如恒豐貴陽中心、深圳前海世貿(mào)大廈，待建的如深圳至正文博大廈。
至正大廈雖然只有200米高，但是結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)非常大。第一個挑戰(zhàn)，在底部建筑四個邊中的兩條邊是沒有柱子的。一側(cè)的柱子是在9層從核心層挑出去的，另一側(cè)則是由地面上的幾個柱子擠在一起，慢慢通過空間發(fā)散成一排柱子，再往上過度到方方正正的框架核心筒結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)特別有意思，我們就要想盡一切辦法把它實現(xiàn)出來。
至正文博大廈 ©筑博設(shè)計
困難之一是空間曲面的一排柱在空間上是不穩(wěn)定的，要采用伸臂桁架從核心筒伸出來輔助支撐。樓層的面積本身不大，這樣的結(jié)構(gòu)可能影響到使用，以及管井和設(shè)備房的布置。此時非常需要去協(xié)調(diào)，相互配合，我們先做計算然后看大家各專業(yè)行不行？不行，我們再調(diào)整，直到各方面都滿意。
第二個挑戰(zhàn)，核心筒的高寬比達到了21，核心筒只有9.6米的寬度，再加上底部樓層缺少框架柱，在地震及風(fēng)作用下，塔樓變形太大，會超過規(guī)范的限值。通過各專業(yè)之間的相互討論、相互讓步，大家一起想辦法，最后將裙樓南側(cè)的樓電梯間重新調(diào)整，使其能幫助核心筒剪力墻共同受力。
至正文博大廈抗側(cè)力體系示意
這個樓雖然做的很累，但是有很多啟發(fā)，比如提前配合能少走很多彎路，復(fù)雜體型的建筑，應(yīng)該從方案階段就進行各專業(yè)配合。尤其結(jié)構(gòu)專業(yè)的可行性，對整個方案的落地性起著至關(guān)重要的作用。各專業(yè)在早期提出大家各自的需求，可以減少很多后期的不斷反復(fù)“倒騰”。
合格結(jié)構(gòu)師的自我修養(yǎng)
修養(yǎng)其一是要有不斷挑戰(zhàn)的心態(tài)，那么專業(yè)上的困難總是能夠?qū)崿F(xiàn)的。實在實現(xiàn)不了的，我們再一起協(xié)調(diào)協(xié)商，總會把這個事兒弄起來的。整個工作過程，建筑師和結(jié)構(gòu)師是共同成長的過程。
基礎(chǔ)是對專業(yè)要熱愛，也能在工作中找到實現(xiàn)自我的部分。僅把結(jié)構(gòu)師當(dāng)做一份工作，干好自己的專業(yè)，貌似其他專業(yè)的內(nèi)容與我不相干，是永遠做不好的。
為了整體的落地效果，建議結(jié)構(gòu)師也要懂一定的建筑學(xué)內(nèi)容，遇到建筑方案與結(jié)構(gòu)矛盾的時候，能從結(jié)構(gòu)合理的角度提出自己的建筑解決方案，這樣的溝通就有效了許多，而絕不僅是只顧好自己專業(yè)內(nèi)的事情。
未來可期的結(jié)構(gòu)師
當(dāng)前處在一個我國土木工程蓬勃發(fā)展的好時代，隨著一大批標志性重大土木工程在我國建成、結(jié)構(gòu)規(guī)模以及復(fù)雜程度不斷刷新，我國結(jié)構(gòu)工程在材料、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析、以及施工等各個方面的科技水平取得了突飛猛進的發(fā)展，達到了前所未有的高度。
從結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，大跨度、大懸挑、高位轉(zhuǎn)換、曲線柱、細腰、細脖子等已經(jīng)成為了結(jié)構(gòu)設(shè)計的常態(tài)，每一次復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的確立和實現(xiàn)都是一次前所未有的挑戰(zhàn)。
從整個行業(yè)來講，在資源能源消耗、環(huán)境保護、使用壽命、安全可靠、抗災(zāi)能力等方面仍存在很多的迫切問題，已成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。
位于比利時的二層3D打印建筑
結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理目前不會有太多創(chuàng)新，出現(xiàn)新東西可能跟新的建造技術(shù)以及新材料有關(guān)。前幾年歐洲出現(xiàn)了3D打印全屋的混凝土二層住宅建筑，但這樣的結(jié)構(gòu)也僅限低層建筑。傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是將不同材料的特性結(jié)合使用，即鋼筋的抗拉性能以及混凝土的抗壓性能結(jié)合起來形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)。新的建造技術(shù)如何能用新的方式把這些材料結(jié)合在一起，讓我們繼續(xù)期待吧。
王錦文
筑博設(shè)計結(jié)構(gòu)副總工程師
筑博設(shè)計結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)委員會委員
結(jié)構(gòu)研發(fā)中心總經(jīng)理/工學(xué)博士/博士后
國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師
高級工程師
作為結(jié)構(gòu)設(shè)計乃至整個項目設(shè)計的指導(dǎo)性文字，結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明是結(jié)構(gòu)師統(tǒng)籌專業(yè)工作的有力工具。然而專業(yè)人員對這項工具的使用往往是本末倒置的。作為結(jié)構(gòu)師必須梳理清楚的一項內(nèi)容，對此相關(guān)專家怎么看？
作為指導(dǎo)結(jié)構(gòu)乃至整個項目設(shè)計的指導(dǎo)性文字，結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明是結(jié)構(gòu)師統(tǒng)籌專業(yè)工作的有力工具，其核心意義是指導(dǎo)后期設(shè)計。
主要分為以下部分：工程概況、主要設(shè)計依據(jù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計等級、主要技術(shù)指標、結(jié)構(gòu)構(gòu)造。
筑博設(shè)計在集團內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化，但根據(jù)項目的地域差異在其中也會有些不同，也可根據(jù)需求因地制宜調(diào)整部分內(nèi)容。
張巍
筑博設(shè)計結(jié)構(gòu)副總工程師
筑博設(shè)計結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)委員會委員
上海公司結(jié)構(gòu)總工程師
國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師
課程預(yù)告
關(guān)于更多落地項目中各專業(yè)的配合內(nèi)容，將在本期的筑博培訓(xùn)學(xué)院的課程中呈現(xiàn)。多位來自各專業(yè)領(lǐng)域的筑博設(shè)計資深導(dǎo)師將通過案例分享等方式為學(xué)員詳述專業(yè)間配合的知識與經(jīng)驗。后續(xù)將帶來相關(guān)課程的報道，敬請期待。
筑博培訓(xùn)學(xué)院是筑博設(shè)計結(jié)合當(dāng)下市場和行業(yè)發(fā)展趨勢，基于自身25年的實戰(zhàn)經(jīng)驗沉淀出一套面向集團內(nèi)部的人才戰(zhàn)略培養(yǎng)方案。從2021年6月開始，筑博培訓(xùn)學(xué)院推出多個系列課程，賦能不同階段的建筑從業(yè)人員提升工作能力，獲得崗位勝任力，成為集團面向未來的中堅力量。課堂通過導(dǎo)師案例講解、學(xué)員案例分享、導(dǎo)師學(xué)員開放式討論等方式靈活展開，讓學(xué)員和導(dǎo)師在活躍的氣氛中共同探討相關(guān)主題，分享相關(guān)經(jīng)驗，學(xué)習(xí)專業(yè)知識。
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