结构设计艺术探讨

摘　要：随着时代的变迁和经济的发展，结构设计应该不仅仅是满足建筑物结构的功能要求了，还需要满足建筑的艺术要求，实现建筑师的构想；随着全球的能源问题和环境问题的日益严重，结构设计也应该重视节约能源、保护环境的问题并有所创新。本文通过阐述结构设计的艺术性，及结构设计对节约能源、环境保护的影响，论证结构设计的新内涵思想。

关键词：结构设计 艺术 概念设计 能源 环境
    引言
　　由于受传统的观念的束缚和经济的制约，结构设计存在两大误区，其一，认为结构设计就是为建筑物设计空间骨架，使所设计的房屋满足结构的功能要求即可。其二，认为只要贯彻执行国家的技术经济政策，在保证安全可靠的前题下，越经济越好。
　　以上两种观点，只考虑安全、经济，束缚了结构工程师创造性思维。随着时代的变迁、经济的发展，人们的精神文明程度和物质生活水平不断提高，结构设计应该不仅仅是满足建筑物结构的功能要求了，还需要满足建筑的艺术要求，实现建筑师的构想；随着新技术、新材料的发展，结构设计应该与时俱进，有所创新；随着全球的能源问题、环境问题的日益严重，结构设计也应该重视节约能源、保护环境等问题。
　　所以，结构设计艺术是结构工程师永远值得探讨的问题。
一、 结构设计的艺术性
　　在建筑设计领域，人们通常认为，结构工程师只能被动地配合建筑师进行工作。 加之我国现行的传统设计体制造成结构工程与建筑专业之间一直存在着技术共识上的制约，尤其是在建筑设计的方案阶段，往往都毋需结构工程师的参与(或结构工程师就根本不参加)，这就进一步限制了结构工程师和筑师之间创造性合作的可能性。这种制约会导致建筑空间形式和结构设计理念之间的整个关系不协调，并给后续的设计阶段埋下了种种障碍和矛盾，来回返工，以致最后反过头来限制和约束了业主最想要的空间形式及其功能。
  习惯性的传统设计往往会给结构工程师造成一种错觉，以为结构设计就是“规范+计算。另外一种更为错误的观点就是将结构设计理解为“规范十一体化计算机结构设计程序”，充当一个计算机程序的操作者。
　　实际上，要创造一个令业主满意、有效的建筑物，建筑设计人员和结构设计人员的能力发挥是相互关联的，而且应该是建筑师和结构工程师创造性合作的共同成果。因此，对一个结构工程师来讲，结构设计人员绝对不能仅仅是“规范+计算”，更不是“规范十一体化计算机结构设计程序”，而应具有结构设计概念、经验、悟性、判断力和创造力。
　　在现实中，往往因结构工程师不重视结构概念设计，对结构设计方案不进行优化，而导致不能满足业主需求的实例比比皆是。例如某些大楼中的会议厅中间立数个直径一米多的大柱、某些教学楼教室中墙边突出较大的柱子等，严重影响到使用功能的要求。
　　真正的结构设计不仅是一门专业技术，更是一门艺术，没有惟一解。结构工程师只有不断地探索去寻求相对的最优，才能更好的帮助建筑师开拓空间形式与功能。                             
　　一个结构工程师的首要任务就是在每一项工程设计的开始，即建筑方案设计阶段，用概念设计去帮助建筑师开拓或实现该建筑物业主所想要的，或已初步构思的空间形式及其使用、构造与形象功能。并以此为统一目标，与建筑师一起构思总结构体系，并能明确结构总体系和主要分体系之间的最佳受力特征要求。实践证明，世界上那些著名的工程实例若在建筑方案设计阶段没有结构工程师凭借自身拥有的结构设计概念、悟性、判断力和创造力去参与构思、开拓，是根本无法充分地去实现业主的理想的。
　　结构设计的艺术性主要体现在结构概念设计方面。概念设计是展现先进设计思想的关键，主要任务就是在特定的建筑空间形式、功能和地理环境条件下，以结构工程师自身确定的理想承载力、刚度和延性为主导目标，用整体构思来完成结构总体方案的设计 ,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的之间的最佳受力特征与协调关系。
　　同样一个工程项目，可以有着不同的结构设计方案，因而可以人为的造成工程造价上的悬殊，得出不同的评价结果。凡能够科学地运用概念设计，使各项设计技术指标在安全可靠、经济合理的范围之内，这就是结构设计的艺术之处。
二、 结构设计对节约能源、环境保护的影响
    目前，建筑能耗占全社会商品能耗近30%，并将持续上升，建筑能源需求快速增长问题已成为制约国民经济发展和全面建设小康社会的主要因素之一。
因此，从节约能源、保护环境的角度考虑结构设计问题，是这个时代赋予结
构设计的新内涵。选择不同的结构类型对节约能源、环境保护有着的明显的影响。例如，混凝土结构，需要耗用大量自来水、大量模板，耗能大。施工时产生噪音，拆除时混凝土不可再生利用，造成大量建筑垃圾，污染环境。与混凝土结构相比，钢结构或钢—混凝土组合结构等，承载力高，能耗少，大量钢材可再生利用，施工方便省去模板和支模工序，不会造成严重的环境污染。钢—混凝土组合结构虽然造价超过混凝土结构，但符合可持续发展的战略方针。
　　此外，采用蜂巢空腹楼盖砼结构体系新技术，可减少热量的传递，隔热、保温性能显著提高，建筑节能效果尤为显著。同时还大大减少了楼层噪音的传递，克服了上下楼层间的撞击噪音干扰，对于图书馆、教学楼、住宅、医院、娱乐场所、疗养院等建筑，应用蜂巢空腹楼盖砼结构体系新技术，能有效解决噪音问题，特别是撞击噪音问题。
　　结语
　　能源是国家经济的生命线，能效是可持续发展能源政策的基石。未来20年中国将实行“节能优先、结构优化、环境友好”的可持续能源发展战略，节约资源已经提升到了基本国策的高度。我国建筑能耗由于长期快速增长的趋势和增量在能源需求增长中的主导地位确定了其在中国能源战略中的核心地位。
　　所以，结构工程师应该和建筑师及其他设备工程师共同努力，善于与业主沟通，多宣传国家建筑节能降耗的方针、政策。在今后的设计中，采用新材料、新技术，选择有利于建筑节能、减少环境污染的建筑结构形式。造福于子孙后代，造福于人类。
　　
　　参考文献
      高立人等 高层建筑结构概念设计 中国计划出版社  2005
      聂建国等 钢—混凝土组合结构    中国建筑工业出版社 2005
    作者简介：黄颖（1957-） 女 江西人 高级工程师、教授、一级注册结构师
              从事建筑结构设计、教学工作
  电话：13870822033  Email: :hying_2001@