徐驍，張紅亞

（安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230022）

從“中國館”談結(jié)構(gòu)工程師的修養(yǎng)

徐驍，張紅亞

（安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230022）

2010年上海世博會的“中國館”，完美演繹了中國文化的精神與氣質(zhì)。這個以“東方之冠，鼎盛中華，天下糧倉，富庶百姓”為構(gòu)思主題的新穎造型讓世人驚嘆的同時，也讓人由衷欽佩其背后一大批的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者。文章以“中國館”為著力點，闡述了當(dāng)今結(jié)構(gòu)工程師存在的必要性與重要性，也指出了一名合格的結(jié)構(gòu)工程師所具備的修養(yǎng)。

中國館；結(jié)構(gòu)工程師；基本能力；科學(xué)修養(yǎng)；創(chuàng)新能力

1 引 言

中國館采用的是“鋼筋混凝土筒體+組合樓蓋結(jié)構(gòu)體系”，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力是由4個混凝土筒體承擔(dān)的，它們分布于落地的樓梯間四角［1］?；炷镣搀w挑出34.75m作為層面，造型奇特又不失典雅和穩(wěn)重的倒梯形造型是由20根矩形混凝土斜柱來承擔(dān)。架空的底部分層挑出，呈現(xiàn)出四棱臺斗冠狀，形成了中國館的展區(qū)部。63m的絕對高度，下部33m的完全挑出，使得該展區(qū)可以容納多種不同規(guī)模、不同模式的人類活動。中國館的這種標(biāo)新立異、敢于打破常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式讓世人眼前一亮，這項偉大而復(fù)雜的工程凝聚著數(shù)以萬計工作者的智慧與汗水，其中結(jié)構(gòu)工程師聰明才智與辛勤勞動發(fā)揮了巨大的作用。

結(jié)構(gòu)的各方面都是相互聯(lián)系的，唯一了解其內(nèi)在聯(lián)系就是結(jié)構(gòu)工程師，所以不是每一個與土木相關(guān)的工作者都能夠成為結(jié)構(gòu)工程師，需要具備一定的修養(yǎng)。

2 結(jié)構(gòu)工程師的定義

結(jié)構(gòu)工程師是指合理的將建筑物的結(jié)構(gòu)承重體系，包括水平承重體系的樓屋蓋和豎直承重體系的砌體、柱子、剪力墻等建立布置起來，以滿足房屋的承載力、安全、穩(wěn)定和使用等方面的職務(wù)和工作，并取得相應(yīng)的資質(zhì)，進行結(jié)構(gòu)計算和繪圖的工作者。

3 結(jié)構(gòu)工程的基本屬性

結(jié)構(gòu)工程的 4種基本屬性決定了結(jié)構(gòu)工程師存在的必要性和重要性。

3.1 綜合性

每一個工程設(shè)施并不是憑空生成，一般都要經(jīng)過地質(zhì)勘查、設(shè)計和施工3個階段，這需要利用多方面的知識，其中包括工程測量、地質(zhì)勘查、材料力學(xué)、土力學(xué)、工程力學(xué)、施工組織等領(lǐng)域的知識，同時計算機和力學(xué)試驗技術(shù)也是需要去掌握的。這些就決定了結(jié)構(gòu)工程是一門包含極多綜合性很強的學(xué)科。

3.2 實踐性

早期結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展主要是依靠人們在從事該活動中總結(jié)的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)，并沒有形成一門學(xué)科。而結(jié)構(gòu)工程從最早的依靠經(jīng)驗與教訓(xùn)發(fā)展到今日的學(xué)科，是從17世紀(jì)后把以伽利略和牛頓的近代力學(xué)作為結(jié)構(gòu)工程的基礎(chǔ)學(xué)科開始的。在結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展史中，工程實踐經(jīng)驗常優(yōu)于理論，在近些年發(fā)生的各種工程事故會顯現(xiàn)出以前沒有遇見過的新的影響因素和技術(shù)方面上的缺陷，這也就激起了人們對于新理論的探索和研究。至今工程上的有些問題還是在很大比例上通過工程者們的實踐經(jīng)驗來解決的，所以說結(jié)構(gòu)工程具有很強的實踐性。

3.3 社會性

結(jié)構(gòu)工程作為社會歷史發(fā)展的見證者，它是隨著人類社會的發(fā)展而發(fā)展。由于不同歷史時期的政治、經(jīng)濟、文化、科學(xué)、技術(shù)的水平是不同的，也就導(dǎo)致了那個時期的結(jié)構(gòu)工程的相應(yīng)水平與特點，人類從建造只是滿足簡單生活與生產(chǎn)需要的擋風(fēng)遮雨的簡陋寒舍、簡易的木橋到如今矗立在城市中央的高聳建筑、橫跨在江河上的大橋，無不見證著結(jié)構(gòu)工程在追求經(jīng)濟、實用、舒適、藝術(shù)等方面的進步與發(fā)展。同樣的，許多工程設(shè)施反映了那個時期人類的創(chuàng)造力，如北京的故宮、萬里長城、應(yīng)縣木塔、大運河、埃及的金字塔、巴黎鐵塔等。結(jié)構(gòu)工程真正意義上的快速發(fā)展是到了20世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后，現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)工程為人類營造了美輪美奐的環(huán)境，并逐步成為了現(xiàn)代人類社會的重要組成部分。

3.4 統(tǒng)一性

這里所說的統(tǒng)一性是指在技術(shù)、經(jīng)濟和建筑藝術(shù)上的統(tǒng)一。它要求建設(shè)者們在建造以滿足使用者特定的要求（如審美方向的要求）的工作時，力求該設(shè)施的經(jīng)濟性，而工程的各項技術(shù)是與經(jīng)濟性有千絲萬縷的聯(lián)系。在結(jié)構(gòu)工程的長期實踐中，人們?nèi)〉昧俗吭降某删?。在功能上確保該工程良好的前提下，同時考慮建筑藝術(shù)，使用不同的建筑材料，配合大自然環(huán)境使其成為藝術(shù)與使用為一體的建筑，這些在2010年上海世博會的場館中就有很多的體現(xiàn)。

4 結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)具備的基本能力

4.1 獨立承擔(dān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力

工程師走向成熟的第一步是具有獨立承擔(dān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，合適的結(jié)構(gòu)選型很重要，工程師需要根據(jù)設(shè)計任務(wù)書、建筑專業(yè)，設(shè)備專業(yè)提供的條件圖選取合理的結(jié)構(gòu)體系，確定承重構(gòu)件尺寸和相應(yīng)的構(gòu)件布置，最后通過計算荷載并應(yīng)用相應(yīng)的專業(yè)軟件繪制所需要的施工設(shè)計圖。

剛從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作者們在結(jié)構(gòu)設(shè)計中都會過于謹(jǐn)慎，也無法全身心的投入其中，這就導(dǎo)致了相應(yīng)的工程概念很難建立起來，自然也就深入不下去。因而對于他們，想以后走好結(jié)構(gòu)設(shè)計這條路，提高這方面的能力是很有必要的。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)化能力

有人說“工程師就是能用一元錢做出任何傻瓜要花兩元錢才能做的事［2］”。

隨著我國經(jīng)濟不斷地穩(wěn)步發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)的競爭也愈演愈烈，建設(shè)單位為了能獲取最大的利潤，自然也就會對結(jié)構(gòu)的成本進行嚴(yán)格的控制，這種要求也是合理的。

對于合理的成本控制要求，應(yīng)滲透于結(jié)構(gòu)設(shè)計的始終，然而對于那些不合理的成本控制，要向建設(shè)單位說明情況并得到其理解與支持。在正確處理好結(jié)構(gòu)經(jīng)濟安全的條件下追求經(jīng)濟指標(biāo)的優(yōu)越性才是有意義的，所以一味的去迎合建設(shè)單位的經(jīng)濟指標(biāo)，而忽略了結(jié)構(gòu)安全是萬萬不可取的，也是不能被允許的。

4.3 熟悉和運用規(guī)范能力

設(shè)計者進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，都會去查閱大量的規(guī)范，在使用這些規(guī)范的條文時，要甚為小心，不可粗心大意。這是由于規(guī)范所提供的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的要求局限于編制規(guī)范時的工程技術(shù)水平與總結(jié)后的工程經(jīng)驗。所以說一名合格的結(jié)構(gòu)工程師要明白技術(shù)發(fā)展水平總是領(lǐng)先于規(guī)范的條文，要熟悉掌握蘊含在這些規(guī)范中的真正含義并最終吃透條文中的精神實質(zhì)。

4.4 完善結(jié)構(gòu)施工圖能力

現(xiàn)如今，我國工程建設(shè)中一項基本制度就是施工圖審查機構(gòu)審查結(jié)構(gòu)設(shè)計制度。這項制度作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的一部分成為工程設(shè)計和建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)。以前工程師關(guān)注較多的是結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來的經(jīng)濟效益、所用的工程技術(shù)是否合理可靠。鑒于結(jié)構(gòu)專業(yè)的復(fù)雜性與特殊性，結(jié)構(gòu)設(shè)計還必須要通過審查達到要求。然而在審查結(jié)構(gòu)設(shè)計文件時很少有文件可以一次性合格通過的，還要根據(jù)審查后提出的意見認(rèn)真修改和完善。設(shè)計文件和施工圖經(jīng)過設(shè)計單位的自行審核，審定之后交與第三方審查，這些都是與工程設(shè)計自身的特點密不可分的，這些特點恰恰說明了設(shè)立該項制度的的必要性，也從另一個側(cè)面強調(diào)了結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)具備按施工圖審查要求完善結(jié)構(gòu)設(shè)計文件的能力。

4.5 與施工方密切協(xié)作能力

在設(shè)計工作中，有一個重要的環(huán)節(jié)就是施工配合，配合的好壞在多個方面體現(xiàn)。有簡單的設(shè)計交底工作、圖紙出現(xiàn)差錯后的糾正工作，以及一些隱蔽工程的驗收工作。也有雙方配合的內(nèi)容［3］，如工程中減少和控制混凝土早期收縮裂縫的情況，在設(shè)計技術(shù)措施中經(jīng)常會采用如下措施：合理的選取構(gòu)件截面的最小尺寸、合理的選取混凝土的強度等級、加強薄弱環(huán)節(jié)減少應(yīng)力集中、增設(shè)后澆帶。在施工措施方面主要有：優(yōu)化配合比、施工縫加強措施（加強配筋、優(yōu)化混凝土的配合比，施工縫構(gòu)造的位置選擇）、混凝土的養(yǎng)護等［4-8］。由此可見，裂縫控制技術(shù)是施工和設(shè)計雙方共同承擔(dān)的，兩者只有經(jīng)過協(xié)調(diào)統(tǒng)一方可見成效，所以結(jié)構(gòu)工程師在埋頭苦干的同時也要具備這種協(xié)作的能力。

5 結(jié)構(gòu)工程師的科學(xué)修養(yǎng)

5.1 科學(xué)方法與科學(xué)精神

“科學(xué)方法雖然在其精致的形式上顯得頗為復(fù)雜，在本質(zhì)上卻是相當(dāng)簡單的，它就是觀察者能夠發(fā)現(xiàn)支配著所需研究事實的普遍規(guī)律?！?/p>

現(xiàn)代工程中應(yīng)用的鋼筋混凝土與最早法國花匠的發(fā)明已經(jīng)存在本質(zhì)上的區(qū)別［9］。鋼筋混凝土之所以能夠在如今的社會中應(yīng)用的如此廣泛與前人們所做的大量的科學(xué)研究和理論分析是分不開的，而這些研究與分析都應(yīng)建立在科學(xué)方法的基礎(chǔ)上，就好比工程設(shè)計中，如果沒有科學(xué)的方法亦或違背了客觀規(guī)律，必然會留下莫大的隱患。

近些年來工程建設(shè)領(lǐng)域出現(xiàn)的腐敗事件、性質(zhì)惡劣的工程事故對社會造成了極壞的影響，所以在追求利益化、職業(yè)道德缺失現(xiàn)象時有發(fā)生的環(huán)境下，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計者就更應(yīng)該尊重科學(xué)、弘揚科學(xué)精神。

5.2 質(zhì)疑精神與發(fā)現(xiàn)問題的能力

善于懷疑，這是設(shè)計師能夠敏銳的發(fā)現(xiàn)問題所必須的精神，善于懷疑并不是毫無根據(jù)的懷疑一切，更不是胡亂猜疑，它是通過科學(xué)的手段和縝密的思維發(fā)現(xiàn)問題，正是由于這種精神，人類在結(jié)構(gòu)工程的活動中才能積累大量的經(jīng)驗和科學(xué)規(guī)律，為以后解決更為復(fù)雜的難題打下很好的基礎(chǔ)。如對于抗震設(shè)計中可靠度設(shè)計方法，由于人們對于地震的認(rèn)識尚淺，到目前為止還沒有一種可靠的方法預(yù)估決定地震反應(yīng)的影響因素（強度、頻普特征、持續(xù)時間），所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中提倡工程師們的懷疑精神和發(fā)現(xiàn)問題的能力，不過分依賴和崇拜權(quán)威是相當(dāng)必要的。

6 創(chuàng)新思維與豐富知識

眾所周知，工程設(shè)計是一種創(chuàng)造性的思維活動，創(chuàng)造力和創(chuàng)新就是結(jié)構(gòu)工程師對設(shè)計的貢獻。作為創(chuàng)造性工作的結(jié)構(gòu)設(shè)計與其他工程又有諸多的不同之處。創(chuàng)新能夠體現(xiàn)一個工程師的個人修養(yǎng)，正是憑借這些創(chuàng)新，人類的衣食住行才日益改善，茹毛飲血的時代也一去不返了。

過去，人們常誤認(rèn)為創(chuàng)新是一種偶然發(fā)生的行為，后來隨著經(jīng)濟水平的發(fā)展、各種制度的完善和各項研究的深入，現(xiàn)代工程領(lǐng)域的創(chuàng)新已經(jīng)成為一種“常規(guī)性”、“常規(guī)化”的行為。

工程活動作為被多種因素（如經(jīng)濟因素、政治因素、技術(shù)因素、管理因素、倫理因素、美學(xué)因素、心里因素等）作用和影響的社會活動，與之對應(yīng)的工程創(chuàng)新又表現(xiàn)出多種形式，如大家所熟悉的制度創(chuàng)新、理論創(chuàng)新、規(guī)劃創(chuàng)新等。其中工程理念直接決定了工程師能否根據(jù)自身專業(yè)情況抓住創(chuàng)新的特點和規(guī)律。做工程不能只靠單一的技術(shù)，要具備一定創(chuàng)新能力，這樣才能在發(fā)展理念、戰(zhàn)略決策、工程設(shè)計中尋求出與每一個工程自身特點相匹配的集成優(yōu)化，才能夠使該工程與環(huán)境相協(xié)調(diào)，建立和諧的人際關(guān)系，最終造福人民。

7 結(jié) 語

結(jié)構(gòu)設(shè)計作為加快城市化進程的重要組成，它交織著結(jié)構(gòu)工程師的寶貴經(jīng)驗和設(shè)計思想，這要求工程師們在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須全面的、綜合的考慮問題。有些可以預(yù)見的問題是能夠采取常規(guī)的辦法解決的，對于那些不可預(yù)見的就真的考驗一個結(jié)構(gòu)工程師的修養(yǎng)了，因為如果沒有過硬的技能和廣博的學(xué)識，就無法抓住問題的特點，也就很難找到切入的突破口，便會在決策時顯得底氣不足。

時代在進步，社會在發(fā)展，結(jié)構(gòu)工程師不能止步不前，更不能一成不變。我國著名的工程師茅以升曾提出合格工程師的六個要素：品行、決斷、敏捷、知人、學(xué)識、技能［10］。作為要努力成為結(jié)構(gòu)工程師的工作者們，要在以后的學(xué)習(xí)工作中堅持和弘揚本文所論述的品質(zhì)，早日成為一名合格的結(jié)構(gòu)工程師，為我國現(xiàn)代化建設(shè)貢獻出自己的一份力量。

［1］方小丹，韋宏，陳福熙，等.上海世博會中國館結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2009（5）.

［2］林徽因.林徽因建筑文萃［J］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.

［3］中國建筑科學(xué)研究院.混凝土結(jié)構(gòu)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［4］周獻祥.結(jié)構(gòu)設(shè)計筆記（第二版）［M］.北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2013.

［5］張傳軍，徐良.建筑施工中混凝土裂縫的控制措施及處理［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（3）.

［6］王玉鎖.大體積混凝土裂縫成因及控制技術(shù)研討［J］.山西建筑，2014（6）.

［7］由麗華.大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析與防控措施［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2014（1）.

［8］R.S.Adhikari ，O.Moselhi ，A.Bagchi Image-based retrieval of concrete crack properties for bridge inspection［J］.Automation in Construction，10.1016/j.autcon.2013.06.011

［9］Yoichi Yuki ，Toshihiro Kasugai ，Hidekazu Mizukoshi ，Kazuhiko Takata Basic Experiment on Concrete Crack of Steel and Concrete Composite Slab［J］.Kou kouzou rombunshuu，2011，Vol.16（63）

［10］周獻祥.品味鋼筋混凝土—設(shè)計常用的混凝土結(jié)構(gòu)機制機理分析［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

TU201

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1007-7359（2016）02-0012-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.003

安徽省2013年度第一批科技計劃項目（1302053054）資助。作者簡介：徐驍（1989-），男，安徽建筑大學(xué)在讀碩士，研究方向：高層大跨度結(jié)構(gòu)工程。