徐骁，张红亚

（安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230022）

从“中国馆”谈结构工程师的修养

徐骁，张红亚

（安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230022）

2010年上海世博会的“中国馆”，完美演绎了中国文化的精神与气质。这个以“东方之冠，鼎盛中华，天下粮仓，富庶百姓”为构思主题的新颖造型让世人惊叹的同时，也让人由衷钦佩其背后一大批的结构设计工作者。文章以“中国馆”为着力点，阐述了当今结构工程师存在的必要性与重要性，也指出了一名合格的结构工程师所具备的修养。

中国馆；结构工程师；基本能力；科学修养；创新能力

1 引 言

中国馆采用的是“钢筋混凝土筒体+组合楼盖结构体系”，结构的抗侧力是由4个混凝土筒体承担的，它们分布于落地的楼梯间四角［1］。混凝土筒体挑出34.75m作为层面，造型奇特又不失典雅和稳重的倒梯形造型是由20根矩形混凝土斜柱来承担。架空的底部分层挑出，呈现出四棱台斗冠状，形成了中国馆的展区部。63m的绝对高度，下部33m的完全挑出，使得该展区可以容纳多种不同规模、不同模式的人类活动。中国馆的这种标新立异、敢于打破常规的结构形式让世人眼前一亮，这项伟大而复杂的工程凝聚着数以万计工作者的智慧与汗水，其中结构工程师聪明才智与辛勤劳动发挥了巨大的作用。

结构的各方面都是相互联系的，唯一了解其内在联系就是结构工程师，所以不是每一个与土木相关的工作者都能够成为结构工程师，需要具备一定的修养。

2 结构工程师的定义

结构工程师是指合理的将建筑物的结构承重体系，包括水平承重体系的楼屋盖和竖直承重体系的砌体、柱子、剪力墙等建立布置起来，以满足房屋的承载力、安全、稳定和使用等方面的职务和工作，并取得相应的资质，进行结构计算和绘图的工作者。

3 结构工程的基本属性

结构工程的 4种基本属性决定了结构工程师存在的必要性和重要性。

3.1 综合性

每一个工程设施并不是凭空生成，一般都要经过地质勘查、设计和施工3个阶段，这需要利用多方面的知识，其中包括工程测量、地质勘查、材料力学、土力学、工程力学、施工组织等领域的知识，同时计算机和力学试验技术也是需要去掌握的。这些就决定了结构工程是一门包含极多综合性很强的学科。

3.2 实践性

早期结构工程的发展主要是依靠人们在从事该活动中总结的经验和失败的教训，并没有形成一门学科。而结构工程从最早的依靠经验与教训发展到今日的学科，是从17世纪后把以伽利略和牛顿的近代力学作为结构工程的基础学科开始的。在结构工程的发展史中，工程实践经验常优于理论，在近些年发生的各种工程事故会显现出以前没有遇见过的新的影响因素和技术方面上的缺陷，这也就激起了人们对于新理论的探索和研究。至今工程上的有些问题还是在很大比例上通过工程者们的实践经验来解决的，所以说结构工程具有很强的实践性。

3.3 社会性

结构工程作为社会历史发展的见证者，它是随着人类社会的发展而发展。由于不同历史时期的政治、经济、文化、科学、技术的水平是不同的，也就导致了那个时期的结构工程的相应水平与特点，人类从建造只是满足简单生活与生产需要的挡风遮雨的简陋寒舍、简易的木桥到如今矗立在城市中央的高耸建筑、横跨在江河上的大桥，无不见证着结构工程在追求经济、实用、舒适、艺术等方面的进步与发展。同样的，许多工程设施反映了那个时期人类的创造力，如北京的故宫、万里长城、应县木塔、大运河、埃及的金字塔、巴黎铁塔等。结构工程真正意义上的快速发展是到了20世纪产业革命后，现代的结构工程为人类营造了美轮美奂的环境，并逐步成为了现代人类社会的重要组成部分。

3.4 统一性

这里所说的统一性是指在技术、经济和建筑艺术上的统一。它要求建设者们在建造以满足使用者特定的要求（如审美方向的要求）的工作时，力求该设施的经济性，而工程的各项技术是与经济性有千丝万缕的联系。在结构工程的长期实践中，人们取得了卓越的成就。在功能上确保该工程良好的前提下，同时考虑建筑艺术，使用不同的建筑材料，配合大自然环境使其成为艺术与使用为一体的建筑，这些在2010年上海世博会的场馆中就有很多的体现。

4 结构工程师应具备的基本能力

4.1 独立承担结构设计的能力

工程师走向成熟的第一步是具有独立承担结构设计的能力。在进行结构设计时，合适的结构选型很重要，工程师需要根据设计任务书、建筑专业，设备专业提供的条件图选取合理的结构体系，确定承重构件尺寸和相应的构件布置，最后通过计算荷载并应用相应的专业软件绘制所需要的施工设计图。

刚从事结构设计的工作者们在结构设计中都会过于谨慎，也无法全身心的投入其中，这就导致了相应的工程概念很难建立起来，自然也就深入不下去。因而对于他们，想以后走好结构设计这条路，提高这方面的能力是很有必要的。

4.2 技术经济指标优化能力

有人说“工程师就是能用一元钱做出任何傻瓜要花两元钱才能做的事［2］”。

随着我国经济不断地稳步发展，结构设计行业的竞争也愈演愈烈，建设单位为了能获取最大的利润，自然也就会对结构的成本进行严格的控制，这种要求也是合理的。

对于合理的成本控制要求，应渗透于结构设计的始终，然而对于那些不合理的成本控制，要向建设单位说明情况并得到其理解与支持。在正确处理好结构经济安全的条件下追求经济指标的优越性才是有意义的，所以一味的去迎合建设单位的经济指标，而忽略了结构安全是万万不可取的，也是不能被允许的。

4.3 熟悉和运用规范能力

设计者进行结构设计时，都会去查阅大量的规范，在使用这些规范的条文时，要甚为小心，不可粗心大意。这是由于规范所提供的结构设计方面的要求局限于编制规范时的工程技术水平与总结后的工程经验。所以说一名合格的结构工程师要明白技术发展水平总是领先于规范的条文，要熟悉掌握蕴含在这些规范中的真正含义并最终吃透条文中的精神实质。

4.4 完善结构施工图能力

现如今，我国工程建设中一项基本制度就是施工图审查机构审查结构设计制度。这项制度作为结构设计的一部分成为工程设计和建设的一个重要环节。以前工程师关注较多的是结构设计带来的经济效益、所用的工程技术是否合理可靠。鉴于结构专业的复杂性与特殊性，结构设计还必须要通过审查达到要求。然而在审查结构设计文件时很少有文件可以一次性合格通过的，还要根据审查后提出的意见认真修改和完善。设计文件和施工图经过设计单位的自行审核，审定之后交与第三方审查，这些都是与工程设计自身的特点密不可分的，这些特点恰恰说明了设立该项制度的的必要性，也从另一个侧面强调了结构工程师应具备按施工图审查要求完善结构设计文件的能力。

4.5 与施工方密切协作能力

在设计工作中，有一个重要的环节就是施工配合，配合的好坏在多个方面体现。有简单的设计交底工作、图纸出现差错后的纠正工作，以及一些隐蔽工程的验收工作。也有双方配合的内容［3］，如工程中减少和控制混凝土早期收缩裂缝的情况，在设计技术措施中经常会采用如下措施：合理的选取构件截面的最小尺寸、合理的选取混凝土的强度等级、加强薄弱环节减少应力集中、增设后浇带。在施工措施方面主要有：优化配合比、施工缝加强措施（加强配筋、优化混凝土的配合比，施工缝构造的位置选择）、混凝土的养护等［4-8］。由此可见，裂缝控制技术是施工和设计双方共同承担的，两者只有经过协调统一方可见成效，所以结构工程师在埋头苦干的同时也要具备这种协作的能力。

5 结构工程师的科学修养

5.1 科学方法与科学精神

“科学方法虽然在其精致的形式上显得颇为复杂，在本质上却是相当简单的，它就是观察者能够发现支配着所需研究事实的普遍规律。”

现代工程中应用的钢筋混凝土与最早法国花匠的发明已经存在本质上的区别［9］。钢筋混凝土之所以能够在如今的社会中应用的如此广泛与前人们所做的大量的科学研究和理论分析是分不开的，而这些研究与分析都应建立在科学方法的基础上，就好比工程设计中，如果没有科学的方法亦或违背了客观规律，必然会留下莫大的隐患。

近些年来工程建设领域出现的腐败事件、性质恶劣的工程事故对社会造成了极坏的影响，所以在追求利益化、职业道德缺失现象时有发生的环境下，作为结构设计者就更应该尊重科学、弘扬科学精神。

5.2 质疑精神与发现问题的能力

善于怀疑，这是设计师能够敏锐的发现问题所必须的精神，善于怀疑并不是毫无根据的怀疑一切，更不是胡乱猜疑，它是通过科学的手段和缜密的思维发现问题，正是由于这种精神，人类在结构工程的活动中才能积累大量的经验和科学规律，为以后解决更为复杂的难题打下很好的基础。如对于抗震设计中可靠度设计方法，由于人们对于地震的认识尚浅，到目前为止还没有一种可靠的方法预估决定地震反应的影响因素（强度、频普特征、持续时间），所以在结构设计中提倡工程师们的怀疑精神和发现问题的能力，不过分依赖和崇拜权威是相当必要的。

6 创新思维与丰富知识

众所周知，工程设计是一种创造性的思维活动，创造力和创新就是结构工程师对设计的贡献。作为创造性工作的结构设计与其他工程又有诸多的不同之处。创新能够体现一个工程师的个人修养，正是凭借这些创新，人类的衣食住行才日益改善，茹毛饮血的时代也一去不返了。

过去，人们常误认为创新是一种偶然发生的行为，后来随着经济水平的发展、各种制度的完善和各项研究的深入，现代工程领域的创新已经成为一种“常规性”、“常规化”的行为。

工程活动作为被多种因素（如经济因素、政治因素、技术因素、管理因素、伦理因素、美学因素、心里因素等）作用和影响的社会活动，与之对应的工程创新又表现出多种形式，如大家所熟悉的制度创新、理论创新、规划创新等。其中工程理念直接决定了工程师能否根据自身专业情况抓住创新的特点和规律。做工程不能只靠单一的技术，要具备一定创新能力，这样才能在发展理念、战略决策、工程设计中寻求出与每一个工程自身特点相匹配的集成优化，才能够使该工程与环境相协调，建立和谐的人际关系，最终造福人民。

7 结 语

结构设计作为加快城市化进程的重要组成，它交织着结构工程师的宝贵经验和设计思想，这要求工程师们在结构设计中必须全面的、综合的考虑问题。有些可以预见的问题是能够采取常规的办法解决的，对于那些不可预见的就真的考验一个结构工程师的修养了，因为如果没有过硬的技能和广博的学识，就无法抓住问题的特点，也就很难找到切入的突破口，便会在决策时显得底气不足。

时代在进步，社会在发展，结构工程师不能止步不前，更不能一成不变。我国著名的工程师茅以升曾提出合格工程师的六个要素：品行、决断、敏捷、知人、学识、技能［10］。作为要努力成为结构工程师的工作者们，要在以后的学习工作中坚持和弘扬本文所论述的品质，早日成为一名合格的结构工程师，为我国现代化建设贡献出自己的一份力量。

［1］方小丹，韦宏，陈福熙，等.上海世博会中国馆结构设计与研究［J］.建筑结构，2009（5）.

［2］林徽因.林徽因建筑文萃［J］.北京：北京理工大学出版社，2009.

［3］中国建筑科学研究院.混凝土结构［M］.北京：中国建筑工业出版社，2003.

［4］周献祥.结构设计笔记（第二版）［M］.北京：知识产权出版社，2013.

［5］张传军，徐良.建筑施工中混凝土裂缝的控制措施及处理［J］.科技创新与应用，2014（3）.

［6］王玉锁.大体积混凝土裂缝成因及控制技术研讨［J］.山西建筑，2014（6）.

［7］由丽华.大体积混凝土裂缝产生的原因分析与防控措施［J］.工程建设与设计，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］周献祥.品味钢筋混凝土—设计常用的混凝土结构机制机理分析［M］.北京：中国水利水电出版社，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年度第一批科技计划项目（1302053054）资助。作者简介：徐骁（1989-），男，安徽建筑大学在读硕士，研究方向：高层大跨度结构工程。