建筑学专业学生结构设计意识提高方法探析

赵芳琴

（铜陵学院， 安徽 铜陵 244000）

建筑学专业学生结构设计意识提高方法探析

赵芳琴

（铜陵学院， 安徽 铜陵 244000）

从建筑学专业特点入手，分析了不同年级的建筑课程对不同结构形式的运用，探讨建筑设计课程教学中如何提高学生的结构设计意识。提倡将结构教学与建筑方案设计相结合，使学生对方案的思考不仅仅停留于空间组合、平面功能划分层面上，而是更进一步考虑选择恰当的结构形式，并将空间组合与结构形式揉合成一体，进而提高学生自觉完善方案的能力。

建筑设计；结构设计；对比分析

建筑设计和结构设计是建筑工程项目设计的两个重要环节，两者的有机结合对整个建筑的外观形态和结构的安全稳定起到至关重要的作用，存在相互协调、相互制约的关系，在建筑设计中两者必须有机结合。建筑学专业的学生在建筑设计课程中往往对结构设计未给予足够的重视，或者仅仅停留在框架结构及剪力墙结构的设计，但是随着建筑技术的不断发展，建筑设计课程的难度也在逐步深入，仅是简单的框架和剪力墙结构设计已不能满足需求，因此需加强学生对结构设计的认识，掌握更多类别的结构形式的设计，提高学生的结构设计能力。

一、建筑学专业的知识体系

建筑学专业的知识由四个体系组成，包括：（1）工具性体系；（2）人文社会科学知识；（3）自然科学知识；（4）专业知识。其中专业知识体系包括六个知识领域，（1）专业基础：进行专业知识和技能学习的指导；（2）建筑设计：直接指导建筑学专业的核心，是建筑设计的知识和能力的学习；（3）建筑历史与理论：以中外建筑历史与理论为主体的知识，构成建筑学专业的理论平台；（4）建筑技术：以建筑结构、建筑物理、环境控制技术、建筑数字技术等知识为主体，构成建筑设计的技术支撑；（5）建筑师执业基础：与建筑师执业相关的法律、法规、策划、合同、管理、职业道德等的基础知识；（6）建筑相关学科：与建筑学紧密相关的其他学科知识。以上六个知识领域涵盖了建筑学的核心知识范围，构成了高等学校建筑学专业的必修知识，掌握这些领域中的知识及其运用方法，是建筑师分析、思考、设计等方面工作学习的基础［1］。

二、各年级建筑设计课程内容

通过比较，发现国内各个高校的建筑学专业课程设置大致相同，由于各个学校办学特色以及其它各种原因，课程设置存在细微差别，现针对大多数课程设置的情况进行分析。

一年级的建筑学是专业基础课程开设阶段，主要起到了引领学生认识和了解建筑设计的作用。这个阶段对于学生而言是比较迷茫的阶段，入学时对建筑学一无所知，通过概论的学习以及整体专业教学环境的熏陶对建筑学有所了解；《设计基础》、《建筑设计I》等基础课程的开设，一年级学生对建筑设计相关的场地、功能、技术产生初步的认识。

二年级是初涉建筑设计的阶段，大多数高校会布置一些简单的方案任务，例如：别墅设计、幼儿园设计、会所设计、社区图书馆、售楼处设计等，由于该阶段的学生处于模仿、学习设计阶段，通过几个简单的方案设计，从简单到复杂，规模从小到大，循序渐进的使学生能够自己动手做方案设计［2］。东南大学建筑学院曾提出“喇叭口”的建筑设计教学理论［3］，认为低年级的设计课应开放学生的思路，此阶段不会引入结构的设计，教师在教学过程中也会尽量给学生足够的自由，让其发散思维，尽可能的在建筑造型上能有自己的想法，不用考虑结构等技术设计的制约，更不必考虑经济的限制。

三年级的建筑设计课程在五年制建筑学教育中起到承上启下的作用［4］，同时相应的结构设计的课程也处于已经开设或正在开设中，所以在三年级的建筑设计课程中有必要加入相关结构设计的要求。大多数高校建筑学三年级时包括：餐饮建筑、文化馆建筑、民俗博物馆、影剧院、体育馆建筑等，以上建筑框架结构居多。相对于其它结构形式，框架结构对于建筑方案造型及美观的要求制约性较小，可以根据学生的功能空间划分及组合改变跨度。但是对于大三的建筑学学生而言，他们掌握的结构设计知识比较死板，不会灵活变化，例如学生在做民俗博物馆结构设计时，会在空间划分之初预订一个柱网尺寸，然而博物馆建筑包括大小不一的功能房间，在组合房间时，学生不会灵活改变柱网的大小，会造成一些令人难以接受的问题，例如小房间上空有较高结构梁从正中穿过，给使用者造成一种压抑感；更有学生将墙体分布在柱轴线很近的距离，那么结构设计时如何处理就成了问题，如果增设次梁将会出现超筋或箍筋无法绑扎等问题，如果配置板底钢筋将会出现梁支座剪力太大造成剪切破坏。

四年级的建筑设计教学意义十分重要，它需要引领学生从学习模仿设计到运用知识创新和结合实践的过程，这个阶段的建筑设计课程将会对五年级的建筑业务知识实践以及毕业设计产生重要的影响。考虑到毕业后工作的实际需要，多数院校在给四年级学生布置设计题目时，上学期经常会选择做高层办公楼和住宅设计，在此阶段要求学生比较正确的进行结构构件的布置，同时兼顾水电等构造的设计；下学期会选择做一个中等的城市设计或小区规划加单体方案及户型设计，这个阶段城市设计对结构等技术的设计要求较低，而小区户型和单体方案设计中就要求学生较为准确的布置剪力墙、框架柱等结构构件。

五年级学生大部分时间是在设计单位实习或做毕业设计，此阶段的建筑学专业学生和设计院的建筑师共同工作，完全参与到工程实践中去，无论是普通住宅，还是公建都需要学生进行初步的结构设计，因此对于这个阶段的学生而言是个非常重要的锻炼机会，结构基础知识掌握的熟练与否更能有效的得到检验。

通过比较发现五个年级的建筑设计课程遵循着从易到难的循序渐进的方法进行教学，对于结构设计的要求也是从无到有，从简单到复杂。每个阶段都需要教师引领学生逐步的展开建筑方案设计，完善结构设计。

三、各种结构形式对建筑设计的制约和帮助

由于框架结构空间具有分隔灵活、可以灵活地配合建筑平面布置、利于安排需要较大空间的建筑结构等优点。因此在五年的建筑设计课程中，85%以上的方案都设计成框架结构，同时由于学生在生活中及学习中对框架结构接触、了解的较多，做起方案设计来较为简单，虽然也会出现各种问题，但纠正起来也较为容易。但是学生往往会理所当然地设计出15米以上的跨度、2.4米以上的大悬挑等方案，当老师提出质疑时却不知道如何解决问题。遇到上述情况时，教师一般建议学生将框架结构与桁架结构进行组合设计，以解决大跨度和大悬挑的问题。

剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构全部为混凝土墙的结构。当墙体处于建筑物中合适的位置时，它们能形成一种有效抵抗水平作用的结构体系，同时又能起到对空间的分隔作用。相比框架结构，学生设计的方案中仅住宅设计适用于剪力墙结构，由于剪力墙的间距有一定限制，故不可能开间太大，一般将剪力墙布置成3.0～3.9m的小开间，如果是做综合楼设计也可以将力墙的开间局部布置成6.0～7.0m的大开间，这样较经济合理，降低了材料用量，而且增大建筑使用面积。做剪力墙方案设计时，学生经常犯的错误有：（1）墙体布置太厚或太薄；（2）把所有墙体均布置为剪力墙；（3）墙肢高宽比控制错误，容易将方案布置成短肢剪力墙或异形柱结构。

网架结构是一种空间结构形式，可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷等建筑的屋盖。在建筑学专业的设计课程中，网架结构经常是与框架结构结合设计的，例如展览馆、博物馆、体育馆，通常是将建筑里的大空间房间布置成网架结构以满足跨度的要求，这部分设计里，学生一般不会出现问题，只需将网架结构周围的柱网布置即可。

网壳结构是非常典型的空间结构，合理的曲面具有优美的建筑造型，无论是建筑平面、外形和形状都能给设计师以充分的创作自由。薄壳结构与网格结构不能实现的形态，网壳结构几乎都可以实现。既能表现静态美，又能通过平面和立面的切割以及网格、支撑与杆件的变化表现动态美。在建筑平面上可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、扇形以及各种不规则的平面，在建筑外形上可以形成多种曲面。纵使网壳结构有诸多优点，学生在设计时仍不愿或不敢采用，主要原因是网壳结构绘图和表现比较复杂，学生容易知难而退。

大学五年的方案设计中并非都能遇到上述结构形式，但是在结构类课程的教学中都会涉及，在建筑设计课程中学生如何正确选择运用上述结构形式就成了结构设计的主要问题。

四、新型钢筋混凝土结构

新型钢筋混凝土结构主要适用于高层建筑体系，目的是为了适应场地条件、城市规划、使用功能和建筑造型的不同需求，同时建筑结构体系越来越受到建筑形式和建筑美学的巨大影响，因此出现了钢臂芯筒—框架体系、巨型框架体系、竖筒悬挂体系［5］。

由于上述三种新型结构主要适用于高层或超高层建筑，在教学过程中仅针对高层建筑设计进行详细的讲解，在本科阶段的建筑设计课程中用到的较少。但是有个别学生试图用上述新型结构形式解决普通框架或剪力墙结构无法解决的技术问题，例如：学生总是试图突破框架结构中对于2.4m的大悬挑的限制，就会套用钢臂芯筒或竖筒悬挂体系。问题在于，学生套用时并未真正掌握新型结构的特点，总是忽略钢臂和悬挂总是与芯筒组合才能正常工作的，而大学阶段的设计课程中几乎很少用到芯筒的结构形式。

因此在教学中，教师应该指导学生正确认识新型结构的适用范围，做到不套用、不滥用。

五、提高学生对结构设计重视的改革方法

在教学过程中，经常发现学生对于结构等技术限制完全不考虑，比较明显的例子就是进行商住综合楼设计时，不考虑上下部开间的变化。虽然在结构技术课程中详细讲解过：类似这种上部与下部因平面使用功能不同，可以通过转换楼层进行上部与下部不同结构类型的转换。但在实际设计过程中，学生根本无从入手，主要问题表现在：不知道将转换层布置在哪一楼层、框架柱任意抽去不考虑对结构的影响、立面设计时没有考虑转换层的影响、剖面图绘制错误、设计深度不够等。待建筑平面、功能布设完成后，教师提出结构方面的意见时，学生才恍然大悟，尔后反而会花上两倍甚至更多的时间和精力对之前做的方案进行修改。因此，有必要提高学生对结构设计的重视。

如何提高和改变建筑学专业学生的结构设计意识，除了说教之外，可以用以下方法引起学生的重视：（1）主观能动性。 建筑学学生之所以没有对结构设计引起足够重视，因此必须使学生认识到没有充分考虑结构设计所带来的不良后果，例如学生因为结构问题对方案进行反复的修改，徒增了很大的工作量；（2）工程实例学习。在方案设计之初最好带领学生参观学习一些近似的建筑的结构设计，使学生形成初步的结构感官认识；（3）发挥结构教师的特长。设计过程请结构专业教师全程参与指导纠正、逐个击破、逐个讲解，充分发挥结构对造型的正面作用。

六、结论

论文介绍了结构设计对建筑设计课程的制约和帮助［6］，探讨了建筑设计课程教学中如何提高学生的结构设计意识。通过与国内著名高校建筑学专业进行对比，得出一些较为切实可行的方法：

（1）充分调动学生的主观能动性，通过反面案例使学生认识到没有充分考虑结构设计所带来的不良后果；

（2）通过工程实例学习，使学生形成初步的结构感官认识，在方案设计之初带领学生参观学习一些近似的建筑的结构设计，使学生有初步的结构认识；

（3）发挥结构教师的特长，设计过程请结构专业教师全程参与指导纠正、逐个击破、逐个讲解，充分发挥建筑对造型的正面作用。

综上所述，为了能够提高建筑学专业学生结构设计意识，必须从学生的主动学习、教师的有意识教学两方面着手。第一，要激发学生在建筑设计过程中重视结构设计的作用；第二，教师要有意识的引导学生进行结构设计，教师不需要帮助学生解决所有的结构技术问题，要引导学生自己解决建筑技术难题；第三，在不同年级的建筑设计课程中，穿插不同难度的结构设计，逐步加深结构设计的难度；第四，加大工程实例教学所占的比例，带领学生参观不同的结构形式，并请专业的结构设计人员进行讲解。

［1］全国高等学校建筑学学科专业指导委员会.高等学校建筑学本科指导性专业规范［M］.北京：中国建筑工业出版社，2014.

［2］郝曙光.建筑系二年级建筑设计课程教学研究［J］.高等建筑教育，2010，19（2）：15－118.

［3］王建国，龚恺.持续探索和创新的东南大学建筑设计教学［J］.建筑教育，2010（6）：86－92.

［4］刘圆圆，刘声远，应金迅.高校建筑系三年级“建筑设计”课程教学研究［J］.教育与职业，2012（15）：61－64.

［5］刘建荣.高层建筑设计与技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2004.

［6］邢绍波.浅谈建筑设计与结构设计相结合的必要性［J］.成都：建材与装饰，2013，6（1）：43－45.

Exploration of Improving the Structural Design of the Consciousness of Students Major in Architecture

Zhao Fang－qin
（Tongling University，Tongling Anhui 244000，China）

This paper simply introduces constraints and help for the architecture students in the course of structure design.This article analysis how to improve the structure design consciousness of architectural students in teaching.In this paper，according to the author＇s teaching experience and discovery，and comparing with architecture of domestic famous universities，the author draws some feasible methods.

architectural design；structural design；contrastive analysis

G642.4

A

1672-0547（2016）01-0121-02

2015－11－17

赵芳琴（1979－），女，安徽宿州人，铜陵学院建筑工程学院建筑学专业讲师，硕士，研究方向：建筑技术。