【行业知识】做一名优秀的结构工程师

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导读：结构设计师是负责针对产品内部结构、机械部分产品内部结构、机械部分进行设计的人员。一个好产品首先要实用，因此，结构设计首先是功能，其次才是形状。产品实现其各项功能完全取决于一个优秀的结构设计师。结构设计是机械设计的基本内容之一，也是整个产品设计过程中最复杂的一个工作环节，在产品形成过程中，起着至关重要的作用。

我们都知道，结构对于建筑物来说是极其重要的一环，结构做不好，建筑物的整个存活率也会大大降低。所以，对于建筑结构设计师来说如何做好自己的本职工作，是一个值得深思熟虑的过程。

结构设计是什么？从建筑角度讲，结构恰似动物的骨骼，为皮肉筋肉所包覆，通常难以见到真面目。现代建筑常用的几类为：砖混、框架、剪力墙及框架与剪力墙的相互组合变异等，当然也可考虑将砖混归入剪力墙，两者的竖向荷载都是由墙支撑着。

不论何种建筑，为满足使用功能要求，几乎所有结构都是不可能裸体面世的，（有些特种结构如料仓等等，可能因为功能单一，只要有较好的施工水平，是可以无须外在建筑包装而直接使用的。）就连只偶尔有几个检修人员的简单工矿厂棚也得找平抹20mm的灰。

结构隐蔽在建筑后面，充当它的脊梁。结构当以合适的大小，在恰当的地方，强劲地撑起建筑。结构是一个体系，所有梁板柱的合适分布组合构成了骨骼。当有恰当的结构材料和强劲的动力，我想结构（建筑）也是可动的。

做结构设计首先要了解什么是结构，它跟大学中学到的那些科目息息相关：第一就是结构力学，工程班的不管是机械专业还是车辆工程专业这门课程应该是必修课，那么你在大学的时候学好了么，如果没有，请回过头去再重新翻看。

第二就是有限元分析，做结构的对自己设计的东西用理论分析的手段就是有限元，他是判断结构设计是否合理的一个参考标准，当然了，如果以后自己有了工程经验以后，可能对这个理论方法会有更深的了解。这两个方面的书也是作为以后设计过程中要经常会用到的。

一、结构设计师基本职能

1.参与制定转自：方案以及项目投标，对所做工程各方面的技术指标和数据进行统计，为工程报价等工作提供资料；

2.按照设计方案，进行钢结构分析与计算，并负责图纸绘制；

3.解答详图深化人员提出的关于结构方面的问题，解答构件加工和现场安装过程中的结构问题；

4.收集、整理跟结构设计相关资料并进行及时的归档，确保资料的完整性；

5.设计图技术交底工作，改进设计中的缺陷，提高设计水平；

6.参加对助理设计工程师及以下技术职称员工的培训工作

二、结构设计师的必备技能

基本职能：

1、扎实的数学、力学基础理论

出来工作后，我们都知道，单靠学校中学到的理论知识和技术，解决设计工作中遇到的所有技术问题是不可能的，许多新技术问题要从头学。从头学就要靠过去的数学、力学基础，数学、力学基础好了，接受新技术新概念的能力就会强，对自己技术进步极为有利。原来在学校中，数学、力学底子不太好怎么办？工作中下功夫学，结合工程应用去学习，做到事半功倍的效果。

2、善于总结、工作技巧熟练

收集必要的数据，记熟常用数字，钢筋面积，构件种类，大致允许荷载等，各种节点构造记住并明白道理。

学习他人之长，多请教并真正消化。既向设计院的同志请教，也要多请教开发、施工、监理单位的技术人员，学任何东西要多问为什么，真正消化。注意工程问题、事故的原因分析及处理。

总结工作程序，先做什么，后做什么，要明白哪些环节容易出问题，什么部位的安全度需要特别注意等，每做一个工程要小结一下，成功之点与失误之处。

快速熟练完成工作。善于总结就会取得经验，有利于快速完成工作，提前完成就可腾出时间思考问题，搞创新。快了自己主动，慢了可能会穷于应付，设计质量也不会提高。当然提倡快并不是不要设计深度，并不是粗制滥造。

怎样才能快？确定好结构设计方案，必要时先请专业总工审查方案，发现问题早解决，争取不做大的返工，设计时考虑问题要周到，并及时与相关专业沟通，养成良好的工作习惯，不拖拉，熟练才能快，表示方法、设计软件都要用熟。

3、具备团结协作意识

设计是合作的产物，不能只顾自己方便。要善于同别的专业共同配合，要能说服建筑专业修改不合理之处，以保证结构方案尽量合理，同时要照顾到其它专业的要求。

要掌握别的专业的基本知识，知己知彼，不易遗漏。要懂一些施工知识，设计中要考虑施工的方便，要多跑工地。要了解各种建筑用材的性质、特点、优缺点、适用范围及价格。

同施工单位、监理单位、建设单位搞好关系，多交朋友是有益的。工程技术问题多与施工单位、监理单位、建设单位沟通、交流，有问题早解决。

4、施工图技巧熟练、构造知识清晰

要有正确的心态，不要骄傲，大学生，仅是多上了几年学，念了几本书，其实不会的东西很多，先不要把自己当成人才，要有当几年徒弟的心态。要努力学习，不贪近利，不要计较金钱，工程也不要计较大小、难易，有小才有大，多锻炼是最重要的。做设计、制图不要怕麻烦，不去抱怨变更多，工程设计反复讨论、修改是很正常的。

构造节点要明白其道理。结构的构造作法，基本上是力的传递和平衡问题，构造和节点的设计必须符合结构力学原理，否则就会出问题。要争取用最少的、简洁的图纸表达清楚设计意图，同样内容不重复表达。图纸的表达必须准确，不致产生歧义。

施工图是表达设计意图的依据，图纸的不明确或错误常能造成很大的危害，因此图纸必须明确、简洁、清楚，对计算机绘图不能迷信，图纸要自校。

5、自我解决意识及能力

设计人员常接到工地电话或来人，要求处理墙裂了、砼打坏了、强度不足、材料缺货、构件裂了等问题，解决这些问题有的是比较麻烦的，需要经验和理论知识的结合，查明原因是较为关键的一步。

要多去工程现场搞调查研究，多分析，分析原因时往往使用排除法。解决处理问题要多想办法，知识面宽广很有用。处理此类问题，制约因素较多，要考虑全面。

6、灵活处理、创新精神

应该有雄心壮志，有所创新与突破，不怕反对，当然前提是理论功底扎实、实践经验丰富。不能瞎冒险，要多论证，并把不利因素考虑全面。工作要有灵活性，不死板，要想有所创新，首先要钻进去，把规范、规程记熟弄懂，把规范条文的真正含义弄明白，才能灵活运用，否则只会死板教条。

我们所遇到的工程性质千变万化，单靠书本、规范条文是不够的，只有灵活运用，才能成为受欢迎的、能解决各种问题的结构工程师。

设计时要考虑结构的实际受力情况，要了解施工过程，知道荷载是如何加上去的，是一步步加载还是一次性加到结构构件上的。如转换层施加预应力时，就可能要根据加载的情况分步施加，应该根据受力情况进行设计，分步施工。

如拆墙开洞，上部荷载可能是一次要性加到托换构件上的，设计时应注意。再比如若施工荷载超过结构设计的活载时，可能会导致结构不安全等。

7、注重安全

工作中要养成细致、严谨、不拖拉的工作习惯，遇到急事不忙不乱，无论什么情况，保证安全最重要，不管是领导要求还是建设单位要求，违反工程建设强制性条文和法律法规的事情坚决不能做。

设计图纸是最终产品，图面质量非常重要，上面有你的签字，既使过了好多年无论什么时候拿出图纸来就知道是你的作品，优美的图纸总会给人以好感。

8.谨慎细致、学会沟通

结构设计工作来不得半点粗心马虎，否则问题多多，后患无穷。甚至给生产、产品品质造成重大影响，给公司造成重大经济损失。马虎的人不可能成为合格的工程师，只可能当当助手，哪个上司敢把项目交给一个马大哈？

搞设计不能闭门造车，一定要学会与同行交流沟通，这个很重要，也是决定成败的关键，独立思考固然重要，但是一个人的力量是有限的。

9.学会PKPM软件的使用

在中国做设计必须要会的一个软件就是PKPM，它和CAD这两款软件为结构设计界的左右翼。虽然很多人都认为PKPM在很多方面做得并不好，但是这并无损于它在结构设计界的霸主地位，你可以不认同它，但你没法忽略它。要具备利用软件进行建模和整体计算分析的能力。从建筑图到结构图的转化，是设计的第一步，但若是在这一步出现细小的误差，就会导致后面一系列的问题，而且不容易寻找到，所以读图建模能力是更能体现出一个高手的基本功的一个方面。

三、结构设计注意问题

1、数学力学计算不能代表结构设计；电脑不能替代人脑。

现在计算技术日益发达，手段也越来越先进。不少刚工作的设计人员迷信一体化的设计软件，以为电脑万能，什么都可以算，不注意工程结构概念，只相信电算结果，不注意检验判断结果究竟是否符合实际情况，这是容易出问题的。

即使最先进的计算，也须有一些假设条件，进行完全符合构件实际受力情况的运算在目前是不可能的，如任何构件的计算都须假设支座条件，一般只有铰结、嵌固两种，这与实际情况都不相符，从广义上讲，任何支座都要下沉，次梁架在主梁上，主梁受力要下沉，主梁架在柱子上，柱子要压缩，砼要徐变，基础也会下沉，有的软粘土基础下沉要近十年才基本稳定，任何计算要完全模拟这种变化是不可能的。

所以结构工程师应知道，在结构设计中没有精确计算，计算书上写到小数点后三位的，实际上对结构计算的意义并不了解。也不能太相信计算，电算需要人工输入数据，这就有可能出错，软件本身也会存在问题。要锻炼自己利用工程概念对计算结果进行判断分析的能力，判断分析目的是去伪存真，不符合工程实际情况的结果要找出原因，重新计算分析。

当然绝对不是说不要计算，不要准确，准确与“精确”不是一回事。结构设计的依据还是计算，同时结构设计、结构构造与结构计算同样重要。

2、整体概念清晰，“结构”工程师不是“构件”工程师

有的工程师在搞设计时，只是把建筑物分解为一个个构件，逐一计算，拼凑起来，这是很不够的。必须把结构作为一个整体来看，要明确知道自己所设计的结构，薄弱环节在什么地方，各个构件有多大的安全度等等，做到心中有数。

对于一般计算，都有一个假设的简化了的力学数学模型，这种简化必须与实际出入不大，并偏于安全，近似简化计算，必须偏于安全，否则不能用。实际的构造要符合计算模型的要求。

3、经济的结构设计

结构工程师，必须树立经济的概念。不节约就不能称为工程师，外行大量配筋也能造房子。但节约应如何做，就应有整体的概念。在建筑物中，大量应用的构件，万一坏了不会引起连锁反应的构件，都应力求节约。

如单房厂房，屋面板材料消耗占主要位置，一旦坏了只是局部问题，就应精打细算，柱子、基础较关键就要适当留有余地。结构的薄弱环节，关键部位，有时非但不能节约，反而需要加大安全系数，例如大悬挑结构。

基础也是重要构件，万一出问题，很难加固，所以一般也须留有余地。总之对整个结构的安全有关键影响，施工质量好坏影响很大的部位与构件都需要特别注意。例如梁与柱子比较，柱子更关键。

同样的构件，在不同的结构中，是否关键就不一样，框剪结构的剪力墙，与剪力墙结构中的剪力墙，重要程度不一样，重视程度及构造要求是不一样的。

要珍惜每一次设计机遇，不论是大工程还是小工程，要掌握各种各样类型的工程设计，努力扩展自己的“面”，面广了，经验丰富了，解决问题的方法就多了，能承担各种类型的结构设计任务，解决处理各种结构技术问题，才能称得上合格的结构工程师。“面”有了，发展自己的专长也很重要。只有通过自己工程经验的不断积累，才会成为一名优秀的结构工程师。