Архитектурная инженерия или архитектурная инженерия , также известная как строительная инженерия , является дисциплиной , которая занимается проектированием и строительством зданий , таких как экологические, структурные, механические, электрические, вычислительные, встраиваемые и другие исследовательские области. Она связана с архитектурой , мехатронной инженерией , компьютерной инженерией , аэрокосмической инженерией и гражданским строительством , но отличается от дизайна интерьера и архитектурного проектирования как искусства и науки проектирования инфраструктуры посредством этих различных инженерных дисциплин, из которых надлежащим образом согласованы со многими связанными окружающими инженерными достижениями. [1]
От сокращения выбросов парниковых газов до строительства устойчивых зданий, инженеры-архитекторы находятся на переднем крае решения нескольких основных проблем 21-го века. Они применяют новейшие научные знания и технологии для проектирования зданий . Архитектурное проектирование как относительно новая лицензируемая профессия возникла в 20-м веке в результате быстрого развития технологий. Инженеры-архитекторы находятся на переднем крае двух основных исторических возможностей, в которые погружен современный мир: (1) быстро развивающиеся компьютерные технологии и (2) параллельная революция экологической устойчивости. [2] [3]
Архитекторы и инженеры-архитекторы играют важную роль в проектировании и строительстве зданий, но они сосредоточены на разных аспектах. Инженеры-архитекторы специализируются на технических и структурных аспектах, обеспечивая безопасность, эффективность и устойчивость зданий. Их образование сочетает архитектуру с инженерией, уделяя особое внимание структурной целостности, механическим системам и энергоэффективности. Они проектируют и анализируют строительные системы, проводят технико-экономические обоснования и сотрудничают с архитекторами для интеграции технических требований в общий проект. Архитекторы, с другой стороны, подчеркивают эстетические, функциональные и пространственные элементы, разрабатывая концепции дизайна и подробные планы для удовлетворения потребностей клиентов и соблюдения правил. Их образование сосредоточено на теории дизайна , истории и художественных аспектах, и они контролируют процесс строительства, чтобы гарантировать правильную реализацию проекта.
Инженеры -механики и электротехники являются специалистами, когда занимаются проектированием зданий. [4] [5] [6] [7] Это известно как механическое, электрическое и сантехническое (MEP) в Соединенных Штатах или инженерия инженерных систем зданий в Великобритании, Канаде и Австралии. [8] Инженеры-механики часто проектируют и контролируют системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), водопровода и дождевой воды . Проектировщики сантехники часто включают спецификации проекта для простых активных систем противопожарной защиты , но для более сложных проектов инженеры по противопожарной защите часто нанимаются отдельно. Инженеры-электрики отвечают за распределение электроэнергии в здании , телекоммуникации , пожарную сигнализацию , сигнализацию, молниезащиту и системы управления , а также системы освещения .
Структурная инженерия включает в себя анализ и проектирование застроенной среды (зданий, мостов, опор оборудования, башен и стен). [9] [10] Те, кто концентрируется на зданиях, иногда неформально называются «инженерами-строителями». Инженерам-строителям требуются знания в области прочности материалов , структурного анализа и прогнозирования структурной нагрузки , например, от веса здания, жильцов и содержимого, а также экстремальных явлений, таких как ветер, дождь, лед и сейсмическое проектирование конструкций, которое называется сейсмостойкостью . Инженеры-архитекторы иногда включают структурное проектирование в качестве одного из аспектов своих проектов; структурная дисциплина, когда практикуется как специальность, тесно сотрудничает с архитекторами и другими инженерными специалистами. [11] [12]
Устойчивое проектирование включает в себя проектирование или эксплуатацию систем для использования энергии и ресурсов таким образом, чтобы поддерживать экологический баланс и гарантировать, что будущие поколения смогут удовлетворять свои потребности, не нанося ущерба окружающей среде. [13] Архитектурные инженеры находятся под влиянием принципов устойчивого проектирования в своем образовании, обучении и практике, интегрируя стратегии устойчивого проектирования для создания зданий и сооружений, которые минимизируют воздействие на окружающую среду и повышают энергоэффективность.
Инженерия ограждения и фасада здания включает проектирование и управление внешней оболочкой здания, которая действует как барьер между внутренней и внешней средой. Сюда входят стены, крыши, окна, двери и другие компоненты, которые в совокупности обеспечивают защиту здания от внешних элементов, таких как воздух, вода, тепло, свет и шум.
Ограждающая конструкция здания играет решающую роль в поддержании комфорта в помещении, контролируя температуру, влажность и поток воздуха. Она также способствует повышению энергоэффективности здания, сводя к минимуму потери тепла зимой и приток тепла летом. Инженеры в этой области работают над тем, чтобы оболочка была структурно прочной, эстетически приятной и эффективно функционировала, чтобы соответствовать различным функциональным требованиям.
Противопожарная инженерия — это подраздел строительной инженерии, сосредоточенный на проектировании и применении систем и методов, которые предотвращают, контролируют и смягчают последствия пожаров. Эта дисциплина направлена на защиту людей, имущества и окружающей среды от разрушительных последствий пожара посредством сочетания превентивных мер, систем обнаружения и стратегий реагирования.
Инженеры по пожарной безопасности используют свои знания для анализа потенциальных сценариев пожара , моделирования распространения огня и дыма и проектирования систем, которые эффективно защищают жизни и имущество. Они сотрудничают с архитекторами, строителями и должностными лицами по безопасности для интеграции мер противопожарной защиты в общую конструкцию и эксплуатацию зданий и сооружений.
Акустическая или акустическая инженерия в проектировании зданий фокусируется на контроле звука внутри и вокруг зданий для создания комфортной и функциональной слуховой среды. Эта дисциплина включает в себя изучение и применение принципов управления уровнями шума, улучшения качества звука и обеспечения эффективной звукоизоляции .
Инженеры-акустики тесно сотрудничают с архитекторами, строителями и другими инженерами для интеграции мер контроля звука в общий дизайн здания. Они используют передовые инструменты моделирования и имитации для прогнозирования поведения звука в различных пространствах и применяют различные материалы и методы для достижения желаемых акустических характеристик. Их цель — создать среду, которая акустически комфортна, отвечая конкретным потребностям жильцов здания и его предполагаемому использованию.
Во многих юрисдикциях США инженер-архитектор является лицензированным инженером-профессионалом. [14] Обычно выпускник программы университета архитектурного проектирования , аккредитованной EAC/ABET, готовящей студентов к выполнению комплексного проектирования зданий в конкуренции с командами архитекторов-инженеров; [15] или к практике в одной из структурных, механических или электрических областей проектирования зданий, но с учетом комплексных архитектурных требований. Хотя в некоторых штатах требуется степень бакалавра наук по аккредитованной EAC/ABET инженерной программе, без исключений, около двух третей штатов принимают степени бакалавра наук по аккредитованным ETAC/ABET программам архитектурных инженерных технологий, чтобы стать лицензированными инженерами-профессионалами. Выпускники архитектурных инженерных технологий, обладающие прикладными инженерными навыками, часто получают дополнительное обучение со степенью магистра в области инженерии и/или аккредитованной NAAB степенью магистра архитектуры, чтобы получить лицензию как инженера, так и архитектора. Этот путь требует от человека сдачи государственных экзаменов на получение лицензии по обеим дисциплинам. Штаты по-разному решают эту ситуацию в зависимости от опыта, полученного при работе под руководством лицензированного инженера и/или зарегистрированного архитектора до сдачи экзаменов. Эта образовательная модель больше соответствует образовательной системе в Соединенном Королевстве, где аккредитованная степень магистра инженерии или магистра инженерии для дальнейшего обучения требуется Инженерным советом для регистрации в качестве дипломированного инженера . Национальный совет архитектурных регистрационных советов (NCARB) содействует лицензированию и аккредитации архитекторов, но требования к регистрации часто различаются в зависимости от штата. В штате Нью-Джерси зарегистрированный архитектор имеет право сдавать экзамен PE, а профессиональный инженер имеет право сдавать проектные части экзамена по архитектурной регистрации (ARE), чтобы стать зарегистрированным архитектором.
Формальное архитектурное инженерное образование, следующее инженерной модели более ранних дисциплин, разработанное в конце 19 века и получившее широкое распространение в Соединенных Штатах к середине 20 века. С созданием специального экзамена NCEES Professional Engineering Registration в 1990-х годах, и первым предложением в апреле 2003 года, архитектурное проектирование было признано отдельной инженерной дисциплиной в Соединенных Штатах. Актуальная учетная запись NCEES позволяет инженерам подавать заявки на получение лицензии PE других штатов «по взаимному согласию».
В большинстве юрисдикций, регулируемых лицензиями, инженеры-архитекторы не имеют права заниматься архитектурой, если они также не имеют лицензии архитекторов. Практика структурной инженерии в местах с высоким риском, например, из-за сильных землетрясений, или на определенных типах зданий повышенной важности, таких как больницы, может также потребовать отдельной лицензии. Правила и общепринятая практика сильно различаются в зависимости от штата или города.
В некоторых странах практика архитектуры включает планирование, проектирование и надзор за строительством здания, а архитектура, как профессия , предоставляющая архитектурные услуги , называется «архитектурным проектированием». В Японии «архитектор первого класса» играет двойную роль архитектора и инженера-строителя, хотя услуги лицензированного «архитектора первого класса по структурному проектированию» (構造設計一級建築士) требуются для зданий определенного масштаба. [16] [17] [18]
В некоторых языках, таких как корейский и арабский , «архитектор» буквально переводится как «архитектор-инженер». В некоторых странах «архитектор-инженер» (например, ingegnere edile в Италии) имеет право заниматься архитектурой и часто упоминается как архитектор. [ необходима цитата ] Эти люди часто также являются инженерами-строителями. В других странах, таких как Германия, Австрия, Иран и большинство арабских стран, выпускники архитектурных вузов получают инженерную степень ( Dipl.-Ing. – Diplom-Ingenieur ). [19]
В Испании «архитектор» имеет техническое университетское образование и юридические полномочия для реализации проектов по строительству зданий и сооружений. [20]
В Бразилии архитекторы и инженеры раньше проходили один и тот же процесс аккредитации (Conselho Federal de Engenheiros, Arquitetos e Agrônomos (CONFEA) – Федеральный совет по инженерии, архитектуре и агрономии). Теперь у бразильских архитекторов и урбанистов есть свой собственный процесс аккредитации (CAU – Совет по архитектуре и урбанизму). Помимо традиционного обучения архитектурному дизайну, бразильские архитектурные курсы также предлагают дополнительное обучение по инженерным дисциплинам, таким как структурная, электрическая, гидравлическая и механическая инженерия. После окончания университета архитекторы сосредотачиваются на архитектурном планировании, но они могут нести ответственность за все здание, когда это касается небольших зданий (за исключением электропроводки, где автономия архитектора ограничена системами до 30 кВА, и это должно быть сделано инженером-электриком), применяемых к зданиям, городской среде, построенному культурному наследию, ландшафтному планированию, планированию внутреннего ландшафта и региональному планированию. [21] [22] [23]
В Греции лицензированные инженеры-архитекторы являются выпускниками архитектурных факультетов, которые принадлежат Политехническому университету, [24] получив «Диплом инженера». Они заканчивают обучение после 5 лет обучения и становятся полноправными архитекторами, как только становятся членами Технической палаты Греции (TEE – Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδος). [25] [26] Техническая палата Греции насчитывает более 100 000 членов, охватывающих все инженерные дисциплины, а также архитектуру. Предварительным условием для членства является наличие лицензии квалифицированного инженера или архитектора и быть выпускником инженерной и архитектурной школ греческого университета или эквивалентной школы за рубежом. Техническая палата Греции является уполномоченным органом по выдаче лицензий на работу инженерам всех дисциплин, а также архитекторам, получившим высшее образование в Греции или за рубежом. Лицензия выдается после экзаменов. Экзамены проводятся три-четыре раза в год. Диплом инженера соответствует степени магистра в единицах ECTS (300) согласно Болонским соглашениям. [27]
Архитектурная, структурная, механическая и электротехническая отрасли имеют четко установленные образовательные требования, которые обычно выполняются по завершении университетской программы. [28]
В Канаде степень инженера, аккредитованная CEAB, является минимальным академическим требованием для регистрации в качестве P.Eng ( профессионального инженера ) в любой точке Канады и стандартом, по которому оцениваются все другие инженерные академические квалификации. [29] Выпускник программы, не аккредитованной CEAB, должен продемонстрировать, что его или ее образование по крайней мере эквивалентно образованию выпускника программы, аккредитованной CEAB. [29]
Во Вьетнаме инженерная степень называется Bằng kỹ sư , первая степень после пяти лет обучения. Министерство образования Вьетнама также выпустило отдельные правила для наименования степеней, не соответствующих международному регулированию. [30] [31] [32] [33]
Именно междисциплинарный инженерный подход отличает архитектурную инженерию от архитектуры (области деятельности архитектора), которая представляет собой интегрированную, отдельную и единую область изучения по сравнению с другими инженерными дисциплинами.
Благодаря обучению и пониманию архитектуры, эта область стремится интегрировать строительные системы в общий проект здания. Архитектурная инженерия включает проектирование систем здания, включая отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха (HVAC) , сантехнику, противопожарную защиту , электрику , освещение , архитектурную акустику и структурные системы. В некоторых университетских программах студенты должны сосредоточиться на одной из систем; в других они могут получить степень архитектора-универсала или инженера-строителя.
