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必須還鋼結(jié)構(gòu)輕、快、好、省的本來(lái)面目

作者：沈祖炎    
時(shí)間：2011-07-13 14:07:55 [收藏]

    關(guān)鍵詞：必須 還 鋼結(jié)構(gòu)
    摘 要：介紹了鋼結(jié)構(gòu)“輕、快、好、省”的特點(diǎn)，并通過(guò)闡述高層鋼結(jié)構(gòu)、大跨度屋蓋鋼結(jié)構(gòu)和輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程說(shuō)明了鋼結(jié)構(gòu)的這些優(yōu)異性能，針對(duì)我國(guó)當(dāng)前建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展中存在的問(wèn)題予以分析，并對(duì)如何使鋼結(jié)構(gòu)做到“輕、快、好、省”提出了建議。以期擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍和鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
    關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu) 可持續(xù)發(fā)展 鋼結(jié)構(gòu)體系 設(shè)計(jì)理念 設(shè)計(jì)人才 設(shè)計(jì)環(huán)境
     
    一 引言
    隨著我國(guó)鋼產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)和國(guó)家實(shí)行合理利用鋼材和積極采用鋼結(jié)構(gòu)的政策以來(lái)，我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展日新月異，取得了令世人矚目的成就，但也凸顯了一些引人思考的問(wèn)題。一方面我國(guó)是產(chǎn)鋼大國(guó)，但建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼占總鋼產(chǎn)量的比例非常小，只有4％左右，同時(shí)建筑鋼結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑行業(yè)所占比例還不到5％；另一方面，一些重要的單體建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼指標(biāo)又非常的大。這些現(xiàn)狀使人們對(duì)現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向和發(fā)展理念產(chǎn)生了困惑，為了促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展，本文對(duì)這些問(wèn)題做一探討，以期為工程建設(shè)提供參考和建議。
     
    二 鋼結(jié)構(gòu)輕、快、好、省的本來(lái)面目
    全世界至2006年已建成的101幢超高層建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)16幢，純鋼結(jié)構(gòu) 59幢，不同形式的鋼－混凝土混合結(jié)構(gòu)27幢[1]；大跨度屋蓋空間結(jié)構(gòu)更是鋼結(jié)構(gòu)的世界。鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展促使了建筑業(yè)、冶金工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、石油工業(yè)、商業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等得到迅速發(fā)展。為什么鋼結(jié)構(gòu)的生命力越來(lái)越強(qiáng)大，這要?dú)w功于它優(yōu)異的性能，本文簡(jiǎn)要概況為“輕、快、好、省”四個(gè)特點(diǎn)。
    1 輕
    鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)性。鋼材與混泥土、木材相比，其重力密度與強(qiáng)度的比值最小，因此，就同類建筑結(jié)構(gòu)形式而言，鋼結(jié)構(gòu)自重輕、構(gòu)件截面小、能夠承受更大的荷載、可以跨越更大的跨度、便于運(yùn)輸和安裝。例如，在同等荷載條件下，鋼屋架重量只有同等混凝土屋架的1/3~1/4，若采用冷彎薄壁型鋼屋架則只有1/10左右。鋼結(jié)構(gòu)住宅的重量是鋼筋混凝土住宅的50％左右，使用面積比鋼筋凝土住宅提高4％左右[2]。
    2 快
        鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)化程度高，工期短。鋼結(jié)構(gòu)都為工廠制作，具備成批大件生產(chǎn)和成品精度高等特點(diǎn)，采用工廠制造、工地高強(qiáng)螺栓安裝的施工方法，有效地縮短工期，為降低造價(jià)、發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造條件。在同等條件下，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工期相比，前者僅是后者的1/3～1/2。
    3 好
    鋼結(jié)構(gòu)材性好，可靠性高。鋼材質(zhì)地均勻、各向同性、彈性模量大、有很好的塑性及韌性、為理想的彈性—塑性體。因此，鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)榕既坏某d或局部超載而突然斷裂破壞；能夠適應(yīng)振動(dòng)荷載；計(jì)算模型很好地反映鋼材的力學(xué)性能，因而分析準(zhǔn)確可靠。
    鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好。鋼材具有較高的抗拉和抗壓強(qiáng)度以及較好的塑性和韌性，它的材質(zhì)均勻使設(shè)計(jì)易于符合實(shí)際受力情況，加上連接構(gòu)造的耗能、維護(hù)材料的蒙皮效應(yīng)、耗能組件的使用，使結(jié)構(gòu)體系能夠抵御強(qiáng)烈地震作用并表現(xiàn)優(yōu)異。因此，在國(guó)內(nèi)外的歷次地震中，鋼結(jié)構(gòu)是損壞最輕的結(jié)構(gòu)，已公認(rèn)為是抗震設(shè)防地區(qū)特別是強(qiáng)震區(qū)的最合適結(jié)構(gòu)。
    鋼結(jié)構(gòu)密封性好。鋼材組織非常密實(shí)，通過(guò)焊接連接，完全適用于對(duì)氣密性或水密性要求高的特種建筑物。
    鋼結(jié)構(gòu)耐熱性好。溫度在250℃以內(nèi)，鋼材性質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于250℃的場(chǎng)合。當(dāng)溫度達(dá)到300℃以上時(shí)，強(qiáng)度逐漸下降，在這種場(chǎng)合，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)必須采取防護(hù)措施。
    鋼結(jié)構(gòu)耐久性好。在正常的防腐維護(hù)下，建筑鋼結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)槿粘囟鹊淖兓⑷諘?、雨淋及一般大氣介質(zhì)的作用而老化，具有很好的材料耐久性。
    鋼結(jié)構(gòu)易于拆卸。采用螺栓連接的已建成鋼結(jié)構(gòu)易于拆卸、加固和改建。
    4 省
    單純從目前材料的價(jià)格上看，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)的造價(jià)要高，但鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)速度要快50%左右，這會(huì)節(jié)省很多時(shí)間成本，而且房屋整體重量也比混凝土結(jié)構(gòu)輕50%以上，這樣基礎(chǔ)處理、運(yùn)輸量的成本都會(huì)下降。建造房屋是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、維修和管理等諸多環(huán)節(jié)，因此，從整體上看，鋼結(jié)構(gòu)更“省”。
    鋼材具有可回收再利用的特點(diǎn)，相對(duì)于目前普遍使用的其他建筑材料，其最有利于節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和節(jié)地。
    當(dāng)然，鋼結(jié)構(gòu)也存在著一些不足，諸如耐火性能及耐腐蝕性能較差的問(wèn)題，但通過(guò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)以及采用正確的防火措施和防腐處理完全能夠達(dá)到使用要求。并且，隨著新型耐火鋼和耐候鋼的使用，這些缺點(diǎn)正逐步得到弱化[3]。另外，鋼結(jié)構(gòu)低溫脆斷的問(wèn)題，通過(guò)正確的設(shè)計(jì)也可以防患于未然。
    我國(guó)建筑行業(yè)近年來(lái)一直是能源、材料、水和其他資源的使用“大戶”，發(fā)展推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)完全符合國(guó)家著力提倡建立節(jié)約型社會(huì)的倡議，符合當(dāng)前國(guó)家對(duì)建筑業(yè)提出的可持續(xù)化發(fā)展的要求。
     
    三 鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程中輕、快、好、省的一些實(shí)例
    20世紀(jì)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及人們對(duì)物質(zhì)和文化生活要求的不斷提高，對(duì)各類建筑提出了更新、更高的要求。建筑鋼結(jié)構(gòu)由于鋼材的優(yōu)異性能，制作安裝的高度工業(yè)化以及結(jié)構(gòu)體形的新穎和靈巧，已越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用[4]。下面以近幾十年來(lái)發(fā)展比較活躍的高層鋼結(jié)構(gòu)、大跨度屋蓋鋼結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明。
    1高層鋼結(jié)構(gòu)
    城市人口集中，用地緊張以及商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化,促使了現(xiàn)代多、高層建筑的出現(xiàn)與發(fā)展。隨著建筑高度的增加，在風(fēng)荷載和地震作用下，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力問(wèn)題逐漸成為關(guān)鍵因素。為了提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度，高層結(jié)構(gòu)的體系不斷創(chuàng)新和發(fā)展。以下是高層鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展中一些有代表性的工程，每一個(gè)工程的建成，都形成了一種新的高層鋼結(jié)構(gòu)體系，并在以后的高層鋼結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。
    1885年建成的世界上第一幢現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)高層建筑——10層高的家庭保險(xiǎn)大樓（Home Insurance Building），采用框架結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系一直被采用，到1931年建成了381m高的美國(guó)紐約帝國(guó)大廈（Empire State Building）。1968年，100層高的約翰·漢考克中心（John Hancock Center）的建成使結(jié)構(gòu)上形成了一個(gè)新概念——對(duì)角支撐桁架型錐形筒體結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力顯著提高。1973年建成的美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心創(chuàng)新性地采用密柱深梁的鋼框架筒體作為結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力體系。1974年，當(dāng)時(shí)的世界第一高樓西爾斯大廈（Sears Tower）又將筒體結(jié)構(gòu)發(fā)展為束筒體系。筒中筒和束筒結(jié)構(gòu)體系減小了框筒結(jié)構(gòu)的剪力滯后效應(yīng)，整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度得到進(jìn)一步的增強(qiáng)。鋼-砼混合結(jié)構(gòu)有：1988年建成的香港中國(guó)銀行大樓采用由桿系結(jié)構(gòu)組成的巨型空間結(jié)構(gòu)體系，使得高層建筑具有更大的側(cè)向剛度。1998年建成的上海金茂大廈使用伸臂鋼桁架系統(tǒng)將混凝土筒體和巨型柱組合在一起，形成創(chuàng)新的鋼－砼混合結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)在目前的超高層建筑結(jié)構(gòu)中得以廣泛應(yīng)用。2008年建成的上海環(huán)球金融中心采用了創(chuàng)新的巨型框架－伸臂桁架－核心筒結(jié)構(gòu)體系，形成多重抗側(cè)力體系。
    這些不斷出現(xiàn)的創(chuàng)新高層結(jié)構(gòu)體系無(wú)論在建筑、技術(shù)、材料、設(shè)備和施工等方面都體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)輕、快、好、省的特點(diǎn)，反映了當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)的水平。表1列舉了這些代表性工程的概況。從中可以看出高層鋼結(jié)構(gòu)隨著其結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的高效發(fā)展，結(jié)構(gòu)用鋼指標(biāo)也在降低。因此，用鋼指標(biāo)也應(yīng)成為衡量一種結(jié)構(gòu)體系和一個(gè)結(jié)構(gòu)工程優(yōu)劣的重要指標(biāo)[5]。
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    2大跨度鋼結(jié)構(gòu)
    大跨度鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展中，采用了大量新材料、新工藝、新技術(shù)，結(jié)構(gòu)體系不斷創(chuàng)新，成為結(jié)構(gòu)方面近50年來(lái)最活躍的研究領(lǐng)域。有以剛性桿件組成的網(wǎng)架、網(wǎng)殼等剛性結(jié)構(gòu)體系，有以索膜等柔性材料為特征的懸索結(jié)構(gòu)、薄膜結(jié)構(gòu)、張拉集成體系等柔性結(jié)構(gòu)體系。還有雜交結(jié)構(gòu)體系，以及可展開(kāi)結(jié)構(gòu)和可折疊結(jié)構(gòu)。
    1975年建成的上海體育館，采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它的平面為直徑110m的圓形，用鋼指標(biāo)僅49kg/m2。這是我國(guó)早期網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的杰出代表，它使這種具有整體工作性能好、抗震性能好、用鋼指標(biāo)省、施工技術(shù)成熟方便等優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)體系在我國(guó)得到了迅猛發(fā)展，應(yīng)用范圍普及體育建筑、公共建筑、工業(yè)廠房以及飛機(jī)維修庫(kù)等，使我國(guó)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的覆蓋面積達(dá)到世界第一，在設(shè)計(jì)、制作和安裝技術(shù)等方面處于世界先進(jìn)行列。1997年建成的日本名古屋體育館，采用網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，它是當(dāng)前世界上跨度最大的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)施工時(shí)采用了整體提升的方法將重13000噸的屋蓋提升到位，僅30個(gè)月的時(shí)間便施工完畢。柔性結(jié)構(gòu)如1953年建成的美國(guó)雷里體育館，它被認(rèn)為是世界上第一座優(yōu)秀的現(xiàn)代大跨度索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)，它對(duì)傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，隨后，懸索結(jié)構(gòu)如雨后春筍般地出現(xiàn)在世界各地。又如1967年加拿大蒙特利爾世博會(huì)的德國(guó)館，它是一個(gè)被公認(rèn)為最早的、真正意義上的現(xiàn)代索膜結(jié)構(gòu)體系，在建筑、結(jié)構(gòu)和景觀上實(shí)現(xiàn)了良好的融合，無(wú)論是對(duì)建筑還是結(jié)構(gòu)都極具創(chuàng)新價(jià)值。又如1996年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館——佐治亞索穹頂，其平面為240m×192m的橢圓形，而用鋼指標(biāo)還不到30 kg/m2，這是因?yàn)樗捎媒Y(jié)構(gòu)效率極高的索穹頂結(jié)構(gòu)體系，這種體系突出的優(yōu)勢(shì)就是隨著跨度的增加，結(jié)構(gòu)用鋼指標(biāo)的增加并不明顯，因而在大跨度建筑中極具應(yīng)用前景。雜交結(jié)構(gòu)中的張弦梁、張弦桁架和弦支穹頂由于充分發(fā)揮剛?cè)醿煞N材料的優(yōu)勢(shì)，受力明確、結(jié)構(gòu)形式多樣，并且制造、運(yùn)輸、施工簡(jiǎn)捷方便，目前在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。如1998年建成的上海浦東機(jī)場(chǎng)一期航站樓是最早采用大跨度單向張弦梁結(jié)構(gòu)體系的建筑，最大跨度82.6m。2008年北京奧運(yùn)會(huì)國(guó)家體育館為144.5m×114m的雙向張弦桁架。2008年北京奧運(yùn)會(huì)羽毛球館和2009年建成的濟(jì)南奧體中心體育館分別為跨度93m和122m的張弦網(wǎng)殼。開(kāi)啟結(jié)構(gòu)具有回歸自然和多功能綜合利用的特點(diǎn)，能節(jié)約能源，降低整個(gè)建筑的造價(jià)，產(chǎn)生了非常好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)2006年建成的最大跨度達(dá)254m的南通體育會(huì)展中心主體育館，其固定屋蓋和開(kāi)啟屋蓋均為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。它是世界上首次將機(jī)電液壓技術(shù)、移動(dòng)臺(tái)車(chē)多點(diǎn)支撐用于巨型開(kāi)合結(jié)構(gòu)的工程。表2顯示了這些代表性大跨度鋼結(jié)構(gòu)的概況。
    大跨度鋼結(jié)構(gòu)在整體上出現(xiàn)從較重向輕型體系發(fā)展，從剛性體系向柔性體系發(fā)展，并出現(xiàn)由單一的結(jié)構(gòu)形式發(fā)展到各種結(jié)構(gòu)形式的合理組合。這種組合旨在集中兩種或幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮材料強(qiáng)度，使結(jié)構(gòu)受力更加明確合理，體系更加經(jīng)濟(jì)有效。
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    3 輕型鋼結(jié)構(gòu)
        始于20世紀(jì)初的輕型鋼結(jié)構(gòu)體系，在第二次世界大戰(zhàn)期間得到了快速發(fā)展，主要用于對(duì)可拆卸性和施工速度要求很高的戰(zhàn)地機(jī)庫(kù)、軍營(yíng)等。20世紀(jì)40年代出現(xiàn)了門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)，60年代開(kāi)始大量應(yīng)用由彩色壓型板及冷彎薄壁型鋼檁條組成的輕質(zhì)圍護(hù)體系。目前輕型鋼結(jié)構(gòu)已成為發(fā)達(dá)國(guó)家的主要建筑結(jié)構(gòu)形式，英國(guó)新建的非居住類房屋建筑中，90％的單層和60％的多層建筑都采用了輕型鋼結(jié)構(gòu)，美國(guó)在輕鋼結(jié)構(gòu)體系的分析、設(shè)計(jì)、制作上也實(shí)現(xiàn)了高度的標(biāo)準(zhǔn)化及工廠化[6]。我國(guó)自20世紀(jì)80年代的寶山鋼鐵公司一期工程開(kāi)始應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)。該工程采用熱軋H型鋼作為主承重骨架，并首次采用彩色壓型鋼板作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建設(shè)的過(guò)程顯現(xiàn)了這種體系輕型、快速和高效的特點(diǎn)，給我國(guó)建筑業(yè)帶來(lái)了革新。目前國(guó)內(nèi)常用的輕鋼結(jié)構(gòu)承重體系包括：焊接門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)體系、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系、多層房屋鋼結(jié)構(gòu)體系、金屬拱型波紋屋蓋體系等。其中輕型門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的高度系列化和定型化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、用鋼量省、制作工業(yè)化、安裝實(shí)現(xiàn)全部機(jī)械連接、施工迅速而周期短、以及經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代以來(lái)在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展。應(yīng)用范圍在單層輕型廠房、倉(cāng)庫(kù)、大型商場(chǎng)、體育館和展覽廳等。
    4 發(fā)展歷程總結(jié)
     從上述鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程我們可以總結(jié)出這樣的規(guī)律：那些新穎、輕巧、受力明確又便于施工，經(jīng)濟(jì)效益高，節(jié)省自然資源的鋼結(jié)構(gòu)，也就是能夠凸顯“輕、快、好、省”特點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)一經(jīng)建成，便具有極大的示范性和推廣性，形成了鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展史上每一個(gè)階段的里程碑。它們既有革新意義，同時(shí)還具有普遍的適用性，因此能夠不斷擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，并推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)不斷向前發(fā)展。
     
    四 目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀
    我國(guó)自1978年實(shí)行改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)建設(shè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，建筑鋼結(jié)構(gòu)也有了前所未有的發(fā)展，而且應(yīng)用領(lǐng)域有了較大的擴(kuò)展。高層和超高層房屋、多層房屋、單層輕型房屋、體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、車(chē)站，大型客機(jī)檢修庫(kù)、自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)等都有采用鋼結(jié)構(gòu)的。盡管我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)有了飛躍的發(fā)展，但無(wú)論從鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量、應(yīng)用范圍和結(jié)構(gòu)體系等方面看還都存在著一些問(wèn)題。
    1 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有待拓寬
    根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示[7]，1996年，我國(guó)粗鋼材產(chǎn)量為10124萬(wàn)噸，超過(guò)1億噸，躍居世界第一，2005年達(dá)到35579萬(wàn)，2006年達(dá)到42266萬(wàn)噸，2007年達(dá)到48924萬(wàn)噸，2008年達(dá)到50031萬(wàn)噸，2009年達(dá)到56784萬(wàn)噸。我國(guó)鋼產(chǎn)量逐年增加，連續(xù)14年位居世界第一，成為世界的產(chǎn)鋼大國(guó)。同時(shí)有資料研究表明[8]，從1997 年到2007 年的10 年間，中國(guó)粗鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)了3.49倍，平均年增長(zhǎng)速度達(dá)到了16.2％。這一速度是德國(guó)的20倍，日本的11.6倍、韓國(guó)的8.5倍、俄羅斯的4倍、意大利的2.2倍，美國(guó)10年間粗鋼產(chǎn)量沒(méi)有增長(zhǎng)反而下降；是發(fā)達(dá)國(guó)家（日本、美國(guó)、德國(guó)和意大利）平均年增長(zhǎng)速度的7倍；是世界平均年增長(zhǎng)速度的3倍。這表明我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于世界其他主要鋼鐵生產(chǎn)國(guó)和地區(qū)。但我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。以下一些方面有待加強(qiáng)。
    （1）鋼結(jié)構(gòu)用鋼占鋼材產(chǎn)量比應(yīng)不斷提高
    鋼結(jié)構(gòu)（統(tǒng)計(jì)包括工業(yè)與民用建筑、鐵路與公路橋梁、水電與火電建設(shè)、城市建設(shè)等）用鋼占鋼材產(chǎn)量2002年為4.3％，2004年為4.8％，2005年為4.26％，2006年為4.12％，2007年為4.28％，預(yù)計(jì)2010年為5.5％[2]。而其中建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼占鋼材總產(chǎn)量的比例更小。國(guó)家十五計(jì)劃是每年建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材占總鋼材產(chǎn)量的3％，2015年建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展目標(biāo)是爭(zhēng)取每年建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼占總鋼材產(chǎn)量的6％。而發(fā)達(dá)國(guó)家目前這一比例已達(dá)10%以上，美國(guó)、日本等國(guó)家更達(dá)到30%左右。從這些數(shù)據(jù)可以看出，我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量嚴(yán)重偏低，與鋼產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)形成了巨大的反差，這也是造成我國(guó)鋼材總體供大于求的一個(gè)主要原因。但同時(shí)也說(shuō)明，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展具有極大的空間和潛力。
    （2）高性能鋼材的研究應(yīng)認(rèn)真加強(qiáng)
    我國(guó)目前鋼材的質(zhì)量和規(guī)格基本滿足建筑結(jié)構(gòu)的要求，但隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，建筑鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材的性能提出了更高的要求。如高層鋼結(jié)構(gòu)今后將大量需要高強(qiáng)度、高韌性、低屈強(qiáng)比、抗層狀撕裂能力、高焊接性、耐火性等高性能鋼材。對(duì)于冷彎鋼材，需開(kāi)發(fā)Q345以上的高強(qiáng)冷彎鋼以及厚度在6～25mm的厚壁冷彎型鋼。鋼材質(zhì)量和規(guī)格的提高，高性能鋼材的生產(chǎn)，必將有利于降低鋼結(jié)構(gòu)的成本，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。從總體上講，我們應(yīng)該從追求鋼鐵產(chǎn)品的數(shù)量轉(zhuǎn)為提高鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量、優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新鋼材的品種，以適應(yīng)建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼的需求，同時(shí)也促使鋼鐵產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
    （3）鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍亟需擴(kuò)大
    我國(guó)房屋建筑中，混凝土結(jié)構(gòu)占到90%以上，鋼結(jié)構(gòu)還不到5%，而日本等地震高發(fā)地區(qū)的建筑中鋼結(jié)構(gòu)占38%，木結(jié)構(gòu)占35%，混凝土結(jié)構(gòu)只占20%多[9]。我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)還僅集中使用于高層、超高層建筑、大空間公共建筑與工業(yè)建筑中，普通辦公樓，學(xué)校、醫(yī)院建筑等多高層建筑應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的少；低層、多層及高層住宅中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的少。我國(guó)每年竣工6億平方米的城鎮(zhèn)住宅建設(shè)，卻只有5%采用鋼結(jié)構(gòu)[2]。我國(guó)即使是在2008年汶川震后災(zāi)區(qū)的重建工作中，新建的住宅中仍然是磚混和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)住宅一統(tǒng)天下的局面，抗震性能優(yōu)異的鋼結(jié)構(gòu)住宅的貢獻(xiàn)仍然微不足道[10]。而日本在20世紀(jì)90年代末，預(yù)制裝配住宅中鋼結(jié)構(gòu)比例就已達(dá)到71% [11]。
    2 網(wǎng)架和門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)在我國(guó)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)值得推廣
    在大跨度建筑中，以網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為代表的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)50多年來(lái)成為我國(guó)發(fā)展最快，應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)，無(wú)論在使用范圍、結(jié)構(gòu)型式、安裝施工等方面均具有中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的特色。據(jù)中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)空間結(jié)構(gòu)分會(huì)統(tǒng)計(jì)：網(wǎng)架和網(wǎng)殼的生產(chǎn)2005年～2008年已趨于平穩(wěn)狀態(tài)，每年建造1500座，約250萬(wàn)平方米。
    門(mén)式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)體系自20世紀(jì)80年代在我國(guó)采用以來(lái)，迅速發(fā)展，每年建造約800萬(wàn)m2，在單層輕型工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)建筑中幾乎都采用這種結(jié)構(gòu)體系。
    這兩種結(jié)構(gòu)體系之所以能夠得到迅猛發(fā)展和推廣，主要是充分體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)輕、快、好、省的特點(diǎn)。這兩種結(jié)構(gòu)體系都采用了輕屋面，結(jié)構(gòu)構(gòu)件都經(jīng)過(guò)千方百計(jì)的優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)的自重減到極輕，體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)輕的特點(diǎn)。這兩種都是體系化結(jié)構(gòu)，具有高度的工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化，現(xiàn)場(chǎng)施工幾乎不用焊接，因此施工速度極快，體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)快的特點(diǎn)。有專用設(shè)計(jì)規(guī)范和商用軟件，能夠保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，高度工廠化生產(chǎn)，構(gòu)件形式標(biāo)準(zhǔn)化，可以在自動(dòng)生產(chǎn)線上加工，能夠保證制作質(zhì)量，體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量好的特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)用鋼指標(biāo)優(yōu)異，以門(mén)式剛架鋼結(jié)構(gòu)為例，用鋼指標(biāo)可降低到10～30 kg/m2。結(jié)構(gòu)體系化以后，可以形成批量生產(chǎn)，產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)，明顯降低生產(chǎn)成本，門(mén)式剛架鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)可降低到400～600元/ m2，因此體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)省的特點(diǎn)。
    為什么在當(dāng)前巨大的住宅市場(chǎng)中，鋼結(jié)構(gòu)沒(méi)有推廣應(yīng)用開(kāi)來(lái)，這中間有很多問(wèn)題需要研究和解決。從技術(shù)層面上來(lái)講，可以借鑒網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)迅速發(fā)展成為建筑業(yè)中新興專門(mén)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，也就是一定要走體系化的道路。要開(kāi)發(fā)成套的鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)品，使鋼結(jié)構(gòu)住宅的建造實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化；還要開(kāi)發(fā)新型的圍護(hù)材料，使這些維護(hù)材料既適用于鋼結(jié)構(gòu)，又符合我國(guó)居住者的使用習(xí)慣，而且還具有良好的保溫隔熱、隔聲、防潮、防滲性能，從而提高建筑的使用舒適度。
    3 近年來(lái)涌現(xiàn)的與輕、快、好、省理念背道而馳的技術(shù)現(xiàn)狀令人擔(dān)憂
    近20年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大型公共建筑的建設(shè)也得到了空前的發(fā)展，涌現(xiàn)出了像金茂大廈，上海大劇院等一批體現(xiàn)中國(guó)民族特色和時(shí)代氣息，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)體現(xiàn)科技和工程新發(fā)展，并具有強(qiáng)烈先進(jìn)示范性的鋼結(jié)構(gòu)建筑，但也涌現(xiàn)出了與國(guó)際上倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展理念背道而馳、與國(guó)家基本建設(shè)原則背道而馳、與鋼結(jié)構(gòu)“輕、快、好、省”理念背道而馳的工程，其中以國(guó)家大劇院、鳥(niǎo)巢，水立方和CCTV主樓為代表。
    2007年建成的國(guó)家大劇院（圖1），為了追求建筑效果，竟在歌劇院、音樂(lè)廳和戲劇場(chǎng)三幢獨(dú)立的建筑上用一個(gè)沒(méi)有任何使用功能的橢圓形半球殼體覆蓋，用鋼指標(biāo)達(dá)263kg/m2，建成后的運(yùn)營(yíng)費(fèi)和維護(hù)費(fèi)極其驚人，僅每月電費(fèi)就高達(dá)400萬(wàn)元，造成能源的過(guò)度消耗和投資的巨大浪費(fèi)。顯然它是一個(gè)是典型的形式主義產(chǎn)物，完全不符合鋼結(jié)構(gòu)好、省的特點(diǎn)。
    2008年建成的鳥(niǎo)巢（圖2），建筑師為了實(shí)現(xiàn)雜亂無(wú)規(guī)律的外表圖像，極端忽略結(jié)構(gòu)受力合理性，采用交叉平面桁架結(jié)構(gòu)體系，致使交匯于菱形內(nèi)柱腹桿的數(shù)量多達(dá)13根，被迫采用非常復(fù)雜的空間扭曲構(gòu)件，受力最大的部位不得不采用昂貴的Q460、厚度達(dá)110mm的厚鋼板，整個(gè)工程設(shè)計(jì)、制作和安裝的復(fù)雜性前所未有。盡管幾經(jīng)“瘦身”，但結(jié)構(gòu)的不合理仍然導(dǎo)致了驚世駭俗的用鋼指標(biāo)，高達(dá)712kg/m2，并使結(jié)構(gòu)自重占到總荷載的70％以上，這種為了建筑視覺(jué)效果完全違背鋼結(jié)構(gòu)輕、快、好、省特點(diǎn)的做法，簡(jiǎn)直令人發(fā)指。
    2008年建成的水立方（圖3），不知建筑師為何心血來(lái)潮地采用了一種十分怪異的、莫明其妙的網(wǎng)架構(gòu)件布置，使2萬(wàn)根構(gòu)件、1萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)各不相同，施工圖紙達(dá)3萬(wàn)多張，繪制費(fèi)時(shí)1年，大大增加了制作難度和制作費(fèi)用，這種毫無(wú)益處、徒增施工難度，延長(zhǎng)施工期限的做法、完全違背鋼結(jié)構(gòu)快、好特點(diǎn)，實(shí)在令人難以接受。
        2009年建成的CCTV主樓（圖4），建筑方案為高空大懸挑75m的傾覆性不平衡體型，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則要扶其不倒，用鋼指標(biāo)仍高達(dá)296kg/m2。該設(shè)計(jì)所追求的整體前傾且在高空懸臂外伸75m的奇特建筑造型已無(wú)法得到抗震合理的結(jié)構(gòu)體系，這給主樓的抗震設(shè)計(jì)留下無(wú)法彌補(bǔ)的隱患。這種完全違背工程結(jié)構(gòu)技術(shù)合理性，完全違背了鋼結(jié)構(gòu)輕、快、好、省特點(diǎn)的做法，令人無(wú)法容忍。
        這些工程造型各異，但本質(zhì)相同，那就是極端強(qiáng)調(diào)建筑造型和視覺(jué)效果，忽視結(jié)構(gòu)體系的合理性和經(jīng)濟(jì)性、忽視環(huán)境與生態(tài)、忽視社會(huì)責(zé)任，使鋼結(jié)構(gòu)完全失去“輕、快、好、省”的本來(lái)面目，導(dǎo)致需要加倍地投入人力、物力和財(cái)力去保證諸如抗震，抗風(fēng)，防火和防意外爆炸與撞擊等結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題。這四大建筑無(wú)視鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的設(shè)計(jì)思想的傳染性很強(qiáng)，這種只求視覺(jué)沖擊力，無(wú)視成本和代價(jià)的潮流正在各地興起，資源和技術(shù)為形式服務(wù)之風(fēng)正在形成。以下列舉一些剛剛建成和正在建造的、與上述四大建筑有同質(zhì)特點(diǎn)的怪異鋼結(jié)構(gòu)建筑。
    2010年5月建成的廣州歌劇院（圖5），造型為圓潤(rùn)雙礫的大石頭，由64個(gè)面、41個(gè)轉(zhuǎn)角、104 條棱線傾斜交錯(cuò)組成不規(guī)則折面，形成沒(méi)有一個(gè)面對(duì)稱，沒(méi)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)相同的異型形體。所采用的空間折板式三向斜交單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性都不優(yōu)越，桿件任意交錯(cuò)，節(jié)點(diǎn)極其復(fù)雜，全部采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)最大重量達(dá)到39t。整個(gè)結(jié)構(gòu)總用鋼量約1.2萬(wàn)t。由于設(shè)計(jì)是完全無(wú)規(guī)律的組合，所以每一個(gè)節(jié)點(diǎn)從制造到安裝都要空中三維定位，每一個(gè)桿件都要分段鑄造再現(xiàn)場(chǎng)拼接，施工難度比起鳥(niǎo)巢“有過(guò)之而無(wú)不及”。
    2010年6月封頂?shù)纳钲谧C券交易所營(yíng)運(yùn)中心（圖6），高245m，由塔樓和“漂浮平臺(tái)”兩部分組成。立柱型大廈的底座被抬升至30多米高，形成巨大的“漂浮平臺(tái)”，其東西向懸挑36m，南北向懸挑22m，是世界上最大的懸挑結(jié)構(gòu)，成為“世界上最大空中花園”。“漂浮平臺(tái)”單個(gè)節(jié)點(diǎn)最大重量達(dá)171t，總用鋼量2.8萬(wàn)t，整個(gè)工程用鋼量約4.2萬(wàn)t，比深圳地王大廈多1.75萬(wàn)t。為了解決在30多米高空懸空建造奇特建筑造型的施工難題，使用了國(guó)內(nèi)最大的兩臺(tái)塔式起重機(jī)，并首次在國(guó)內(nèi)民用鋼結(jié)構(gòu)工程采用沙箱卸載技術(shù)。
    2010年8月封頂?shù)拇筮B國(guó)際會(huì)議中心（圖7），形似一只大海龜。建筑設(shè)計(jì)追求解構(gòu)主義，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)方案極其復(fù)雜而無(wú)規(guī)律，形成了多支撐筒體大懸挑大跨度復(fù)雜空間體系，其特點(diǎn)為“二大、三多”——大懸挑：平臺(tái)桁架周邊（長(zhǎng)700m）均為懸挑結(jié)構(gòu)，最大懸挑長(zhǎng)度40m。大跨度：由17個(gè)分布不均勻的豎向筒體支撐平臺(tái)和屋蓋層，屋蓋跨度最大達(dá)110m。豎向承載構(gòu)件轉(zhuǎn)換多；鋼結(jié)構(gòu)類型多，包括箱型結(jié)構(gòu)，管桁架結(jié)構(gòu)，大懸挑桁架結(jié)構(gòu)，大跨度桁架結(jié)構(gòu)，空間傾斜柱，空間方管柱等。形式各異的節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，達(dá)8.5萬(wàn)個(gè)。鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量達(dá)3.5萬(wàn)t。整個(gè)工程設(shè)計(jì)、制作和施工難度超過(guò)“鳥(niǎo)巢”和“水立方”，被稱為“在桌面上建房子”。
    將于2010年年底竣工的合肥創(chuàng)新展示館（圖8），設(shè)計(jì)創(chuàng)意來(lái)自游戲棒，由346根長(zhǎng)短不一的鋼管岸形成亂向自由分布的交叉桿棚罩，被稱為“合肥版鳥(niǎo)巢”。鋼結(jié)構(gòu)桿件無(wú)一相同，分布復(fù)雜，最多處有11根桿件交匯于一點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)也無(wú)一相同。受桿件三維不規(guī)則影響，常規(guī)的平、立、剖圖紙無(wú)法將桿件的空間關(guān)系表達(dá)清楚，制作和施工難度極大，堪比CCTV主樓。
    其它類似的工程還有深圳灣體育中心大屋蓋和海南國(guó)際會(huì)展中心等，限于篇幅，不再一一列舉。
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    五 鋼結(jié)構(gòu)如何做到輕、快、好、?。?/span>
    上述這些極具“挑戰(zhàn)力”的建筑的建成，表明中國(guó)人能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)外建筑師只知道造型而不知道做法的設(shè)計(jì)方案。我們的設(shè)計(jì)人員、施工人員包括科研人員用智慧和心血解決了諸多“人為制造的技術(shù)難題”，創(chuàng)造了很多“代價(jià)高昂的世界第一”，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大，用鋼量大并不意味著技術(shù)的進(jìn)步。對(duì)比前述鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程中那些建筑藝術(shù)與結(jié)構(gòu)技術(shù)高度融合的鋼結(jié)構(gòu)建筑典范，可以看出真正的技術(shù)進(jìn)步是實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)輕、快、好、省的特點(diǎn)，能夠經(jīng)得起自然災(zāi)害和歷史的考驗(yàn)。以下就如何使鋼結(jié)構(gòu)做到輕、快、好、省，從方案、理念、人才、技術(shù)和環(huán)境等方面談幾點(diǎn)意見(jiàn)。
    1 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選
    前文列舉的這些與鋼結(jié)構(gòu)“輕、快、好、省”特點(diǎn)完全相反的奇特建筑，其結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜之程度，施工困難之程度，資源消耗之程度，建設(shè)費(fèi)用高昂之程度，達(dá)到令人稱奇的地步。這些現(xiàn)狀與我國(guó)當(dāng)前的國(guó)情是否相符？與國(guó)家建立的“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的建筑方針是否相符？它們的建成使人們對(duì)其方案的中標(biāo)過(guò)程產(chǎn)生質(zhì)疑，到底方案中標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是什么？我國(guó)目前的重大工程幾乎都采用國(guó)外建筑師的奇特方案，方案中標(biāo)與否完全決取于評(píng)審人對(duì)建筑造型的審美，而非建筑功能、結(jié)構(gòu)、施工、造價(jià)、環(huán)境、節(jié)能等更多重要因素，這種方案中標(biāo)評(píng)選機(jī)制的缺陷，導(dǎo)致當(dāng)前中國(guó)產(chǎn)生了一大批世界上都罕見(jiàn)的“浪費(fèi)建筑”。因此，要產(chǎn)生“輕、快、好、省”的鋼結(jié)構(gòu)，毋庸置疑，必須要完善目前的方案評(píng)選機(jī)制，杜絕“浪費(fèi)建筑”的產(chǎn)生。方案的評(píng)審，應(yīng)該由涵蓋建造過(guò)程的建筑、結(jié)構(gòu)、施工、造價(jià)、能耗等主要專業(yè)領(lǐng)域里的專家組成評(píng)審組，分專業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后綜合這些指標(biāo)選取最優(yōu)方案，而不能簡(jiǎn)單地以建筑造型取勝。如果在某一專業(yè)方面嚴(yán)重不合理的，應(yīng)該“一票否決”。中標(biāo)的方案還應(yīng)接受社會(huì)的監(jiān)督，增加透明度。
    2 設(shè)計(jì)理念的更新
    （1） 首選化
    改革開(kāi)放前，受鋼產(chǎn)量的限制，在“節(jié)約用鋼”基本國(guó)策的指導(dǎo)下，建筑鋼結(jié)構(gòu)僅在重型工業(yè)廠房、大跨度公共建筑以及塔桅結(jié)構(gòu)中采用。改革開(kāi)放后，隨著鋼產(chǎn)量的大幅度增加，國(guó)家的政策變?yōu)?ldquo;合理用鋼”和“積極用鋼”，但由于多方面的原因，鋼結(jié)構(gòu)仍然集中在高層，大跨公共建筑和工業(yè)建筑，民用建筑應(yīng)用的很少。這造成了設(shè)計(jì)人員一直以來(lái)形成的理念是鋼結(jié)構(gòu)是工程造價(jià)高、設(shè)計(jì)和施工復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)體系，除重要的大型工程外，普通建筑很少采用。加上設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)的不全面，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)耐火、防腐、剛性水平等存在疑慮，設(shè)計(jì)時(shí)首先不會(huì)想到采用鋼結(jié)構(gòu)，使理念與實(shí)踐形成了一種惡性循環(huán)。本文闡述了各種鋼結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展，揭示了其“輕、快、好、省”的本質(zhì)特點(diǎn)，希望有助于設(shè)計(jì)人員積極轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮采用鋼結(jié)構(gòu)。
    （2） 一體化
    目前，我國(guó)設(shè)計(jì)界通常的做法是確立建筑方案后，再去考慮結(jié)構(gòu)、施工和造價(jià)等問(wèn)題。以至于把“鋼結(jié)構(gòu)”作為技術(shù)手段去實(shí)現(xiàn)“新、奇、特”的建筑造型，而非發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)本身優(yōu)異的性能。鋼結(jié)構(gòu)建筑有其自身的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)在很大程度上制約并決定著建筑的造型和空間，而結(jié)構(gòu)體系和施工技術(shù)是否高效合理，又關(guān)系著建造成本，維護(hù)成本和拆除成本等建筑物全壽命的成本問(wèn)題。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該從整體出發(fā)，實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)。建筑造型富有很強(qiáng)的力學(xué)原理，一些造型本身就決定著抗風(fēng)性能和抗震性能的優(yōu)劣。國(guó)內(nèi)外歷次大地震均表明特別不規(guī)則的建筑都受到嚴(yán)重破壞。因此，在初步設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該通過(guò)科學(xué)、理性的一體化設(shè)計(jì)將那些“先天不足”的建筑造型剔除，以免后續(xù)被動(dòng)地在結(jié)構(gòu)上“創(chuàng)新”去彌補(bǔ)這些“先天不足”，造成資金和資源的巨大浪費(fèi)。一體化的設(shè)計(jì)需要建筑師、結(jié)構(gòu)工程師和其他相關(guān)學(xué)科的技術(shù)人員全力合作，實(shí)現(xiàn)建筑藝術(shù)與結(jié)構(gòu)技術(shù)的完美結(jié)合。
    （3） 優(yōu)化
    目前，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院的建筑師和結(jié)構(gòu)工程師對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較為熟悉，相對(duì)來(lái)說(shuō)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不很熟悉，特別是在鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系選擇、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理和構(gòu)件優(yōu)化問(wèn)題上。結(jié)構(gòu)體系選擇的優(yōu)劣是影響結(jié)構(gòu)性能和結(jié)構(gòu)造價(jià)的關(guān)鍵；鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)在整個(gè)結(jié)構(gòu)中非常重要，節(jié)點(diǎn)的用鋼量也在結(jié)構(gòu)用鋼量中占很大比例。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理得好，會(huì)改善結(jié)構(gòu)性能，也能降低結(jié)構(gòu)造價(jià)。對(duì)于構(gòu)件優(yōu)化這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)院幾乎都不做這個(gè)工作，設(shè)計(jì)師也不考慮這個(gè)問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)采用激勵(lì)的機(jī)制發(fā)揮設(shè)計(jì)師的能動(dòng)性以改變這一現(xiàn)狀。
    3 技術(shù)人才的培養(yǎng)
    建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍和數(shù)量將很大程度上取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案階段的決策，以及他們對(duì)業(yè)主的建議的信服度。目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)人員比較缺乏，這已經(jīng)成為影響整個(gè)建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展的主要因素。從這個(gè)角度講，加快對(duì)設(shè)計(jì)人員的培養(yǎng)，系統(tǒng)地提高設(shè)計(jì)人員在建筑鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的知識(shí)及設(shè)計(jì)水平至關(guān)重要。
    （1） 提高社會(huì)責(zé)任感
    古人講“天下興亡，匹夫有責(zé)”，在資源問(wèn)題日益突出的時(shí)代，我們可以講“資源有無(wú)，匹夫有責(zé)”。國(guó)家現(xiàn)在一直在提倡“低碳經(jīng)濟(jì)，節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展”的理念。目前，人們開(kāi)始重視提高建筑物運(yùn)營(yíng)過(guò)程的節(jié)能問(wèn)題，但對(duì)建筑節(jié)能的另一個(gè)重要方面——建造過(guò)程的節(jié)能還沒(méi)有引起足夠的重視，這方面的浪費(fèi)還極其嚴(yán)重。這種浪費(fèi)有可能從根源上就埋下禍根，也就是設(shè)計(jì)本身不合理帶來(lái)的后果。目前技術(shù)的發(fā)展幾乎可以解決一切工程問(wèn)題，即使再不符合力學(xué)原理的建筑也都能造的出來(lái)，但以付出巨大的資源和能源為代價(jià)。對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師來(lái)講，其責(zé)任并不是僅僅幫助建筑師去實(shí)現(xiàn)建筑造型，應(yīng)該主動(dòng)創(chuàng)新，應(yīng)用新材料，優(yōu)化和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，最小限度地使用材料和能源并使結(jié)構(gòu)的受力達(dá)到最優(yōu)。
    （2） 深化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)
    鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的剛性很大的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，無(wú)論是建筑方面還是結(jié)構(gòu)方面都有著很大的不同。一般建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面由寬厚比較大的板件構(gòu)成，截面也相對(duì)較小，甚至是本身沒(méi)有彎曲剛度的索、膜構(gòu)件，這使設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了較明顯的非線性問(wèn)題、穩(wěn)定問(wèn)題，甚至是一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不會(huì)存在、理論上也十分困難的“逆問(wèn)題”，如柔性結(jié)構(gòu)普遍存在的找形問(wèn)題。另外，建筑鋼結(jié)構(gòu)相對(duì)較輕較柔，地震及風(fēng)載下結(jié)構(gòu)整體變形或振動(dòng)的控制問(wèn)題將更為突出。這些問(wèn)題的解決需要設(shè)計(jì)人員具備扎實(shí)的鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)及力學(xué)理論基礎(chǔ)，而從總體上看，設(shè)計(jì)人員的這些知識(shí)還相當(dāng)薄弱。
    現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)的重鋼廠房到輕鋼、薄鋼廠房；從多層的框架到各種高層、超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系；從傳統(tǒng)的網(wǎng)架、網(wǎng)殼等剛性大跨空間結(jié)構(gòu)體系到各式各樣的可跨越更大跨度的現(xiàn)代半剛性、柔性或雜交空間結(jié)構(gòu)體系等。不同體系可能帶來(lái)不同、甚至全新的設(shè)計(jì)概念、理論知識(shí)及設(shè)計(jì)方法等。加上新材料，新工藝，新技術(shù)不斷的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員很難實(shí)現(xiàn)知識(shí)的同步更新，這都要求設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)再教育，再學(xué)習(xí)[3]。
    4 設(shè)計(jì)、制作、施工技術(shù)的完善
    （1） 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的深入與完善
    任何一個(gè)行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展必將與本行業(yè)科技進(jìn)步與技術(shù)儲(chǔ)備的程度具有密切的關(guān)聯(lián)度。鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的科研人員經(jīng)過(guò)50年多年的不斷努力，對(duì)高層和超高層鋼結(jié)構(gòu)、剛性和柔性大跨度鋼結(jié)構(gòu)，輕型鋼結(jié)構(gòu)，重型工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)，桅桿鋼結(jié)構(gòu)，鋼板鋼結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系的基本理論和分析設(shè)計(jì)方法等方面做出了突出的成就，但還有許多問(wèn)題需要解決和完善。例如現(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)方法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)很不利。它未能充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)延性好的優(yōu)點(diǎn)，如果按規(guī)范做，鋼結(jié)構(gòu)的抗震作用要比混凝土結(jié)構(gòu)大，用鋼量通常會(huì)增加10%～20%。實(shí)際上考慮鋼結(jié)構(gòu)的延性后，不應(yīng)該出現(xiàn)這種情況。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層和超高層建筑往往是位移控制的，如何合理確定位移限值也是降低用鋼量和造價(jià)的重要方面。這些都是鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法中的問(wèn)題。另外，我們還需要積極探索和研究更為高效的構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)體系。隨之需要對(duì)采用新材料的構(gòu)件提出合理的設(shè)計(jì)方法、研究新結(jié)構(gòu)體系的有效分析方法、提出結(jié)構(gòu)抗震、抗風(fēng)、抗火等防災(zāi)設(shè)計(jì)理念和方法等。
    （2） 各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的更新與完善
    我國(guó)現(xiàn)有的規(guī)范體系基本涵蓋了建筑鋼結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)用鋼材及基本應(yīng)用領(lǐng)域。但隨著新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)體系、新應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)有建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的更新、補(bǔ)充與完善以及對(duì)新型結(jié)構(gòu)體系及新的應(yīng)用領(lǐng)域的建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的編制工作顯得非常迫切[3]。例如在使用新材料上，近幾年來(lái)，一些工程中都采用國(guó)產(chǎn)的Q345GJZ厚板，其突出的優(yōu)點(diǎn)是可比普通Q345鋼提高設(shè)計(jì)強(qiáng)度18％，可降低相關(guān)用鋼量及造價(jià)10％以上，但現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范都一直未對(duì)上述鋼材新標(biāo)準(zhǔn)的變化做出積極的反映，致使現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范與鋼材新產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)間的矛盾日益突出[12]。國(guó)際規(guī)范通常3～5 年修訂一次，我國(guó)往往5～10 年才修改。由于我國(guó)規(guī)范強(qiáng)制條文多、靈活度小、修改不及時(shí)，難免會(huì)在規(guī)范中出現(xiàn)一些內(nèi)容不全面、意思不明確、規(guī)定不合理之處,對(duì)設(shè)計(jì)人員的使用造成困難。因此，及時(shí)補(bǔ)充新的科研成果對(duì)提高規(guī)范水平至關(guān)重要[13]。
    （3） 配套設(shè)計(jì)軟件的編制與完善
        隨著鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)許多系列的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件相繼問(wèn)世，可分別適應(yīng)我國(guó)普鋼、多高層鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要。但在技術(shù)上還與國(guó)外還有很大的差距。如美國(guó)在輕型鋼結(jié)構(gòu)上專用設(shè)計(jì)軟件可在短時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)、繪圖、工程量統(tǒng)計(jì)及工程報(bào)價(jià)[6]。而我國(guó)雖然已經(jīng)有專門(mén)設(shè)計(jì)輕型鋼結(jié)構(gòu)的軟件，但達(dá)不到國(guó)外那種完善的水平。又如國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始采用基于建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）的設(shè)計(jì)軟件，BIM集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的數(shù)字化描述，能夠應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的全過(guò)程，為建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)了三維協(xié)同工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了同步和高效的工作模式?；贐IM的技術(shù)革新，不僅改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，而且對(duì)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)加工制作、現(xiàn)場(chǎng)施工和質(zhì)量控制技術(shù)也有了新的提升[14]。而目前國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)軟件一般是一體化CAD協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，主要是二維，還無(wú)法同時(shí)完成主結(jié)構(gòu)、次結(jié)構(gòu)、附件配置、材料統(tǒng)計(jì)等設(shè)計(jì)與構(gòu)造工作。因此，急需開(kāi)發(fā)自主軟件。
    （4） 鋼結(jié)構(gòu)制作、施工工業(yè)化的深化與完善
    在建筑鋼結(jié)構(gòu)加工制作方面，隨著鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)從幾十家很快發(fā)展壯大到上千家。大型企業(yè)的裝備水平、生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理能力，接近國(guó)際水平，生產(chǎn)線的主體設(shè)備是國(guó)外引進(jìn)，能承擔(dān)我國(guó)國(guó)家級(jí)工程的鋼結(jié)構(gòu)制造。而中、小型鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)總體上裝備較落后，技術(shù)水平還比較低，容易形成行業(yè)內(nèi)的惡性競(jìng)爭(zhēng)。從總體上看，產(chǎn)業(yè)集中度較低，加工企業(yè)分布面廣，加工能力和構(gòu)件質(zhì)量參差不齊，尚未形成大型企業(yè)集團(tuán)[3]，因此，需要加快這些企業(yè)工業(yè)化的進(jìn)程。要提高工業(yè)化水平，首先要提高設(shè)備儀器等裝備的現(xiàn)代化程度，以現(xiàn)代化的裝備實(shí)現(xiàn)集約化生產(chǎn)。隨著工業(yè)化的發(fā)展，還應(yīng)該形成設(shè)計(jì)、制作、施工一體化和合作鏈條，以大企業(yè)為主、中小企業(yè)為輔的產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一個(gè)新的水平。
    5 建設(shè)環(huán)境的改善
    最后要提到的是目前工程建設(shè)的大環(huán)境問(wèn)題。當(dāng)前我國(guó)是世界上每年新建建筑量最大的國(guó)家，每年新建面積達(dá)20億平方米[15]，建設(shè)規(guī)模和速度史無(wú)前例，城市化的進(jìn)程令世人驚異，但許多建筑是政績(jī)工程和開(kāi)發(fā)商商業(yè)利益的產(chǎn)物。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈之程度使建筑師和結(jié)構(gòu)工程師疲于趕制工期，并使一些科研人員也忙于工程咨詢，為了更快、更多的完成任務(wù)，建筑形式上流于盲目模仿，結(jié)構(gòu)體系上安全地使用熟悉的體系，這樣就不可避免的出現(xiàn)“復(fù)制”建筑和“放大比例”的建筑，導(dǎo)致中國(guó)大江南北的建筑同質(zhì)化，幾乎沒(méi)有任何地方特色，同時(shí)也導(dǎo)致中國(guó)設(shè)計(jì)師在重大工程項(xiàng)目上競(jìng)爭(zhēng)能力不足。沒(méi)有相對(duì)寬松的環(huán)境，沒(méi)有思考的時(shí)間，如何創(chuàng)新？如何使鋼結(jié)構(gòu)做得更輕，更好，更快，更?。颗c其倉(cāng)促上馬，重復(fù)建造“高投資、高能耗、低效益”的建筑，不如放慢一些建設(shè)的步伐，一則節(jié)省國(guó)家資源并減緩對(duì)生態(tài)和環(huán)境的壓力，一則節(jié)省出的資金可以用一部分來(lái)緩解中國(guó)建設(shè)行業(yè)人員的生存狀況，也給他們留出些思考的空間，專心攻克關(guān)鍵技術(shù)，提升自主創(chuàng)新的能力，這樣也有利于加強(qiáng)和完善建筑產(chǎn)業(yè)鏈的各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)本土設(shè)計(jì)師自主設(shè)計(jì)和建造有中國(guó)特色的建筑。
     
    六 結(jié)語(yǔ)
    本文通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程的總結(jié)，揭示了鋼結(jié)構(gòu)“輕、快、好、省”的本質(zhì)特點(diǎn)，針對(duì)目前我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展過(guò)程中凸顯的問(wèn)題，進(jìn)行了比較和分析，希望讀者能夠加以思考和辨別，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有一個(gè)正確和理性的認(rèn)識(shí)，還鋼結(jié)構(gòu)“輕、快、好、省”的本來(lái)面目，擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。
     
    參考文獻(xiàn)
    [02] 陳祿如，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展概況，中國(guó)鋼鐵業(yè), 2008, 第5期
    [03] 沈祖炎、李元齊，促進(jìn)我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)思考，建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2009
    [04] 沈祖炎，鋼結(jié)構(gòu)學(xué)，北京：中國(guó)建工出版社，2005
    [05] 沈祖炎、王燁華、李元齊，論結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010
    [06] 王元清、石永久、陳宏等，現(xiàn)代輕鋼結(jié)構(gòu)建筑及其在我國(guó)的應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2002
    [08] 何金祥，對(duì)我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的若干戰(zhàn)略性思考，國(guó)土資源情報(bào)， 2009，第3期
    [10] 李自鋼，寶鋼發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的思考，2010年全國(guó)鋼結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)年會(huì)，2010
          [12] 劉樹(shù)屯，奧體工程大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工若干問(wèn)題的建議，鋼結(jié)構(gòu)中國(guó)品牌2010國(guó)際峰會(huì)，上海， 2010
    [13] 沈祖炎、溫東輝、李元齊，中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望，建筑結(jié)構(gòu), 2009
        [14] 高承勇，淺析建筑信息模型對(duì)體型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的革新，鋼結(jié)構(gòu)中國(guó)品牌2010國(guó)際峰會(huì)，上海， 2010
    [15] 仇保興，我國(guó)建筑節(jié)能潛力最大的六大領(lǐng)域及其展望，建筑節(jié)能， 2010
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