現代鋼結構與綠色建(jiàn)築
點(diǎn)擊次數(shù)：4171 更新時間(jiān)：2012-07-06
工控(kòng)摘要(yào)：由於鋼材具(jù)有(yǒu)較(jiào)高的強度，因此(cǐ)，由(yóu)型鋼(gāng)（含(hán)鋼板(bǎn)）和高(gāo)強鋼絲等組合(hé)連接(jiē)（焊接，高強螺栓）而成的(dí)鋼(gāng)結(jié)構(gòu)骨架，就具有綠色建築(zhù)的特(tè)質(zhì)。鋼(gāng)結構固(gù)有的三大(dà)核心價值(zhí)：zui輕的(dí)結構(gòu)；zui短的工期(qī)；的延性。在(zài)建(jiàn)築全(quán)壽(shòu)命周期內(nèi)，zui大限(xiàn)度地節(jié)約(yuē)，zui輕(qīng)的(dí)結(jié)構假想強度受(shòu)壓(yā)高度（節(jié)能，節地，節(jié)水(shuǐ)，節材），保(bǎo)護環(huán)境(jìng)和減少汙染，為(wéi)人(rén)們提供健(jiàn)康，適(shì)應(yīng)和的使用(yòng)空間(jiān)，與自然和(hé)諧(xié)共生的建築。綠色建(jiàn)築(zhù)為人(rén)類提(tí)供一(yī)個健(jiàn)康(kāng)，舒(shū)適的(dí)活(huó)動空(kōng)間，同時zui率(shuài)地(dì)利用能源，zui低(dī)限度地zui短的(dí)工期(qī)工廠焊(hàn)接，工(gōng)地高強(qiáng)螺栓拼(pīn)裝(zhuāng)影響環境的建築(zhù)物。節(jié)約能(néng)源；建築適(shì)應氣候；材料(liào)資源的(dí)再(zài)生(shēng)利(lì)用；尊(zūn)重(zhòng)用戶(hù)；尊重地(dì)理環(huán)境(jìng)；整(zhěng)體的設計觀。
1991年蘭(lán)達·維爾和(hé)羅伯(bó)特(tè)·維爾合(hé)著《綠(lǜ)色建築(zhù)——為(wéi)可持續(xù)發(fā)展(zhǎn)而(ér)設計(jì)》一書(shū)。發達國家(jiā)探(tàn)索可持(chí)續(xù)建築(zhù)之路(lù)，名(míng)為(wéi)“綠色建築(zhù)挑戰”，即(jí)采用新材料，新技術(shù)，新設計方法(fǎ)，新設備(bèi)，新工藝，實行(háng)綜(zōng)合化設(shè)計，使建築在(zài)滿足(zú)功(gōng)能時(shí)所(suǒ)耗(hào)資源，能(néng)源(yuán)zui少。zui偉大的(dí)美(měi)國建築，結構大(dà)師富(fù)勒(lè)（Fuller）提(tí)出結構(gòu)哲理(lǐ)：少（費）多（用）——以(yǐ)zui少(shǎo)的結(jié)構提供zui大(dà)的(dí)承(chéng)載力(lì)（DoingtheMostwiththeLeast）。
鋼(gāng)結(jié)構節材是(shì)綠色建築zui重(zhòng)要(yào)的(dí)內(nèi)容(róng)，是(shì)結構(gòu)工(gōng)程師(shī)一(yī)生追(zhuī)求的(dí)光榮(róng)事(shì)業，然而我(wǒ)國(guó)所(suǒ)謂的綠色(sè)建(jiàn)築政策(cè)，僅指建築牆體的節(jié)能(néng)，太陽能利(lì)用(yòng)等，而對鋼(gāng)結(jié)構骨架的(dí)節材幾乎閉口(kǒu)不談。這(zhè)樣(yàng)，就導(dǎo)致我國不少大型鋼結構的笨重和怪(guài)異(yì)。目前，我(wǒ)國設計與施(shī)工的(dí)現(xiàn)狀(zhuàng)是：“設(shè)計(jì)”創造困(kùn)難，“施(shī)工”也要上。優(yōu)良(liáng)的(dí)鋼結構才(cái)是綠色(sè)建築，優良(liáng)的鋼結(jié)構必須(xū)是(shì)結構骨(gǔ)架節材，牆(qiáng)體節能，zui大限度(dù)地(dì)滿足功能，zui低(dī)限度(dù)地影(yǐng)響(xiǎng)環境(jìng)，為(wéi)人(rén)們提供健康(kāng)，舒適的活動空間。並(bìng)能在建築(zhù)全壽(shòu)命(mìng)周(zhōu)期(qī)內(nèi)，滿足(zú)可持(chí)續(xù)發展理(lǐ)念(niàn)。
在高(gāo)層全(quán)鋼(gāng)結構和大跨(kuà)度鋼屋蓋(gài)中，100多年來(lái)，先進國(guó)家大量采用鋼結(jié)構（日本的(dí)鋼(gāng)結構數量已超(chāo)過(guò)70%），並(bìng)能(néng)基本上實(shí)現鋼(gāng)結(jié)構固(gù)有的三大核心(xīn)價值(zhí)。世(shì)界高(gāo)層(céng)全(quán)鋼結構前三名都在美國，其中，有座(zuò)建築的(dí)箱(xiāng)形柱(zhù)截麵僅450毫(háo)米(mǐ)×450毫米，厚(hòu)度(dù)7.5毫米(mǐ)~12.5毫(háo)米；下麵柱距加(jiā)大(dà)，未設轉換層；吊(diào)裝(zhuāng)件高(gāo)三層(céng)樓，全部采(cǎi)用高強(qiáng)螺栓現場拼裝，與(yǔ)我國(guó)幾(jī)乎(hū)*的現(xiàn)場(cháng)焊接(jiē)拼(pīn)裝形成鮮明(míng)的對比。根(gēn)據文獻：“結構(gòu)體係(xì)的性與G/P成(chéng)反比（G—鋼材(cái)用量，P—建(jiàn)築總(zǒng)重(zhòng)），一般(bān)是：設計(jì)G/P=0.2~0.3；平庸(yōng)設計(jì)G/P=0.4~0.5；拙劣(liè)設(shè)計(jì)G/P=0.6~0.7”。世(shì)界(jiè)的大跨度屋蓋結構(gòu)——美(měi)國(guó)喬治亞穹頂（GeorgiaDome），1996年第(dì)26屆奧運(yùn)會(huì)主場館橢圓(yuán)平麵(miàn)240.79米×192.02米，（屋(wū)頂+外(wài)環(huán)）用鋼(gāng)量達到(dào)先進水平(píng)。
改革開放以來，我國鋼結構建築發展迅速。但也產生(shēng)了不(bù)少(shǎo)笨重，怪(guài)異(yì)的鋼結構，與(yǔ)綠色建築(zhù)相佐(zuǒ)。沈(shěn)祖(zǔ)炎(yán)院(yuàn)士(shì)在《影響中國(guó)——第(dì)二(èr)屆(jiè)中國鋼結構產(chǎn)業高峰論壇(tán)》的(dí)主(zhǔ)題(tí)報(bào)告(gào)中嚴正指出：“近年(nián)來(lái)湧(yǒng)現(xiàn)的與(yǔ)輕，快(kuài)，好，省理念(niàn)背(bèi)道而(ér)馳的技術現(xiàn)狀令(líng)人(rén)擔(dān)擾(rǎo)”。中國(guó)建(jiàn)築金(jīn)屬結構協會(huì)姚兵(bīng)會(huì)長(cháng)在《影響中國——第(dì)二(èr)屆(jiè)中國鋼(gāng)結(jié)構產(chǎn)業高(gāo)峰論壇(tán)》大會上的(dí)講話(huà)也指出(chū)：“鋼(gāng)結構不是說體(tǐ)量(liáng)有多大，或(huò)者說要(yào)多用(yòng)鋼，而是(shì)說(shuō)要合(hé)理用鋼(gāng)，並不是(shì)把鋼結(jié)構建築建(jiàn)成(chéng)鋼結構碉堡”。上(shàng)海浦東機場是(shì)一座的鋼結構建(jiàn)築，張弦(xián)梁（Stringbeam）屬(shǔ)於屋蓋(gài)彎(wān)矩結構(gòu)（Moment-ResistingStructures），它的跨度都未(wèi)超過(guò)100米，說(shuō)明結構方(fāng)案好。它把結(jié)構(gòu)力(lì)度與建築的空間(jiān)藝術美有機(jī)地(dì)結合起來，即袒露具有美(měi)學(xué)價(jià)值(zhí)的結(jié)構(gòu)部(bù)分(fēn)——自(zì)然地顯示(shì)結構(gòu)，達到(dào)巧奪(duó)天工的震憾效果。成都雙流機(jī)場(cháng)，也是一(yī)個成功的作(zuò)品(pǐn)。旅(lǚ)客(kè)置身其中(zhōng)，感(gǎn)到輕快，轉角處理簡(jiǎn)潔(jié)。
現(xiàn)代(dài)鋼(gāng)結構設計zui關(guān)鍵(jiàn)的兩(liǎng)大步(bù)驟——正確(què)選擇結構方(fāng)案和(hé)正(zhèng)確估(gū)計結構的截麵高度，鋼結(jié)構精心設(shè)計一般有四(sì)大步驟：結構(gòu)方(fāng)案(àn)（概(gài)念設計(jì)）；結構截(jié)麵高度(dù)；構件布(bù)局（短(duǎn)程(chéng)傳(chuán)力(lì)，形(xíng)態學(xué)與拓樸原理）；結(jié)點（node）小型化(huà)。其(qí)中，結構方案(àn)，結構截麵高度極為重要(yào)。為了(liǎo)正確選擇結構方案（概(gài)念(niàn)設計），必(bì)須首先進行(háng)結構(gòu)分類。屋(wū)蓋空間結構是一種(zhǒng)由形狀而(ér)產生(shēng)效益的(dí)結(jié)構，也叫形效結(jié)構(gòu)（FormativeStructures），這(zhè)類(lèi)結構的用鋼(gāng)量很少(shǎo)。因此，大(dà)跨度(dù)屋蓋(gài)（直(zhí)徑D或跨度(dù)L≥100米）必(bì)須(xū)采用屋(wū)蓋空間結構；屋(wū)蓋彎矩結構(gòu)的用鋼量(liáng)按(àn)跨(kuà)度(dù)的(dí)平方成正比增(zēng)加(jiā)，隻能用於中(zhōng)，小跨(kuà)度中(zhōng)。廣東(dōng)奧(ào)林匹克(kè)體育(yù)場（桁(héng)架）懸臂52.4米，每平(píng)方米用(yòng)鋼(gāng)量200公斤（屋蓋彎(wān)矩(jǔ)結構(gòu)）；美國喬治亞體育(yù)館(guǎn)（索穹頂）橢圓240.79米×192.02米，每(měi)平方米(mǐ)用(yòng)鋼(gāng)量(liáng)30公(gōng)斤（屋(wū)蓋空(kōng)間結構(gòu)）；國家大(dà)劇院(yuàn)（網殼）橢(tuǒ)圓平麵212米(mǐ)×143米(mǐ)，每(měi)平方米(mǐ)用(yòng)鋼量292公(gōng)斤(jīn)（屋(wū)蓋(gài)空(kōng)間結構(gòu)）；深(shēn)圳寶(bǎo)安(ān)體(tǐ)育(yù)館輻射桁(héng)架(jià)，D=101.4米(mǐ)，懸(xuán)臂(bì)48.295米每平(píng)方米用鋼(gāng)量68公斤(jīn)（屋(wū)蓋彎(wān)矩結構）；湛江(jiāng)電廠(chǎng)幹煤棚（四(sì)柱支承平(píng)板網架，柱距(jù)79.8米(mǐ)）每(měi)平(píng)方(fāng)米用鋼量(liáng)70.3公(gōng)斤（屋蓋(gài)彎矩(jǔ)結構(gòu)）。
1991年蘭(lán)達·維爾和(hé)羅伯(bó)特(tè)·維爾合(hé)著《綠(lǜ)色建築(zhù)——為(wéi)可持續(xù)發(fā)展(zhǎn)而(ér)設計(jì)》一書(shū)。發達國家(jiā)探(tàn)索可持(chí)續(xù)建築(zhù)之路(lù)，名(míng)為(wéi)“綠色建築(zhù)挑戰”，即(jí)采用新材料，新技術(shù)，新設計方法(fǎ)，新設備(bèi)，新工藝，實行(háng)綜(zōng)合化設(shè)計，使建築在(zài)滿足(zú)功(gōng)能時(shí)所(suǒ)耗(hào)資源，能(néng)源(yuán)zui少。zui偉大的(dí)美(měi)國建築，結構大(dà)師富(fù)勒(lè)（Fuller）提(tí)出結構(gòu)哲理(lǐ)：少（費）多（用）——以(yǐ)zui少(shǎo)的結(jié)構提供zui大(dà)的(dí)承(chéng)載力(lì)（DoingtheMostwiththeLeast）。
鋼(gāng)結(jié)構節材是(shì)綠色建築zui重(zhòng)要(yào)的(dí)內(nèi)容(róng)，是(shì)結構(gòu)工(gōng)程師(shī)一(yī)生追(zhuī)求的(dí)光榮(róng)事(shì)業，然而我(wǒ)國(guó)所(suǒ)謂的綠色(sè)建(jiàn)築政策(cè)，僅指建築牆體的節(jié)能(néng)，太陽能利(lì)用(yòng)等，而對鋼(gāng)結(jié)構骨架的(dí)節材幾乎閉口(kǒu)不談。這(zhè)樣(yàng)，就導(dǎo)致我國不少大型鋼結構的笨重和怪(guài)異(yì)。目前，我(wǒ)國設計與施(shī)工的(dí)現(xiàn)狀(zhuàng)是：“設(shè)計(jì)”創造困(kùn)難，“施(shī)工”也要上。優(yōu)良(liáng)的(dí)鋼結構才(cái)是綠色(sè)建築，優良(liáng)的鋼結(jié)構必須(xū)是(shì)結構骨(gǔ)架節材，牆(qiáng)體節能，zui大限度(dù)地(dì)滿足功能，zui低(dī)限度(dù)地影(yǐng)響(xiǎng)環境(jìng)，為(wéi)人(rén)們提供健康(kāng)，舒適的活動空間。並(bìng)能在建築(zhù)全壽(shòu)命(mìng)周(zhōu)期(qī)內(nèi)，滿足(zú)可持(chí)續(xù)發展理(lǐ)念(niàn)。
在高(gāo)層全(quán)鋼(gāng)結構和大跨(kuà)度鋼屋蓋(gài)中，100多年來(lái)，先進國(guó)家大量采用鋼結(jié)構（日本的(dí)鋼(gāng)結構數量已超(chāo)過(guò)70%），並(bìng)能(néng)基本上實(shí)現鋼(gāng)結(jié)構固(gù)有的三大核心(xīn)價值(zhí)。世(shì)界高(gāo)層(céng)全(quán)鋼結構前三名都在美國，其中，有座(zuò)建築的(dí)箱(xiāng)形柱(zhù)截麵僅450毫(háo)米(mǐ)×450毫米，厚(hòu)度(dù)7.5毫米(mǐ)~12.5毫(háo)米；下麵柱距加(jiā)大(dà)，未設轉換層；吊(diào)裝(zhuāng)件高(gāo)三層(céng)樓，全部采(cǎi)用高強(qiáng)螺栓現場拼裝，與(yǔ)我國(guó)幾(jī)乎(hū)*的現(xiàn)場(cháng)焊接(jiē)拼(pīn)裝形成鮮明(míng)的對比。根(gēn)據文獻：“結構(gòu)體係(xì)的性與G/P成(chéng)反比（G—鋼材(cái)用量，P—建(jiàn)築總(zǒng)重(zhòng)），一般(bān)是：設計(jì)G/P=0.2~0.3；平庸(yōng)設計(jì)G/P=0.4~0.5；拙劣(liè)設(shè)計(jì)G/P=0.6~0.7”。世(shì)界(jiè)的大跨度屋蓋結構(gòu)——美(měi)國(guó)喬治亞穹頂（GeorgiaDome），1996年第(dì)26屆奧運(yùn)會(huì)主場館橢圓(yuán)平麵(miàn)240.79米×192.02米，（屋(wū)頂+外(wài)環(huán)）用鋼(gāng)量達到(dào)先進水平(píng)。
改革開放以來，我國鋼結構建築發展迅速。但也產生(shēng)了不(bù)少(shǎo)笨重，怪(guài)異(yì)的鋼結構，與(yǔ)綠色建築(zhù)相佐(zuǒ)。沈(shěn)祖(zǔ)炎(yán)院(yuàn)士(shì)在《影響中國(guó)——第(dì)二(èr)屆(jiè)中國鋼結構產(chǎn)業高峰論壇(tán)》的(dí)主(zhǔ)題(tí)報(bào)告(gào)中嚴正指出：“近年(nián)來(lái)湧(yǒng)現(xiàn)的與(yǔ)輕，快(kuài)，好，省理念(niàn)背(bèi)道而(ér)馳的技術現(xiàn)狀令(líng)人(rén)擔(dān)擾(rǎo)”。中國(guó)建(jiàn)築金(jīn)屬結構協會(huì)姚兵(bīng)會(huì)長(cháng)在《影響中國——第(dì)二(èr)屆(jiè)中國鋼(gāng)結(jié)構產(chǎn)業高(gāo)峰論壇(tán)》大會上的(dí)講話(huà)也指出(chū)：“鋼(gāng)結構不是說體(tǐ)量(liáng)有多大，或(huò)者說要(yào)多用(yòng)鋼，而是(shì)說(shuō)要合(hé)理用鋼(gāng)，並不是(shì)把鋼結(jié)構建築建(jiàn)成(chéng)鋼結構碉堡”。上(shàng)海浦東機場是(shì)一座的鋼結構建(jiàn)築，張弦(xián)梁（Stringbeam）屬(shǔ)於屋蓋(gài)彎(wān)矩結構(gòu)（Moment-ResistingStructures），它的跨度都未(wèi)超過(guò)100米，說(shuō)明結構方(fāng)案好。它把結(jié)構(gòu)力(lì)度與建築的空間(jiān)藝術美有機(jī)地(dì)結合起來，即袒露具有美(měi)學(xué)價(jià)值(zhí)的結(jié)構(gòu)部(bù)分(fēn)——自(zì)然地顯示(shì)結構(gòu)，達到(dào)巧奪(duó)天工的震憾效果。成都雙流機(jī)場(cháng)，也是一(yī)個成功的作(zuò)品(pǐn)。旅(lǚ)客(kè)置身其中(zhōng)，感(gǎn)到輕快，轉角處理簡(jiǎn)潔(jié)。
現(xiàn)代(dài)鋼(gāng)結構設計zui關(guān)鍵(jiàn)的兩(liǎng)大步(bù)驟——正確(què)選擇結構方(fāng)案和(hé)正(zhèng)確估(gū)計結構的截麵高度，鋼結(jié)構精心設(shè)計一般有四(sì)大步驟：結構(gòu)方(fāng)案(àn)（概(gài)念設計(jì)）；結構截(jié)麵高度(dù)；構件布(bù)局（短(duǎn)程(chéng)傳(chuán)力(lì)，形(xíng)態學(xué)與拓樸原理）；結(jié)點（node）小型化(huà)。其(qí)中，結構方案(àn)，結構截麵高度極為重要(yào)。為了(liǎo)正確選擇結構方案（概(gài)念(niàn)設計），必(bì)須首先進行(háng)結構(gòu)分類。屋(wū)蓋空間結構是一種(zhǒng)由形狀而(ér)產生(shēng)效益的(dí)結(jié)構，也叫形效結(jié)構(gòu)（FormativeStructures），這(zhè)類(lèi)結構的用鋼(gāng)量很少(shǎo)。因此，大(dà)跨度(dù)屋蓋(gài)（直(zhí)徑D或跨度(dù)L≥100米）必(bì)須(xū)采用屋(wū)蓋空間結構；屋(wū)蓋彎矩結構(gòu)的用鋼量(liáng)按(àn)跨(kuà)度(dù)的(dí)平方成正比增(zēng)加(jiā)，隻能用於中(zhōng)，小跨(kuà)度中(zhōng)。廣東(dōng)奧(ào)林匹克(kè)體育(yù)場（桁(héng)架）懸臂52.4米，每平(píng)方米用(yòng)鋼(gāng)量200公斤（屋蓋彎(wān)矩(jǔ)結構(gòu)）；美國喬治亞體育(yù)館(guǎn)（索穹頂）橢圓240.79米×192.02米，每(měi)平方米(mǐ)用(yòng)鋼(gāng)量(liáng)30公(gōng)斤（屋(wū)蓋空(kōng)間結構(gòu)）；國家大(dà)劇院(yuàn)（網殼）橢(tuǒ)圓平麵212米(mǐ)×143米(mǐ)，每(měi)平方米(mǐ)用(yòng)鋼量292公(gōng)斤(jīn)（屋(wū)蓋(gài)空(kōng)間結構(gòu)）；深(shēn)圳寶(bǎo)安(ān)體(tǐ)育(yù)館輻射桁(héng)架(jià)，D=101.4米(mǐ)，懸(xuán)臂(bì)48.295米每平(píng)方米用鋼(gāng)量68公斤(jīn)（屋(wū)蓋彎(wān)矩結構）；湛江(jiāng)電廠(chǎng)幹煤棚（四(sì)柱支承平(píng)板網架，柱距(jù)79.8米(mǐ)）每(měi)平(píng)方(fāng)米用鋼量(liáng)70.3公(gōng)斤（屋蓋(gài)彎矩(jǔ)結構(gòu)）。
