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建筑優化設計:鋼結構施工的靈魂

來源: 時間:2013-05-06 15:10:01 瀏覽次數:

        對建筑工程而言,設計的重要性不言而喻。建筑鋼結構的優化設計尤為重要,同樣一個項目由于結構設計上的差別結果會截然不同。如北京國家體育場的結構形式獨具一格,它采用整體承重結構由一系列空間剛架繞著內環旋轉而成,形成菱形結構,體現了設計者的理念。若改為其他結構型式,恐怕就是另一種建筑藝術風格。對一個大型鋼結構建筑,工程技術人員如何處理好鋼結構設計與建設過程中的諸多關系,這是建筑施工的關鍵。

    鋼結構設計的四大步驟

        近幾年,鋼結構在大城市已經引起重視和得到廣泛應用。許多大型工程、形象工程都采用了鋼結構。如北京的奧運場館,上海的金茂大廈、環球金融中心,廣州國際會展中心等。各種數據表明,鋼結構已逐步改變了我國建筑業由混凝土結構和砌體結構一統天下的局面,由此對鋼結構工程技術人員提出了更高的要求。

        作為鋼結構工程的第一步,結構設計選型是至關重要的。鋼結構設計要遵循四大步驟:首先是結構方案(概念設計),這是鋼結構設計的靈魂,選用什么樣的結構方案對工程的成敗有直接的影響。第二是構件布局,采用什么樣的構件布局,各個承載點力的分配,都需要進行嚴格的計算。第三是截面形狀,它不僅要求結構件最大限度地承受壓力,而且要求截面的形狀在人的視覺中有藝術感。第四是結點構造的小型化,它要求結構件在造價上是最經濟的,而且占用最小的空間。

        現在有的鋼結構建筑只注重建筑外型的形式,片面強調建筑的藝術個性化設計,卻造成建筑結構的不合理。工程技術人員一定要從實際出發,講究工程設計的合理、科學性。

衡量大跨度屋蓋結構優劣的五個指標

        大型鋼結構建筑屋蓋結構的優劣直接影響到對整個工程的評價,總體上衡量大跨度屋蓋結構優劣的五大指標為:材料強度是否充分發揮;支座推(拉)力處理是否合理;鋼結構的制造、安裝費用是否少;屋蓋的跨度是否大;屋蓋結構是否有藝術的張力。這五大指標又是相互關聯的,比如材料強度是否充分發揮與制造、安裝費用有著直接關系,材料強度只有最大限度發揮,才是最經濟的,成本才會降低。大的屋蓋結構形式不僅結構要合理,而且要有藝術的感染力。

        應該說,我國鋼結構發展速度是迅猛的,成績是喜人的,但與發達國家相比,差距還不小。在發達國家,鋼結構建筑已成為城市的重要建筑。鋼結構建筑的結構形式不僅要美觀,而且要以最小的單位面積承載最大的力,這里就有結構、材料、安裝等諸多因素。

鋼結構設計中要處理好六種關系

        這六種關系是:要處理好材料與建筑的關系;建筑(藝術)與結構(力度)的關系;結構與施工的關系;梁式結構與屋蓋空間結構的關系;科技人員的學術魅力與人格魅力(社會責任感)的關系;國外中標與國內配合深化設計的關系。

        空間結構的建造及其采用的技術往往反映了一個國家的建筑技術水平,建筑材料與建筑結構有著密切關系。近年來,世界各國在大型建筑物中采用了一些規模宏大、形式新穎、技術先進的空間結構體系,充分體現了空間結構的優越性,集中反映了當今的世界潮流,像張拉整體結構、膜結構、開合結構、折疊結構、玻璃結構等就基本代表了當前世界空間結構發展的方向。這些類型的結構,在國外的很多大型工程中已經得到應用。工程技術人員要站在世界空間結構技術的前沿,不斷更新知識,以先進的理念指導設計工作,以最大的社會責任感和科技人員的學術魅力,為我國的鋼結構事業添磚加瓦。 (金仁)

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