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現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)與表現(xiàn)淺析
發(fā)布時(shí)間:2014-08-09

 一、鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展歷史

  最早在建造房屋中使用鋼結(jié)構(gòu)的國(guó)家可以追溯到十八世紀(jì)末的英國(guó),一百年后法國(guó)工程師埃菲爾建造了著名的鐵塔,人們也開始嘗試建造鋼結(jié)構(gòu)的獨(dú)戶住宅,從此鋼結(jié)構(gòu)建筑徹底改變了以往建筑造型的模式,建筑設(shè)計(jì)的理念與方法亦隨之嬗變。早期的鋼結(jié)構(gòu)僅是部分構(gòu)件、配件用鑄鐵、熟鐵制成,到了19世紀(jì)80年代結(jié)構(gòu)型鋼的出現(xiàn)加快了鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的發(fā)展,使鋼結(jié)構(gòu)建筑在20世紀(jì)60年代實(shí)現(xiàn)了其第二次理論和實(shí)踐的飛躍與創(chuàng)新的發(fā)展,德國(guó)包豪斯學(xué)派就是其理論的發(fā)源地。

  我國(guó)自1949年全國(guó)解放后,鋼結(jié)構(gòu)就在大跨重型工業(yè)廠房、大型公共建筑和高聳結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。尤其是近20年來,鋼結(jié)構(gòu)更加廣泛應(yīng)用于土木工程的公共建筑中,比如沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)屋蓋,北京天文館新館工程等,我國(guó)目前不僅能生產(chǎn)各種類型的建筑鋼材,同時(shí)鋼材生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品日益也增多,如彩鋼壓型板、彩鋼復(fù)合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產(chǎn),使建筑結(jié)構(gòu)充滿現(xiàn)代化時(shí)代氣息,實(shí)際證明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)更具有廣闊的發(fā)展前景。

  二、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的建筑特點(diǎn)

  (一)預(yù)工程化程度高,建設(shè)成本降低,工期縮短

  鋼結(jié)構(gòu)建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了建筑工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),提高了建筑預(yù)工程化,使不同材料、不同形狀和不同制造方法的建筑構(gòu)配件具有一定的通用性和互換性。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)工程化使材料加工和安裝一體化,大大降低了建設(shè)成本;并且加快了施工速度,使工期能夠縮短40%以上,從而加快了房地產(chǎn)開發(fā)商的資金周轉(zhuǎn)速度,使建筑能更早投入使用。

  (二)建筑與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與功能一體化,使建筑更富有功能化

  在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,結(jié)構(gòu)成為形象構(gòu)成的重要因素,結(jié)構(gòu)的形體,構(gòu)件,節(jié)點(diǎn)從很大程度上導(dǎo)致并制約著建筑的形象。建筑與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與功能只有做到一體化,才能使建筑更富有功能化以便隨后的各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行下去,創(chuàng)造出技術(shù)與藝術(shù)融為一體的鋼結(jié)構(gòu)建筑。北京2008年奧運(yùn)會(huì)國(guó)家體育場(chǎng)投標(biāo)方案中有許多方案都體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)建筑的這一特點(diǎn)。例如清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的可開合式方案,在體育場(chǎng)大屋面的中央設(shè)置兩個(gè)半圓型的玻璃頂面,同時(shí)相對(duì)旋轉(zhuǎn)、平行滑動(dòng)完成大屋面的開合;又如中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院場(chǎng)館方案外觀即為建筑的結(jié)構(gòu),形象完美純凈,功能與結(jié)構(gòu)達(dá)到了完美的統(tǒng)一;還有日本朱式會(huì)設(shè)建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)的折疊式方案,屋頂由懸臂的鋼架結(jié)構(gòu)支承,可在30分鐘內(nèi)完成開閉的動(dòng)作,確保全年比賽的及活動(dòng)不受天氣影響。

  (三)鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠滿足超高度和超跨度的要求

  鋼材組織均勻,接近于各向同性勻質(zhì)體,強(qiáng)度高,彈性模量亦高。其密度與強(qiáng)度的比值遠(yuǎn)小于磚石,混凝土,木材,在同樣受力情況下鋼結(jié)構(gòu)自重小,從而可以做成跨度較大和高度較高的結(jié)構(gòu)以及靈活的結(jié)構(gòu)形體。現(xiàn)在人類已具有建造跨度超過1000米的超大穹頂與高度超過1000米最高至4000米的超高層建筑的能力。并且鋼索與膜結(jié)構(gòu)相結(jié)合形成索膜結(jié)構(gòu)體系更能滿足建筑對(duì)跨度的要求,使這類型建筑成為標(biāo)志性建筑,比如日本東京后樂園棒球場(chǎng)屋蓋是鋼索與氣承膜組成的索膜結(jié)構(gòu),面積達(dá)28000平方米,英國(guó)政府為迎接21世紀(jì)而興建的標(biāo)志性建筑倫敦千年穹頂


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