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钢结构建筑的造型发展趋向

  在一个世纪以前,一场持续了3天3夜的大火几乎将整个芝加哥化为灰烬。然而,美国人却以此为契机,点燃了建筑艺术新的火炬。以玻璃和钢铁为材料的建筑物由此而遍及全国,连一般连锁店也成了钢结构……

  而据有关专业数据统计,直到20世纪80年代中期,中国的钢结构建筑还刚刚有了“零”的突破。虽然起步较晚,但中国的钢结构建筑,却是在一个很高的起点上,得到迅速发展。今天,谈到建筑的代表作,人们或许立刻会想到“鸟巢”、央视新楼、广州电视塔、上海环球中心……纵观各地的城市建设,几乎所有高大巍峨的地标性建筑都在建筑形式上选择了钢结构。

  据中建三局钢结构专家欧阳超介绍,中国钢结构施工的起点可追溯到1984年中建三局中标中国第一座钢结构大厦——深圳发展中心。在当时以混凝土结构为主要形式的国内建筑施工领域,这称得上是一片未开垦的处女地。当时该局选派10名焊工尖子东渡日本学习世界先进的二氧化碳气体保护焊接技术。日本专家在了解到他们大多只有初中文化时,曾用羞辱的语气断言“他们能有三分之一合格就不错”,因为在他们那儿文化基础扎实的也得学3到6个月,而中国工人的合同学习期仅一个月。10名中国焊工每天集中学习7个小时,课余饭后也相互探讨、切磋,30天后全部顺利结业,扎实地掌握了完成深圳发展中心大厦工程必需的焊接绝活。在工程施工中,从焊接130毫米厚度刷新从前110毫米纪录,到35万延米焊缝经超声波及滋粉探伤检查全部合格,再到98%的焊接达到美国******(D级)标准……中国的钢结构施工技术发展从此进入了快车道,在技术的支撑下,中国大地上的钢结构摩天楼亦如雨后春笋般越建越多,越造越高。

  欧阳超说:“钢结构现在比较流行,而且其造型和施工难度越来越高了”,比如在国内公共建筑具有代表性的央视新址工程,既有高度还有难度,是对不规则建筑结构施工的一次挑战;广州电视塔本身的塔形结构已是非常复杂,而用钢结构施工就更加复杂;而“鸟巢”则可称是造型奇异的代表作。以“央视”为例,其具有倾斜(整体双向倾斜6度)和双挑(分别为70米和60米)结构,且在双挑的斜方向结构在重力的作用下会有一定的下垂;在一般的钢结构工程中使用的钢材级别多为Q345D或Q390D,而“央视”工程则采用了Q420D和Q460D,这在一般公共建筑中很少见。这给钢材的制作和焊接带来了很多技术难度和要求;两栋塔楼组成并由14层大悬臂结构连接形成的一个巨大“门”字造型,对传统建筑施工技术构成了令人望而生畏的挑战。悬臂在重力的作用下下垂,要求在施工过程中要进行反变形,要求在钢结构焊接过程中还需计算其预调值,这个值在以往公建中几乎用不到;另外,工程的测量也是难题,由于结构倾斜,致使其每一根柱要在高空中定位,若加上预调值其安装的难度就会更大;随着钢材的级别提高,其厚度也增加到了135毫米,超长超厚的钢结构焊接在工程中很多。

  而“鸟巢”工程钢结构的特点则是空间曲线结构,给钢结构的制作带来更高要求,因为一旦出现误差,钢结构之间的焊接就很难对接顺利,另外其焊接的工艺也相对要求得更加严格;银泰中心工程施工的******难度是要在地面拼装两根39米长的桁架,然后用塔吊吊装。欧阳超说,超高层钢结构建筑,都涉及采用大跨度、超长焊接等施工工艺。

  欧阳超认为,今后钢结构建筑的发展方向是在超高层、大跨度和特殊造型三个方面。特殊造型以广州电视塔和“央视”、“鸟巢”为代表,这些建筑的共同点是不可能采用混凝土施工。而目前如首都、武汉、白云机场以及一些现代化的火车站建筑形式也开始向空间曲线相连、大跨度的方向发展,这样的结构只能由钢结构的形式来完成。另外,钢材级别越来越高,钢结构建筑的用钢量也将越来越大。

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