對(duì)建筑工程而言，設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)尤為重要，同樣一個(gè)項(xiàng)目由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的差別結(jié)果會(huì)截然不同。如北京國家體育場的結(jié)構(gòu)形式獨(dú)具一格，它采用整體承重結(jié)構(gòu)由一系列空間剛架繞著內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)而成，形成菱形結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者的理念。若改為其他結(jié)構(gòu)型式，恐怕就是另一種建筑藝術(shù)風(fēng)格。對(duì)一個(gè)大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，工程技術(shù)人員如何處理好鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中的諸多關(guān)系，這是建筑施工的關(guān)鍵。

   　鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的四大步驟

        近幾年，鋼結(jié)構(gòu)在大城市已經(jīng)引起重視和得到廣泛應(yīng)用。許多大型工程、形象工程都采用了鋼結(jié)構(gòu)。如北京的奧運(yùn)場館，上海的金茂大廈、環(huán)球金融中心，廣州國際會(huì)展中心等。各種數(shù)據(jù)表明，鋼結(jié)構(gòu)已逐步改變了我國建筑業(yè)由混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的局面，由此對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員提出了更高的要求。

        作為鋼結(jié)構(gòu)工程的第一步，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型是至關(guān)重要的。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循四大步驟：首先是結(jié)構(gòu)方案(概念設(shè)計(jì))，這是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂，選用什么樣的結(jié)構(gòu)方案對(duì)工程的成敗有直接的影響。第二是構(gòu)件布局，采用什么樣的構(gòu)件布局，各個(gè)承載點(diǎn)力的分配，都需要進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算。第三是截面形狀，它不僅要求結(jié)構(gòu)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(shù)感。第四是結(jié)點(diǎn)構(gòu)造的小型化，它要求結(jié)構(gòu)件在造價(jià)上是最經(jīng)濟(jì)的，而且占用最小的空間。

        現(xiàn)在有的鋼結(jié)構(gòu)建筑只注重建筑外型的形式，片面強(qiáng)調(diào)建筑的藝術(shù)個(gè)性化設(shè)計(jì)，卻造成建筑結(jié)構(gòu)的不合理。工程技術(shù)人員一定要從實(shí)際出發(fā)，講究工程設(shè)計(jì)的合理、科學(xué)性。

衡量大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的五個(gè)指標(biāo)

        大型鋼結(jié)構(gòu)建筑屋蓋結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣直接影響到對(duì)整個(gè)工程的評(píng)價(jià)，總體上衡量大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的五大指標(biāo)為：材料強(qiáng)度是否充分發(fā)揮；支座推(拉)力處理是否合理；鋼結(jié)構(gòu)的制造、安裝費(fèi)用是否少；屋蓋的跨度是否大；屋蓋結(jié)構(gòu)是否有藝術(shù)的張力。這五大指標(biāo)又是相互關(guān)聯(lián)的，比如材料強(qiáng)度是否充分發(fā)揮與制造、安裝費(fèi)用有著直接關(guān)系，材料強(qiáng)度只有最大限度發(fā)揮，才是最經(jīng)濟(jì)的，成本才會(huì)降低。大的屋蓋結(jié)構(gòu)形式不僅結(jié)構(gòu)要合理，而且要有藝術(shù)的感染力。

        應(yīng)該說，我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展速度是迅猛的，成績是喜人的，但與發(fā)達(dá)國家相比，差距還不小。在發(fā)達(dá)國家，鋼結(jié)構(gòu)建筑已成為城市的重要建筑。鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、材料、安裝等諸多因素。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要處理好六種關(guān)系

        這六種關(guān)系是：要處理好材料與建筑的關(guān)系；建筑(藝術(shù))與結(jié)構(gòu)(力度)的關(guān)系；結(jié)構(gòu)與施工的關(guān)系；梁式結(jié)構(gòu)與屋蓋空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系；科技人員的學(xué)術(shù)魅力與人格魅力(社會(huì)責(zé)任感)的關(guān)系；國外中標(biāo)與國內(nèi)配合深化設(shè)計(jì)的關(guān)系。

        空間結(jié)構(gòu)的建造及其采用的技術(shù)往往反映了一個(gè)國家的建筑技術(shù)水平，建筑材料與建筑結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系。近年來，世界各國在大型建筑物中采用了一些規(guī)模宏大、形式新穎、技術(shù)先進(jìn)的空間結(jié)構(gòu)體系，充分體現(xiàn)了空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，集中反映了當(dāng)今的世界潮流，像張拉整體結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、開合結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)、玻璃結(jié)構(gòu)等就基本代表了當(dāng)前世界空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向。這些類型的結(jié)構(gòu)，在國外的很多大型工程中已經(jīng)得到應(yīng)用。工程技術(shù)人員要站在世界空間結(jié)構(gòu)技術(shù)的前沿，不斷更新知識(shí)，以先進(jìn)的理念指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作，以最大的社會(huì)責(zé)任感和科技人員的學(xué)術(shù)魅力，為我國的鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)添磚加瓦。 (金仁)