近年來，中國多個(gè)具有標(biāo)志性的知名建筑都是鋼結(jié)構(gòu)建筑。“鳥巢”、國家大劇院、世界最大天文望遠(yuǎn)鏡FAST……憑借“綠色”、可控性強(qiáng)、抗震等級(jí)較高等“先天優(yōu)勢”，鋼結(jié)構(gòu)建筑如雨后春筍，蓬勃興起。
說到鋼結(jié)構(gòu)建筑，人們并不陌生。特別是近年來，中國大地上具有標(biāo)志性的多個(gè)知名建筑，其實(shí)都是鋼結(jié)構(gòu)建筑。
被《時(shí)代》雜志評(píng)為2007年世界十大建筑奇跡的“鳥巢”，就是世界上跨度最大的鋼結(jié)構(gòu)建筑，一個(gè)個(gè)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件將“鳥巢”造型巧妙“編織”，在第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)上吸引了全世界數(shù)十億人的目光；宛若“巨蛋”的國家大劇院，“蛋殼”由一根根弧形鋼梁組成，東西向長軸跨度超過200米，6000多噸重的巨大鋼鐵天穹下沒有一根柱子支撐，創(chuàng)下了世界上最大的鋼結(jié)構(gòu)穹頂紀(jì)錄，在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域聲名大噪；新近建成的貴州500米口徑世界最大天文望遠(yuǎn)鏡FAST，這個(gè)“國之重器”堅(jiān)固碩大的圈梁，同樣是被50根6米到50米高低不等的鋼柱支在半空的鋼結(jié)構(gòu)，人在其上宛如在一座鋼橋上行走……
如今，大跨度鋼結(jié)構(gòu)在體育館、會(huì)展中心、展覽館、車站、候機(jī)樓等大空間公共建筑中的應(yīng)用越來越多，鋼結(jié)構(gòu)也已從一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具變?yōu)橐环N建筑思潮，一個(gè)個(gè)鋼構(gòu)件成為建筑設(shè)計(jì)的組成元素，甚至是表達(dá)邏輯的支撐點(diǎn)。從這個(gè)角度看，鋼結(jié)構(gòu)已然具有建筑美學(xué)和建設(shè)工具雙重內(nèi)涵，在冷冰冰的外表下，蘊(yùn)含著豐富的人文靈感。
鋼結(jié)構(gòu)建筑緣何興起？這離不開鋼結(jié)構(gòu)的“先天優(yōu)勢”。鋼結(jié)構(gòu)屬于柔性構(gòu)件，抗震等級(jí)較高；施工速度快、工期短，構(gòu)件加工、安裝尺寸相對(duì)精準(zhǔn)，可控性強(qiáng)。如果設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)上追求大膽創(chuàng)意和獨(dú)特造型，鋼結(jié)構(gòu)更是當(dāng)之無愧的首選。
更具發(fā)展前景的是，鋼結(jié)構(gòu)享有業(yè)內(nèi)公認(rèn)的“綠色”標(biāo)簽。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，鋼結(jié)構(gòu)是綠色建筑的不二選擇，鋼結(jié)構(gòu)建筑拆遷后，90%以上建材可以再利用，在建筑的全壽命周期內(nèi)，都能最大限度地節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、減少污染。鋼結(jié)構(gòu)建造過程的有害排放，只相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)的65%左右。
我國鋼結(jié)構(gòu)建筑作品屢屢稱冠全球，離不開相關(guān)科技突破。在“鳥巢”“巨蛋”“水立方”等建筑杰作的“鋼筋鐵骨”中，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的點(diǎn)滴進(jìn)展都彌足珍貴。正是一次次科技上的突破，助力我國鋼結(jié)構(gòu)建筑作品屢屢奪取“世界之最”的桂冠。
以我國新近建成開放的鋼結(jié)構(gòu)又一力作“鋼琴”為例，這一矗立于哈爾濱松花江北岸的百米巨型建筑完全由鋼結(jié)構(gòu)搭建，其主體建筑——室內(nèi)滑雪場不僅是目前全球最大室內(nèi)滑雪場，還是全球最大的通過雪承載實(shí)驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)的鋼結(jié)構(gòu)建筑，單體用鋼體量甚至超過了“鳥巢”，是名副其實(shí)的“鋼的琴”，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。為滿足滑雪功能的需要，滑雪場采用大跨度、大落差、超長鋼結(jié)構(gòu)懸挑的架空設(shè)計(jì)，與建筑造型和結(jié)構(gòu)超限設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，建筑鋼結(jié)構(gòu)部分縱向最大長度487米、最大跨度151米、最大高度114.5米，相當(dāng)于10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場、40層樓高的超大空間。將這樣的超限設(shè)計(jì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，從鋼材的選用，到鋼構(gòu)件的加工制作，再到各個(gè)構(gòu)件的安裝，每一步都是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
首先是鋼材的選擇。哈爾濱冬季最低氣溫-35℃，夏季太陽直射下鋼結(jié)構(gòu)表面溫度能達(dá)50℃以上，正負(fù)溫差約達(dá)90℃。為此項(xiàng)目采用了高級(jí)別的Q345GBD型鋼材，更耐寒更穩(wěn)定。其次是鋼構(gòu)件的加工制作。必須通過三維建筑模型（BIM）將一個(gè)個(gè)構(gòu)件呈現(xiàn)出來，精細(xì)預(yù)判和調(diào)整因溫度差異和焊接收縮變化的適度尺寸，千方百計(jì)保證構(gòu)件滿足現(xiàn)場拼裝的溫差及焊接影響。最后是現(xiàn)場施工，難度更是難以想象。150米跨度超高超限整體提升、100米高空精準(zhǔn)滑移……
在精度要求上，甚至可以用“苛刻”來形容，其中，很多部位的安裝精度都比國家規(guī)范要求提高80%，誤差不超過5毫米。而且，鋼構(gòu)絕大多數(shù)的安裝操作都是在空中用大型機(jī)械完成，這如同在100米的距離外穿針引線。
鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用到“尋常百姓家”，空間廣闊。有數(shù)據(jù)顯示，在歐洲、澳大利亞和日本，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)占全部住宅建筑的40%以上。推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)在民用住宅領(lǐng)域有更多應(yīng)用，發(fā)展的空間很大。另一方面，將鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展與供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革結(jié)合起來，也是一種思路。大力推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，正是化解鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩和建筑行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的一劑“良方”。從這個(gè)角度看，時(shí)代為促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了一個(gè)良好契機(jī)。
鋼結(jié)構(gòu)建筑在未來發(fā)展中會(huì)越來越多。因?yàn)槲磥淼慕ㄖ?huì)越來越多樣化，越來越宜居，而鋼結(jié)構(gòu)可以打破傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑高度極限、跨度極限并可實(shí)現(xiàn)建筑的外觀多樣性，加之綠色環(huán)保的時(shí)代需求，更多運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)將是整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。
