降低耗钢量 设计须合理

    结构设计的不合理，使国内不少大型体育场馆变成了用重型钢材堆积出来的笨重物体
    奥运会、世博会、亚运会、世界大学生运动会等大型国际盛会在未来的5年中将陆续在中国举办，各种钢结构建筑如雨后春笋，一座座拔地而起。鸟巢、水立方、岭南明珠体育馆、广东国际会展中心……已然成为大
    家耳熟能详的建筑名称。这些建筑宛如一座座钢屋，以大量的钢材堆积出了我们引以自豪的大型建筑。
    大型钢结构建筑迷失本真
    据悉，鸟巢（国家体育馆）跨度超过300米，用钢量超过700kg／m2，尽管进行了“瘦身”，但用钢量还是大得惊人。法国著名建筑师保罗·安德鲁中标设计的广州体育馆用钢量160kg／m2；美国NixonEllerbeBecket公司中标设计的广东奥林匹克体育馆场，用钢量高达200kg／m2，这些属于梁式结构体系的钢结构建筑，耗费了许多用钢量。
    而由1437块膜材组成的水立方，是国际上建筑面积最大、功能要求最复杂的膜结构系统，采用的PTFE膜结构全部需要从国外高价进口。为了满足其结构的造型要求，在安装过程中，所切割后的膜材只有40％可以使用，60％成为废弃物被丢掉了，造成大量建筑材料的浪费。
    由此看来，这些建筑似乎已违背了钢结构建筑的本真。钢结构建筑原本由于其取材对环境破坏小、造型美现、施工周期短、抗震性能好、造价容易控制、适合于不同气候条件和大气环境等优点，受到用户的青睐。在国外，40％的建筑都是钢结构。
    然而，现在国内重大工程招标过程中，很多人只注重工程设计的大、怪、难，好象工程用钢越多、形式越怪、技术越难就越能显示中国钢结构行业的水平。由于结构方案选择的不合理，已让国内不少大型体育场馆的钢结构建筑变成了大型钢铁堆积出来的笨重物体。
    专家指出，许多大型体育场馆的钢结构用钢量巨大，主要是由于结构方案选型不合理、设计水平低造成的。而导致我国钢结构设计水平低的主要原因是：钢结构在中国掀起的时间还不是很长，和国外相比，我国钢结构的设计技术相对较低，加之当前结构设计师的水平也不高。
    国内目前的建筑设计与其结构的设计是分离的，大多数建筑师并不懂结构力学，虽然建筑设计专业的教育课程中也开设了相关结构力学的课程，但建筑设计专业的教师和学生对于结构力学的课程并不是很重视。而结构专业的学生对于建筑设计同样也是忽视的，这种教育体系致使了建筑师不懂结构设计，而结构设计师又不懂建筑设计的尴尬局面。与之不同的是国外大多优秀的建筑师本身也是优秀的结构设计师。
    合理的结构可节约大量钢材
    一个好的钢结构设计应该是以确保安全的基础上，保证各种性能的完好，尽量节约用材，减少浪费。钢结构建筑的设计应该是“经济，实用，在可能的情况下注意美观”。“经济和安全是矛盾的”这一理念是错误的。花钱少、建筑物可靠安全才是当前的国情所需，而且这与经济投入并不矛盾。
    在上个世纪六七十年代在“节约钢材”的号召下，我国自行设计建造的两个著名大跨度空间索结构“北京工人体育场”和“浙江人民体育馆”用钢量才54．30㎏／m2和17．㎏／m2。
    广东省湛江电厂干煤棚，平面尺寸：113．400m×113．400m，柱距79．80m，它是目前我国跨度最大的四柱支承平板网架屋盖。考虑到煤棚位于湛江顺岛上，是台风多发区，网架上铺置钢筋陶粒砼三角形带肋预制板。虽然平板网架的科技含量并不高，但仍可通过精心设计，采取八面坡水，腹杆棋盘式布置等手段来强化空间传力，用钢量仅70．3kg／m2。值得指出的是，由于其采用了暗柱帽，网架的施工散装平台由5m减低至1m左右，大大节省了施工费用。
    还有美国亚特兰大百年奥运会乔治亚穹顶，椭圆形平面：240．790m×192．020m，它是目前世界上最大的准张拉整体体系。该体系由美国M－Levy开发的一种稳定性好的三角形划分网格穹顶，受力特点是：“连续拉、间断压”，材料强度得到了最充分的发挥，整个屋盖用钢量仅30kg／m2。
    因此，选择合理的结构方案，可以节约大量的钢材，减低焊接的难度，也适合我国当前提倡的科学发展观。建筑物是一个大的物质工程，要消耗大量的自然资源。我们要利用有限的物质资源进行合理的设计和利用，对于大跨度工程，尽量减少自重，争取以最少的结构提供最大的承载力。