分析现代钢结构建筑设计的问题

原浩清

【摘 要】钢结构住宅属于高效率，高技术的产业，加快钢结构住宅的研究与发展，将促进我国建筑业向技术密集型产业转化。近年来，我国钢结构住宅的性能和技术要求已经明确，关键技术已取得了突破性进展。钢结构住宅具有环保和可持续发展的概念，他将成为我国建筑现代化发展的一个重要标志。 要从加强城市规划引导、促进建筑理论更新和进一步提高创作水平等方面进行深入的思考，使城市和建筑师在全球化过程中切实受益。

【关键词】结构建筑设计；问题；钢结构；分析

建筑设计融经济活动和文化创作于一体，物质地反映了城市经济、社会和文化内涵的特征，其国际化特点直观地反映出一个现代城市的阶段特点与存在问题。

近年来中国的传统建筑业由于其固有的缺陷——噪声和污染问题，使得土建一统天下的局面被打破，集环境破坏及污染少、材料回收和再生利用率高、符合可持续发展要求等众多优点于一身的钢结构建筑应运而生，逐步被人们所接受。历史资料显示，几十年来，国内建筑业产值增长了20多倍，成为拉动国民经济快速增长的重要力量。因此，优秀的工业建筑设计应该至少体现以下三个原则：

第一，设计与行业发展总体战略相吻合；第二，设计与现阶段工艺水平相适合，并尽可能地考虑工艺的发展趋势；第三，考虑周围的环境因素，并提高环境整体质量，创造多姿多彩的工业建筑形象，造就赋予时代感的全新气氛。

1 现代钢结构建筑的特点

1.1 提高了预工程化程度，建设成本降低

钢结构建筑模数协调统一标准实现了建筑工业化大规模生产，提高了建筑预工程化，使不同材料、不同形状和不同制造方法的建筑构配件具有一定的通用性和互换性。同时钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化，大大降低了建设成本。

1.2 建筑与结构的设计与功能一体化，使建筑更具功能化

在钢结构建筑中，结构成为形象构成的重要因素，结构的形体，构件，节点从很大程度上导致并制约着建筑的形象。建筑与结构的设计与功能只有做到一体化，才能使建筑更富有功能化以便随后的各个设计环节进行下去，创造出技术与艺术融为一体的钢结构建筑。北京2008年奥运会国家体育场投标方案中有许多方案都体现了钢结构建筑的这一特点。例如清华大学建筑设计院设计的可开合式方案，在体育场大屋面的中央设置两个半圆型的玻璃顶面，同时相对旋转、平行滑动完成大屋面的开合；又如中国建筑设计研究院场馆方案外观即为建筑的结构，形象完美纯净，功能与结构达到了完美的统一。

1.3 钢结构建筑能够满足超高度和超跨度的要求

钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，强度高，弹性模量亦高。其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，在同样受力情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。现在人类已具有建造跨度超过1000m的超大穹顶与高度超过1000m最高至4000m的超高层建筑的能力。并且钢索与膜结构相结合形成索膜结构体系更能满足建筑对跨度的要求，使这类型建筑成为标志性建筑，英国政府为迎接21世纪而兴建的标志性建筑伦敦千年穹顶——大型综合性展览建筑也是索膜结构体系，其穹顶直径达到320m。

1.4 原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展

发展钢结构对于资源，能源都非常短缺的我国意义尤为重大，因为中国是世界上最大的砖砌体建筑与混凝土建筑大国。钢材是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值。

1.5 提高建筑师的创作水平，开放务实地参与国际竞争

与柏林、维也纳等世界城市相比，目前在换国的国际建筑还不是太多。总部在北京的中国建筑企业在国际建筑市场上的工程承包额却节节攀升，中国已成为世界第五大国际工程承包输出国。由此可以看出，在国际建筑产业链条中，发达国家处于创造环节，中国则处于制造环节，这种状况如实反映了北京作为中国首都目前在世界城市等级梯队中的层次，也反映了目前内地建筑师在与国际同行合作中的分工角色。这些都决定了我需要正视自身的不足，以更加开放、务实的心态对待这些在城市和行业发展过程中所必然出现的现象。

2 钢结构中建筑保温问题

2.1外部环境对建筑的热辐射主要从两个方面影响建筑的热环境：一是透过窗户进入室内，并被室内表面所吸收，产生了加热的效果；二是被建筑的外围护结构表面吸收，其中一部分热量通过建筑围护结构的热传导逐渐进入室内。由于玻璃可以讓阳光直接射入室内从而迅速升高室温，特别是随着新型玻璃材料的不断出现，玻璃的热工性能逐步改进，建筑采光与建筑保温之间的矛盾已日趋淡化，“遮蔽”与“阻隔”走向平衡。所以对建筑的保温措施主要集中在外围护结构上，而目前对此解决办法有两种较为有效。

2.2研制、优化保温材料的构造，提高建筑热环境性能。例如在建筑物得内外表面或者外层结构的空气层中，采用高效反射材料，可以将大部分的红外射线反射回去，从而建筑物起到保温和隔热作用；此外还可运用高效节能玻璃，硅气凝胶，新型节能墙体材料，达到节能的目的。

2.3防止保温材料凝结水外保温和中间保温作法。可防止保温材料由于蒸汽的渗透积累而受潮。内保温作法则保温材料有可能在冬季受潮，外保温可避免主要承重结构受到室外温度的剧烈波动影响，从而提高其耐久性。外保温作法对外表面的保护层要求较高内保温和中间层保温则由于外表面是由强度大的密实材料构成，饰面层的处理比较简单。

3 建筑设计的创新思维

抽象思维是创造性思维的基础，它与“机械”思维的方式和形象思维作为实现的途径相结合而达到创造思维的目标。抽象思维是指“脱离了具体事物的事物关系结构的符号式逻辑表达”。

3.1创造性思维与格式塔结构维度。所谓创造思维，其实是基于内在格式塔结构维度相似性的新的联结、组合与赋予新的认知对象的思维。当二者相匹配时（即认识能完满地表述客观事物时），这种思维——包括其概念、法则等就是正确的。任何创新的概念都出自于原有概念或它们的格式塔结构维度之间的不同的组合（新的组合）与客观事物内在规律性的相匹配。

3.2建筑构成因子（要素）。创新取向和建筑设计创新中“度”的把握，显然，选择何种建筑构成要素创新和“度”的把握，是决定能否达到某种令人满意的均衡状态的关键。例如：使用者留驻时间短、无大量必备的器具放置的功能空间自然在构成上有较大的造型创新余地。这是一条建筑设计创新的操作规则。

2.3利用少见的差异方式由直接的尺度夸张（超尺度）、变异（简化、扭曲等等）来获得以前由于经济或技术原因而没有或很少见的形式，实现与否取决于被接受的可行性。

3.4利用任何其他门类中的事物形态作为模仿对象，关键是发现现象内在的构成结构的相似性，并在抽象层次归纳出操作规则。

3.5组合的规则。构成因子与不同层面的事物集合相联系，将一种构成因子的（甚至不同层面）事物集合中的个体相替代，并加入到组合过程中，从而生成创新的结果。需要依据人群的生理—心理和文化特性制定相关抽象层次的操作规则。

3.6创新思维规则应否修正的评价规则如果有全新的构成因子加入，可能需要对创新思维规则加以修正。

3.7建筑设计创造性思维的算法模型把建筑设计看作是由一系列程序控制的生成过程。

4 结语

综上所述，人流物流的合理组织，建筑形象的精巧构思，创造良好、优美的工作及生活空间，节省投资，加快建设，提高工厂的社会效益和整体形象，是我们每一个工业建筑设计人员为之奋斗的目标。

参考文献

[1] 郑时龄.全球化影响下的中国建筑.科学与中国—院士专家巡讲报告集（第一辑）[M].北京：北京大学出版社，2012.

[2] 中国设计师在大多伦多地区国际建筑设计赛中胜出[N/OL].华声报，2013.