建筑的发展方向是钢结构

作者：周颖

近年来，中国多个具有标志性的知名建筑都是钢结构建筑。“鸟巢”、国家大剧院、世界最大天文望远镜FAST……凭借“绿色”、可控性强、抗震等级较高等“先天优势”，钢结构建筑如雨后春笋，蓬勃兴起。

说到钢结构建筑，人们并不陌生。特别是近年来，中国大地上具有标志性的多个知名建筑，其实都是钢结构建筑。

被《时代》杂志评为2007年世界十大建筑奇迹的“鸟巢”，就是世界上跨度最大的钢结构建筑，一个个钢结构构件将“鸟巢”造型巧妙“编织”，在第29届奥林匹克运动会上吸引了全世界数十亿人的目光；宛若“巨蛋”的国家大剧院，“蛋壳”由一根根弧形钢梁组成，东西向长轴跨度超过200米，6000多吨重的巨大钢铁天穹下没有一根柱子支撑，创下了世界上最大的钢结构穹顶纪录，在钢结构领域声名大噪；新近建成的贵州500米口径世界最大天文望远镜FAST，这个“国之重器”坚固硕大的圈梁，同样是被50根6米到50米高低不等的钢柱支在半空的钢结构，人在其上宛如在一座钢桥上行走……

如今，大跨度钢结构在体育馆、会展中心、展览馆、车站、候机楼等大空间公共建筑中的应用越来越多，钢结构也已从一种结构设计工具变为一种建筑思潮，一个个钢构件成为建筑设计的组成元素，甚至是表达逻辑的支撑点。从这个角度看，钢结构已然具有建筑美学和建设工具双重内涵，在冷冰冰的外表下，蕴含着丰富的人文灵感。

钢结构建筑缘何兴起？这离不开钢结构的“先天优势”。钢结构属于柔性构件，抗震等级较高；施工速度快、工期短，构件加工、安装尺寸相对精准，可控性强。如果设计师在设计上追求大胆创意和独特造型，钢结构更是当之无愧的首选。

更具发展前景的是，钢结构享有业内公认的“绿色”标签。业内普遍认为，钢结构是绿色建筑的不二选择，钢结构建筑拆迁后，90%以上建材可以再利用，在建筑的全寿命周期内，都能最大限度地节约能源、保护环境、减少污染。钢结构建造过程的有害排放，只相当于混凝土结构的65%左右。

我国钢结构建筑作品屡屡称冠全球，离不开相关科技突破。在“鸟巢”“巨蛋”“水立方”等建筑杰作的“钢筋铁骨”中，钢结构技术的点滴进展都弥足珍贵。正是一次次科技上的突破，助力我国钢结构建筑作品屡屡夺取“世界之最”的桂冠。

以我国新近建成开放的钢结构又一力作“钢琴”为例，这一矗立于哈尔滨松花江北岸的百米巨型建筑完全由钢结构搭建，其主体建筑——室内滑雪场不仅是目前全球最大室内滑雪场，还是全球最大的通过雪承载实验和风洞试验的钢结构建筑，单体用钢体量甚至超过了“鸟巢”，是名副其实的“钢的琴”，创造了多项世界纪录。为满足滑雪功能的需要，滑雪场采用大跨度、大落差、超长钢结构悬挑的架空设计，与建筑造型和结构超限设计相对应，建筑钢结构部分纵向最大长度487米、最大跨度151米、最大高度114.5米，相当于10个标准足球场、40层楼高的超大空间。将这样的超限设计变为现实，从钢材的选用，到钢构件的加工制作，再到各个构件的安装，每一步都是严峻的挑战。

首先是钢材的选择。哈尔滨冬季最低气温-35℃，夏季太阳直射下钢结构表面温度能达50℃以上，正负温差约达90℃。为此项目采用了高级别的Q345GBD型钢材，更耐寒更稳定。其次是钢构件的加工制作。必须通过三维建筑模型（BIM）将一个个构件呈现出来，精细预判和调整因温度差异和焊接收缩变化的适度尺寸，千方百计保证构件满足现场拼装的温差及焊接影响。最后是现场施工，难度更是难以想象。150米跨度超高超限整体提升、100米高空精准滑移……

在精度要求上，甚至可以用“苛刻”来形容，其中，很多部位的安装精度都比国家规范要求提高80%，误差不超过5毫米。而且，钢构绝大多数的安装操作都是在空中用大型机械完成，这如同在100米的距离外穿针引线。

钢结构建筑应用到“寻常百姓家”，空间广阔。有数据显示，在欧洲、澳大利亚和日本，装配式钢结构住宅已经占全部住宅建筑的40%以上。推动钢结构在民用住宅领域有更多应用，发展的空间很大。另一方面，将钢结构行业发展与供给侧结构性改革结合起来，也是一种思路。大力推进钢结构产业发展，正是化解钢铁行业产能过剩和建筑行业绿色转型的一剂“良方”。从这个角度看，时代为促进钢结构发展提供了一个良好契机。

钢结构建筑在未来发展中会越来越多。因为未来的建筑会越来越多样化，越来越宜居，而钢结构可以打破传统钢筋混凝土结构建筑高度极限、跨度极限并可实现建筑的外观多样性，加之绿色环保的时代需求，更多运用钢结构将是整个建筑行业的发展趋势。