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摘  要：本文闡述了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展中的經(jīng)驗(yàn)、問(wèn)題和教訓(xùn)，用科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)及專業(yè)知識(shí)來(lái)分析國(guó)內(nèi)外已建工程的成敗得失。根據(jù)對(duì)國(guó)外著名工程案例爭(zhēng)論的剖析，分析了我國(guó)重大標(biāo)志性工程結(jié)構(gòu)體系中的問(wèn)題，得出實(shí)事求是的科學(xué)結(jié)論，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的健康發(fā)展提出切實(shí)可行和中肯的建議。

關(guān)鍵詞：科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)；結(jié)構(gòu)體系；可持續(xù)發(fā)展原則；健康發(fā)展

一、前言

目前，國(guó)內(nèi)外都處在一個(gè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)時(shí)期。進(jìn)入21世紀(jì)前后，我國(guó)進(jìn)行了大規(guī)模的基本建設(shè)，尤其北京亞運(yùn)會(huì)、北京奧運(yùn)會(huì)、十一屆全運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)等國(guó)際大型盛會(huì)的舉辦，工程項(xiàng)目繁花似錦，豐富多彩。但是在大型鋼結(jié)構(gòu)工程輝煌成就的背后，還隱藏著少量體系繁瑣、施工艱難、耗資巨大的結(jié)構(gòu)另類。人類社會(huì)付出了巨大的資源消耗和浪費(fèi)，國(guó)家和納稅人承載了巨大的財(cái)力、物力負(fù)擔(dān)。進(jìn)入2009年以后，我國(guó)又宣布幾十座城市進(jìn)入“資源耗竭城市”行列。面臨如此嚴(yán)峻的形勢(shì)和問(wèn)題，是專業(yè)工作者認(rèn)真思考一下我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展中的不健康因素和存在問(wèn)題的時(shí)候了，難道我們還能無(wú)動(dòng)于衷地漠視一些非科學(xué)發(fā)展觀的因素來(lái)影響我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的健康發(fā)展嗎？

如何正確理解國(guó)內(nèi)外著名工程建設(shè)項(xiàng)目上紛爭(zhēng)多年的分歧觀點(diǎn)和看法？那就是爭(zhēng)論雙方都應(yīng)以科學(xué)的判別標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)事求是的客觀態(tài)度去總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，去分析成敗得失。科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)并不難詮釋，它主要應(yīng)包括：科學(xué)發(fā)展觀、科學(xué)歷史觀、科學(xué)是非觀和科學(xué)人生觀等內(nèi)容。科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)也不難界定：它應(yīng)是全面反映自然規(guī)律和人類發(fā)展進(jìn)步的客觀準(zhǔn)則，它能有效地促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展和人類進(jìn)步。換句話說(shuō)，它能充分地體現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的原則，豐富和提高人類的生命價(jià)值。

二、用科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)回顧過(guò)去、審視現(xiàn)在、展望將來(lái)

(一) 專業(yè)知識(shí)是科學(xué)是非觀的依據(jù)

對(duì)一項(xiàng)綜合性工程得失的判斷也應(yīng)由多種專業(yè)共同參與和審評(píng)，以往的建筑中也曾有過(guò)成功的建筑和失敗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或蹩腳的建筑、先進(jìn)的結(jié)構(gòu)等工程。結(jié)構(gòu)工作者應(yīng)以社會(huì)責(zé)任感、敬業(yè)精神和專業(yè)知識(shí)去評(píng)說(shuō)工程得失就更體現(xiàn)準(zhǔn)確性、可信性和科學(xué)性。那么工程結(jié)構(gòu)專業(yè)知識(shí)的理論基礎(chǔ)是哪幾門學(xué)科？即力學(xué)系列（理論力學(xué)，材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，巖土力學(xué)，流體力學(xué)，彈塑性力學(xué)，斷裂力學(xué)等），材料學(xué)，營(yíng)造學(xué)等。具體判斷的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)常體現(xiàn)在下列的技術(shù)信息中：

1．結(jié)構(gòu)體系的正確性與資源效益的最大化程度成正比；

5．結(jié)構(gòu)體系的制造：多用軋材，少用焊材。桿件規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化、批量化是設(shè)計(jì)的方向，加工上實(shí)現(xiàn)流水化、自動(dòng)化、工業(yè)化、商品化。

6．結(jié)構(gòu)體系的安裝：擴(kuò)大拼裝單元，塊體或整體吊裝，采用平行滑移施工，多點(diǎn)同步施工，機(jī)械化施工。

(二) 對(duì)國(guó)外歷史著名工程進(jìn)行科學(xué)分析

進(jìn)行了極限設(shè)計(jì)。巴黎上流社會(huì)及士紳名人等保守勢(shì)力反對(duì)突兀的鐵塔破壞城市的風(fēng)格與景觀，實(shí)質(zhì)上為工業(yè)革新力量與社會(huì)保守舊勢(shì)力之爭(zhēng)。歷史證明后者是錯(cuò)誤的。

2．悉尼歌劇院(1957-1973，圖2)——為建筑師伍特重設(shè)計(jì)。由于懸臂空間薄殼的計(jì)算和施工難以實(shí)現(xiàn)，1963年改為Y形和T形高肋混凝土拱后才解決結(jié)構(gòu)方案。加以外形與內(nèi)部空間無(wú)合理聯(lián)系，冗余空間大，實(shí)用舞臺(tái)小；但建筑造型優(yōu)美，組成的獨(dú)特景觀又為一部分人欣賞，所以，形成毀譽(yù)參半的建筑物。工程建設(shè)歷時(shí)16年，耗資超預(yù)算14倍，撤換建設(shè)部長(zhǎng)一名。爭(zhēng)論源于原設(shè)計(jì)脫離當(dāng)時(shí)科技水平及違背實(shí)際情況，批評(píng)了空想唯美主義不重功能的思想等。事實(shí)證明批評(píng)者的科學(xué)態(tài)度和務(wù)實(shí)精神是正確的。

4．盧浮宮廣場(chǎng)金字塔(1988，圖4)——華裔建筑師貝聿銘設(shè)計(jì)。塔高H=22m，由鋼結(jié)構(gòu)和666塊玻璃組成的金字塔完成了盧浮宮博物館擴(kuò)建工程，改進(jìn)了混亂的人流交叉缺陷。在不損害歷史建筑和影響廣場(chǎng)古典氛圍下，構(gòu)成地下入口大廳簡(jiǎn)潔的基本幾何形體——金字塔，作為采光頂是主從關(guān)系和諧的絕佳選擇。為此法國(guó)總統(tǒng)密特朗親授法蘭西共和國(guó)勛章給貝聿銘。部分守舊勢(shì)力認(rèn)為金字塔干擾了盧浮宮古典形象的呼聲很快被金字塔完善的建筑功能和廣場(chǎng)上新添的絢麗與活力而掩蓋，金字塔終成為盧浮宮廣場(chǎng)上一朵奇葩。 

 綜觀上述國(guó)外有過(guò)爭(zhēng)議的著名工程，1、4是審美觀念之爭(zhēng)，2、3是技術(shù)是非之爭(zhēng)。觀念之爭(zhēng)會(huì)在社會(huì)的前進(jìn)中做出歷史的公正裁決，而是非之爭(zhēng)卻要在摒除權(quán)利的干擾后，在科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)下得出符合發(fā)展規(guī)律的技術(shù)結(jié)論。

(三) 對(duì)我國(guó)現(xiàn)代標(biāo)志性工程的專業(yè)評(píng)論

1．國(guó)家體育場(chǎng)(圖5)——主承重結(jié)構(gòu)體系由24榀不同尺寸、形狀的格構(gòu)式平面框架組成，跨度在百米以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出框架體系的最佳跨度范圍30~40m，形成巨大彎矩，需求超常超厚板件，形成超重巨型、扭曲構(gòu)件。因而，產(chǎn)生前所未有的制造、安裝、維護(hù)、保養(yǎng)等難題。幾經(jīng)優(yōu)化后的鋼結(jié)構(gòu)自重仍達(dá)5.2萬(wàn)t，但承擔(dān)的屋面荷載總重才0.5萬(wàn)t。屋面維護(hù)結(jié)構(gòu)由雙層膜面組成，屋頂上形成2400個(gè)封閉的“水池”，不得不安裝1800臺(tái)水泵進(jìn)行雨后排水，成為建筑屋蓋設(shè)計(jì)中無(wú)人會(huì)仿效的劣品。2008年8月8日奧運(yùn)會(huì)兩個(gè)月后，就開(kāi)始對(duì)建筑物膜面進(jìn)行維修清洗。而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的先天隱患及結(jié)構(gòu)內(nèi)未知的高額殘余應(yīng)力等弊端尚待顯現(xiàn)。六十大慶后在“鳥(niǎo)巢“中展出的大型演唱會(huì)，其功能轉(zhuǎn)變的工程量巨大，服務(wù)期短暫，投資效益低下，造成人力財(cái)力及資源的浪費(fèi)。“鳥(niǎo)巢”的耗鋼量達(dá)650kg/m2，為奧運(yùn)會(huì)其他場(chǎng)館的幾倍至十幾倍。創(chuàng)建了歷屆世界奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館用鋼量之最，耗資31億元。復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)中高額殘余應(yīng)力及材料硬化等危險(xiǎn)隱患尚未顯現(xiàn)。“鳥(niǎo)巢”剛剛服役一年多，其“三高”支付（投資高，運(yùn)營(yíng)高，維修高）的本質(zhì)，暴露無(wú)遺。這真是一項(xiàng)耗資耗材超大，結(jié)構(gòu)華而不實(shí)、弄巧成拙的“手工藝品”工程。

2．CCTV新樓(圖6)——是布哈斯為荷蘭商業(yè)街設(shè)計(jì)的35m高層建筑的放大版。建筑造型傾斜扭曲，違反自然法則和抗震原理。環(huán)形建筑空間不利于防火防震，隱患叢生。為新奇怪誕付出的代價(jià)達(dá)50億元，超過(guò)第11屆全運(yùn)會(huì)對(duì)全部體育設(shè)施及新建場(chǎng)館的投資總合46億元。國(guó)家需要對(duì)此承擔(dān)超級(jí)財(cái)力、物力、人力的長(zhǎng)期投入，僅建筑物混凝土基礎(chǔ)底板厚度就達(dá)7~10m，大量物資材料深埋地下，并要對(duì)CCTV大樓可能的災(zāi)難重演進(jìn)行防范。理所當(dāng)然地“大褲衩”在北京十大現(xiàn)代優(yōu)秀建筑物評(píng)選中落敗。設(shè)計(jì)人布哈斯在清華大學(xué)發(fā)表的“名言”，更證實(shí)了CCTV大樓是他奇特構(gòu)思的國(guó)外試驗(yàn)場(chǎng)。最近，他又爆出自己怪誕的性崇拜設(shè)計(jì)意圖，激起我國(guó)廣大人民的義憤。這一工程開(kāi)辟了怪誕高層建筑在中國(guó)大地上成功進(jìn)軍的先例。這是繼沙特利亞德國(guó)際體育場(chǎng)之后，中國(guó)又成為第二個(gè)為外國(guó)技術(shù)提供無(wú)償試驗(yàn)場(chǎng)地的富有發(fā)展中國(guó)家，影響深遠(yuǎn)。

3．國(guó)家大劇院(圖7)——建筑造型與地理環(huán)境的錯(cuò)位和建筑設(shè)計(jì)與建筑功能的錯(cuò)位是這個(gè)“政績(jī)工程”的兩大要害。建設(shè)投資與市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)也是一個(gè)難解的矛盾。巨殼下的建筑群設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)師安德魯1993大阪海洋館設(shè)計(jì)的再版，但位于紅墻綠瓦的中華古建筑群中心的光亮圓殼卻破壞了此項(xiàng)世界文化遺產(chǎn)的風(fēng)格與和諧。六十國(guó)慶聯(lián)歡夜景顯示“鳥(niǎo)蛋”因?qū)?ldquo;另類”，其建筑輪廓被迫黑化屏蔽，雖被命名為北京十大優(yōu)秀建筑之一，奈名不副實(shí)，亦難現(xiàn)“風(fēng)采”。零功能的單薄巨殼又埋下了災(zāi)害下的結(jié)構(gòu)隱患。昂貴的造價(jià)（21億元）及高額的運(yùn)營(yíng)維修費(fèi)用以及三個(gè)劇場(chǎng)的斷續(xù)演出能力使“自負(fù)盈虧”的中央批示難以實(shí)現(xiàn)。

4．北京電視中心新樓(圖8)——雖然日本人設(shè)計(jì)H=236m的全鋼框架結(jié)構(gòu)的用鋼量（400kg/m2以上）并不小，但我國(guó)的設(shè)計(jì)與施工單位成功地優(yōu)化改造原設(shè)計(jì)，創(chuàng)造性引入了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，采用“強(qiáng)迫位移法”對(duì)立柱截?cái)嗍┕ひ哉{(diào)節(jié)框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力，節(jié)約鋼材達(dá)20%左右。體現(xiàn)了我國(guó)設(shè)計(jì)人員對(duì)待國(guó)外中標(biāo)方案的科學(xué)態(tài)度和成功優(yōu)化，顯示了中國(guó)人的聰明與才智。