設計好壞,影響工程的成敗，這一淺顯的道理,往往不被一些人們所重視。工程立項之始，他們常被浮躁的激情、虛榮的妄想、奇異的構思和不小的財力所左右。形式上通過專家評審，草率地敲定設計方案。建設運行過程中，又屢屢修改方案，頻頻“優(yōu)化”設計，增設“攻關”課題，甚至被迫停工整頓。工程投產(chǎn)服役后，又遇產(chǎn)能不匹配，功能常調(diào)整，運營成本高，維修保養(yǎng)難等系列困惑。這就是我國目前某些鋼結構工程中出現(xiàn)過或存在的問題。
從現(xiàn)代學科分工以來，建筑與結構分屬兩個獨立但又緊密相依的專業(yè)。在20世紀中葉以前，建筑材料以磚、瓦、灰、沙、石為主的年代里，建筑工程的造型基本是上大下小、橫平豎直、平衡、穩(wěn)定、對稱、單調(diào)的形象。設計由建筑師負責構思，由結構師實施完成，分工負責，順理成章。近年來，新材料、新工藝、新技術、新體系不斷涌現(xiàn)，建筑造型絢麗多彩，曲線流暢，破折突變，不平衡、不對稱、懸挑、突兀、傾斜、無序等各種建筑風格層出不窮。在建筑不熟悉結構，結構又服從建筑的潛規(guī)則下，當代出現(xiàn)各種優(yōu)劣各異，成敗不同的建筑工程在所難免。
國內(nèi)外的建筑史中都有過失敗的建筑，成功的結構案例。如悉尼歌劇院（圖1）。由于建筑設計的超前與不當，延誤竣工時間17年，投資提高了6倍。也有過失敗的建筑，失敗的結構實例，如蒙特利爾奧運會體育建筑群（圖2）。由于官方權勢干預下的設計、規(guī)劃及結構不合理，使工程造價增大3~4倍，30年后才償清債務，主體工程15年后才完工。國內(nèi)類似的工程也不少，如國家體育場（圖3）和中央電視臺（圖4）等建筑物，其奇特的造型，不合理的結構體系，高昂的建設成本等，自建設之始就是非纏身，批評不斷，并被列入世界怪異建筑物行列。成功的建筑和成功的結構實例，當屬慕尼黑奧運會體育建筑群（圖5）。由11根70~80米高的鋼柱撐起74800平米的索網(wǎng)，覆蓋了體育館、游泳館、體育場看臺等多座建筑。山巒起伏的造型，新穎透明的屋面，與城郊的遠山交相映輝。這個成功的設計是建筑與結構兩個專業(yè)，自規(guī)劃之始就密切配合協(xié)作的結果。我國在80年代興建的吉林冰球館（圖6），采用了雙層錯位懸索結構屋蓋，鋸齒形斷面的屋面具有良好的采光功能，優(yōu)秀的承重體系（L=67.4m.）,其用鋼量?37公斤/平米。這一精品工程由哈爾濱工業(yè)大學兩位著名的建筑和結構專家成功合作完成。所以說，現(xiàn)代優(yōu)秀的建筑設計杰作必然是建筑師和結構師密切合作的結晶。
3．社會責任
我國目前鋼結構的設計概況是:：工程項目眾多，設計良莠不齊，創(chuàng)新工程不少，水平有待提高。好的設計方案是誕生優(yōu)秀建筑物的保證，而優(yōu)秀建筑物必然是采用先進合理的鋼結構體系。所以，精心設計是促使鋼結構行業(yè)健康發(fā)展的關鍵。設計方案的優(yōu)劣與設計思想、設計技術、和設計文化息息相關。下面結合工程實例探討一下我們的經(jīng)驗教訓，以科學的是非觀為武器，分析設計的成敗得失，努力承擔起專業(yè)工作者應盡的社會責任。
3.1端正設計思想
適用、經(jīng)濟、美觀是建筑工程設計的三項原則。時代前進，文化不同，環(huán)境各異，財力厚薄，地域差別等個性因素只能對三項原則進行補充或修正，而不能忽視或拋棄其一。一個優(yōu)秀的建筑工程應當具有漂亮清新的外觀造型，科學先進的承重體系，舒適完美的建筑功能，和經(jīng)濟合理的投資與運營成本。其實，這些也是人們衡量評定建筑物優(yōu)劣得失的基本科學依據(jù)。我們對宏大工程的歡呼振奮與向往追求，應控制在理性范圍之內(nèi)。“鳥巢” 立項初始的狂熱與妄想，在“世界第一“、“前所未有”、“野性無序”、“回歸自然”等口號的鼓動下，必然使招投標、設計、決策及輿論走向非理性。運作中的優(yōu)化、修改、變更、甚至 “叫停”，只不過是失敗方案的修修補補，難動大局。我們?yōu)椴缓侠斫Y構方案確實付出了“世界第一”的投資和用鋼量，也帶來了“前所未有”的圍護、制作、安裝、維修、排水、使用及運營中的困難，其根源都始自于非理性化的指導思想。但是，上海世博會的規(guī)劃設計思想及我國新建和改建項目，卻贏得業(yè)內(nèi)人士的好評。舊工業(yè)設施的改造利用，新建項目的多姿創(chuàng)新，以及精心規(guī)劃，精心設計，精心施工，產(chǎn)學研緊密結合等措施，成功地舉辦了上海世博會，在世界面前為我國爭得了榮譽。
錯誤的設計思想不僅敗壞了工程本身，還對其他工程設計及行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生惡劣影響。最近，國內(nèi)新建了幾座大型鋼結構工程，它們體系奇特，構造復雜，濫用鑄鋼節(jié)點，無益地,增大結構自重與造價。例如，深圳大運會體育中心的鋼結構采用了140個鑄鋼節(jié)點，其中20個節(jié)點，單重98T, ?鑄鋼節(jié)點一項就耗鋼4200T。而鑄鋼價格又比型鋼價格高幾倍，大量的國家財富就這樣地被不合理的設計吞噬了。近年也興建了不少新火車站房，雖然結構的跨度都不大，但用鋼量都在200~360公斤/平米之間。當然與鳥巢相比，或有小巫見大巫之感，不顯浪費，但對國家物力與財力的無效消耗也是可觀的。下面列舉幾個受到鳥巢影響的工程，如鳳凰衛(wèi)視中心（圖7），合肥創(chuàng)新展館（圖8），廣州歌劇院（圖9），甚至山西蒲城縣文化館的混凝土工程（圖10）都在努力“精心”仿效。這些問題工程不僅揮霍了社會財富，浪費了自然資源，還誤導了鋼結構行業(yè)的健康發(fā)展方向。值得我們行業(yè)的領導層和同行們深刻反省與思考。
3.2 提高設計水平
“ 學無止境“、“學海無涯”應是我們大家的共識，專業(yè)知識的不斷更新與補充應是我們共同的追求。但是，有些已建和再建的工程項目，因為專業(yè)人員不熟悉、不掌握先進技術而采用老舊的傳統(tǒng)做法。以
鋼結構設計中的預應力技術為例，有些設計中不是對它敬而遠之，就是錯用預應力鋼筋混凝土中的概念，使預應力鋼結構的效益大打折扣或適得其反。眾所周知，預應力鋼結構不僅節(jié)約鋼材，提高剛度，減輕自重，降低成本，還能夠擴大、反復利用鋼材強度，重復、循環(huán)使用鋼材，完全符合綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展原則，也是大跨度鋼結構發(fā)展的方向。因此，鋼結構行業(yè)的同行們應該急起直追，盡快熟悉它，掌握它并廣泛應用它。20世紀80年代興建的北京西客站中央門樓鋼桁架（圖11），采用了不當?shù)念A應力方案。桁架跨度45。6米，高度8米，高跨比達到1/5.6，是普通桁架的兩倍。而桁架構件中的應力卻只達到設計值的1/3~1/2,。這與采用預應力技術的目的與效果背道而馳，適得其反。結構設計者對新技術陌生或不熟悉，在所難免，問題在于工作是否科學嚴謹，虛心學習，認真設計。而首次在我國采用多次預應力鋼網(wǎng)殼的攀枝花市體育館（圖12），其設計、制作、安裝都一次成功順利完成。設計團隊的認真負責與專家學者的協(xié)助把關是科學采用新技術的關鍵。多次預應力鋼網(wǎng)殼的省鋼率達38%，用鋼量?49公斤/平米，成為現(xiàn)代鋼結構工程中的佼佼者。對結構工程師來說，其實也不難判斷結構體系的合理性。從宏觀上來看，一個鋼結構建筑物的鋼耗量與荷載總量之比控制在0.2~0.3之間，可謂優(yōu)秀。在0.4~0.5之間，可謂平庸。如果這個比值在0.6~0.7之間或更高，那就屬于拙劣而不合理的設計，可以考慮優(yōu)化或更改設計了。再以輕型房屋鋼結構為例，它符合環(huán)保和綠色建筑的要求，又是國家大力發(fā)展推廣的項目。可就是舉步維艱，推廣困難。百姓看重的是它居高不下的成本問題，但有些人就是不會采用新構件、新體系、新材料、新技術把用鋼量和成本降下來。所以設計人員學習、更新專業(yè)知識，不斷提高技術水平，是設計出高水平鋼結構工程的保證。
3.3改善人文素質(zhì)
鋼結構行業(yè)的積極發(fā)展不僅是專業(yè)人員的事，有關的高官、高管、老總、老董等決策人士的思想、認識和態(tài)度也影響、左右著行業(yè)的發(fā)展。20世紀80年代攀枝花體育館因為領導人的不當決策，而將多次預應力技術的工程實踐推遲了5年。2010年全運會體育館中采用索穹頂新技術的事，又因領導的“謹慎”而否定。目前，還不知這一決策要延誤學科發(fā)展多少年。我曾寫過一篇科普文章“預應力鋼結構十問”，想對決策層宣傳一下高新技術的知識。現(xiàn)在看來，這種努力對某些忙忙碌碌的群體是效果甚微的。對專業(yè)人員進行科學人生觀和科學發(fā)展觀的教育也很必要。他們不僅參加設計、畫圖，還要擔負著指導、優(yōu)化、變更、審批新技術工程項目的任務。在各種環(huán)境和條件下，都應根據(jù)自己掌握的專業(yè)知識去審評、詮釋和分析各類結構。用自己的良知去說真話，說實話，不追風，不唯上，實事求是地向領導，向社會、向公眾點評與詮釋工程的優(yōu)劣得失，促使鋼結構行業(yè)的健康發(fā)展。
4．健康發(fā)展
4.1 回歸建設“適用、經(jīng)濟、美觀”三原則
這是古今中外一直遵守的建設原則。也曾指導過我國建設健康、快速發(fā)展。近年來，一些
工程追求新、奇、特，攀比高、大、錢。在各地出現(xiàn)過一些超豪華、超怪異，但造型并不美
觀，結構并不安全的工程。希望我們在設計中對”經(jīng)濟“原則常有迷失的傾向，迅速得到糾
正。并將設計中的科技含量納入取費標準，籍“低碳經(jīng)濟”的號召，把經(jīng)濟指標重新列入設
計審評的重要內(nèi)容。
4.2 工程建設法制化
國家級大型建筑是國家和社會的財富，時代和文化的象征。它不屬于那一屆政府，更不屬
于那一個人。因此，這種工程的立項、籌備、招投標、設計、施工、運營以及短期服役后的
拆除等，都應在一定的法規(guī)或法律下進行，避免任意性及人為影響。應盡早著手建立適應我
國國情的大型工程決策與審批新機制及建設法規(guī)，讓國家級工程在法制軌道上運轉。
4.3 審評制度陽光化
對立項、方案、招投標等環(huán)節(jié)的評估審核制度應規(guī)范化、陽光化。評審組的組成人員應在
專業(yè)、資歷、比例等方面合理匹配。專家應具有代表性、權威性。評審過程要接受主管部門
及社會輿論的監(jiān)督。當意見分歧嚴重時，應提交我國的最高科技部門——中國科學院和中國
工程院，進行評定，杜絕個人或少數(shù)人的權勢裁定。以體現(xiàn)社會運轉中的公正、公平、公開
的原則。
參考文獻
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