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摘  要：本文闡述了我國鋼結構行業(yè)發(fā)展中的經(jīng)驗、問(wèn)題和教訓，用科學(xué)標準及專(zhuān)業(yè)知識來(lái)分析國內外已建工程的成敗得失。根據對國外著(zhù)名工程案例爭論的剖析，分析了我國重大標志性工程結構體系中的問(wèn)題，得出實(shí)事求是的科學(xué)結論，并對鋼結構行業(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)標準；結構體系；可持續發(fā)展原則；健康發(fā)展

一、前言

目前，國內外都處在一個(gè)經(jīng)濟建設時(shí)期。進(jìn)入21世紀前后，我國進(jìn)行了大規模的基本建設，尤其北京亞運會(huì )、北京奧運會(huì )、十一屆全運會(huì )、上海世博會(huì )、廣州亞運會(huì )等國際大型盛會(huì )的舉辦，工程項目繁花似錦，豐富多彩。但是在大型鋼結構工程輝煌成就的背后，還隱藏著(zhù)少量體系繁瑣、施工艱難、耗資巨大的結構另類(lèi)。人類(lèi)社會(huì )付出了巨大的資源消耗和浪費，國家和納稅人承載了巨大的財力、物力負擔。進(jìn)入2009年以后，我國又宣布幾十座城市進(jìn)入“資源耗竭城市”行列。面臨如此嚴峻的形勢和問(wèn)題，是專(zhuān)業(yè)工作者認真思考一下我國鋼結構行業(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(guān)的因素來(lái)影響我國鋼結構行業(yè)的健康發(fā)展嗎？

如何正確理解國內外著(zhù)名工程建設項目上紛爭多年的分歧觀(guān)點(diǎn)和看法？那就是爭論雙方都應以科學(xué)的判別標準，實(shí)事求是的客觀(guān)態(tài)度去總結經(jīng)驗教訓，去分析成敗得失?？茖W(xué)標準并不難詮釋?zhuān)饕獞ǎ嚎茖W(xué)發(fā)展觀(guān)、科學(xué)歷史觀(guān)、科學(xué)是非觀(guān)和科學(xué)人生觀(guān)等內容?？茖W(xué)標準也不難界定：它應是全面反映自然規律和人類(lèi)發(fā)展進(jìn)步的客觀(guān)準則，它能有效地促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展和人類(lèi)進(jìn)步。換句話(huà)說(shuō)，它能充分地體現人類(lèi)可持續發(fā)展的原則，豐富和提高人類(lèi)的生命價(jià)值。

二、用科學(xué)標準回顧過(guò)去、審視現在、展望將來(lái)

(一) 專(zhuān)業(yè)知識是科學(xué)是非觀(guān)的依據

對一項綜合性工程得失的判斷也應由多種專(zhuān)業(yè)共同參與和審評，以往的建筑中也曾有過(guò)成功的建筑和失敗的結構設計，或蹩腳的建筑、先進(jìn)的結構等工程。結構工作者應以社會(huì )責任感、敬業(yè)精神和專(zhuān)業(yè)知識去評說(shuō)工程得失就更體現準確性、可信性和科學(xué)性。那么工程結構專(zhuān)業(yè)知識的理論基礎是哪幾門(mén)學(xué)科？即力學(xué)系列（理論力學(xué)，材料力學(xué)，結構力學(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)標準常體現在下列的技術(shù)信息中：

1．結構體系的正確性與資源效益的最大化程度成正比；

5．結構體系的制造：多用軋材，少用焊材。桿件規格化、標準化、批量化是設計的方向，加工上實(shí)現流水化、自動(dòng)化、工業(yè)化、商品化。

6．結構體系的安裝：擴大拼裝單元，塊體或整體吊裝，采用平行滑移施工，多點(diǎn)同步施工，機械化施工。

(二) 對國外歷史著(zhù)名工程進(jìn)行科學(xué)分析

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

2．悉尼歌劇院(1957-1973，圖2)——為建筑師伍特重設計。由于懸臂空間薄殼的計算和施工難以實(shí)現，1963年改為Y形和T形高肋混凝土拱后才解決結構方案。加以外形與內部空間無(wú)合理聯(lián)系，冗余空間大，實(shí)用舞臺??；但建筑造型優(yōu)美，組成的獨特景觀(guān)又為一部分人欣賞，所以，形成毀譽(yù)參半的建筑物。工程建設歷時(shí)16年，耗資超預算14倍，撤換建設部長(cháng)一名。爭論源于原設計脫離當時(shí)科技水平及違背實(shí)際情況，批評了空想唯美主義不重功能的思想等。事實(shí)證明批評者的科學(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計。塔高H=22m，由鋼結構和666塊玻璃組成的金字塔完成了盧浮宮博物館擴建工程，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。為此法國總統密特朗親授法蘭西共和國勛章給貝聿銘。部分守舊勢力認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(guān)上述國外有過(guò)爭議的著(zhù)名工程，1、4是審美觀(guān)念之爭，2、3是技術(shù)是非之爭。觀(guān)念之爭會(huì )在社會(huì )的前進(jìn)中做出歷史的公正裁決，而是非之爭卻要在摒除權利的干擾后，在科學(xué)標準下得出符合發(fā)展規律的技術(shù)結論。

(三) 對我國現代標志性工程的專(zhuān)業(yè)評論

1．國家體育場(chǎng)(圖5)——主承重結構體系由24榀不同尺寸、形狀的格構式平面框架組成，跨度在百米以上，遠遠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、扭曲構件。因而，產(chǎn)生前所未有的制造、安裝、維護、保養等難題。幾經(jīng)優(yōu)化后的鋼結構自重仍達5.2萬(wàn)t，但承擔的屋面荷載總重才0.5萬(wàn)t。屋面維護結構由雙層膜面組成，屋頂上形成2400個(gè)封閉的“水池”，不得不安裝1800臺水泵進(jìn)行雨后排水，成為建筑屋蓋設計中無(wú)人會(huì )仿效的劣品。2008年8月8日奧運會(huì )兩個(gè)月后，就開(kāi)始對建筑物膜面進(jìn)行維修清洗。而結構設計中的先天隱患及結構內未知的高額殘余應力等弊端尚待顯現。六十大慶后在“鳥(niǎo)巢“中展出的大型演唱會(huì )，其功能轉變的工程量巨大，服務(wù)期短暫，投資效益低下，造成人力財力及資源的浪費。“鳥(niǎo)巢”的耗鋼量達650kg/m2，為奧運會(huì )其他場(chǎng)館的幾倍至十幾倍。創(chuàng )建了歷屆世界奧運會(huì )主場(chǎng)館用鋼量之最，耗資31億元。復雜焊接結構中高額殘余應力及材料硬化等危險隱患尚未顯現。“鳥(niǎo)巢”剛剛服役一年多，其“三高”支付（投資高，運營(yíng)高，維修高）的本質(zhì)，暴露無(wú)遺。這真是一項耗資耗材超大，結構華而不實(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)街設計的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50億元，超過(guò)第11屆全運會(huì )對全部體育設施及新建場(chǎng)館的投資總合46億元。國家需要對此承擔超級財力、物力、人力的長(cháng)期投入，僅建筑物混凝土基礎底板厚度就達7~10m，大量物資材料深埋地下，并要對CCTV大樓可能的災難重演進(jìn)行防范。理所當然地“大褲衩”在北京十大現代優(yōu)秀建筑物評選中落敗。設計人布哈斯在清華大學(xué)發(fā)表的“名言”，更證實(shí)了CCTV大樓是他奇特構思的國外試驗場(chǎng)。最近，他又爆出自己怪誕的性崇拜設計意圖，激起我國廣大人民的義憤。這一工程開(kāi)辟了怪誕高層建筑在中國大地上成功進(jìn)軍的先例。這是繼沙特利亞德國際體育場(chǎng)之后，中國又成為第二個(gè)為外國技術(shù)提供無(wú)償試驗場(chǎng)地的富有發(fā)展中國家，影響深遠。

3．國家大劇院(圖7)——建筑造型與地理環(huán)境的錯位和建筑設計與建筑功能的錯位是這個(gè)“政績(jì)工程”的兩大要害。建設投資與市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)也是一個(gè)難解的矛盾。巨殼下的建筑群設計是設計師安德魯1993大阪海洋館設計的再版，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世界文化遺產(chǎn)的風(fēng)格與和諧。六十國慶聯(lián)歡夜景顯示“鳥(niǎo)蛋”因屬“另類(lèi)”，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“風(fēng)采”。零功能的單薄巨殼又埋下了災害下的結構隱患。昂貴的造價(jià)（21億元）及高額的運營(yíng)維修費用以及三個(gè)劇場(chǎng)的斷續演出能力使“自負盈虧”的中央批示難以實(shí)現。

4．北京電視中心新樓(圖8)——雖然日本人設計H=236m的全鋼框架結構的用鋼量（400kg/m2以上）并不小，但我國的設計與施工單位成功地優(yōu)化改造原設計，創(chuàng )造性引入了預應力技術(shù)，采用“強迫位移法”對立柱截斷施工以調節框架結構內力，節約鋼材達20%左右。體現了我國設計人員對待國外中標方案的科學(xué)態(tài)度和成功優(yōu)化，顯示了中國人的聰明與才智。