淺談我國高層混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(PPT,60P)

第十四屆全國現(xiàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)構(gòu)工程學(xué)學(xué)術(shù)研討討會質(zhì)疑我國國高層混合結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計（2014月7月18-21日，天津津大學(xué)））1中國高層混合結(jié)構(gòu)超限問題。2中國鋼結(jié)構(gòu)建建筑世界界獲獎問題。3全鋼結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)設(shè)計是中國結(jié)構(gòu)師的歷史使命命國鋼結(jié)結(jié)構(gòu)事業(yè)業(yè)資深專家家中國鋼結(jié)結(jié)構(gòu)協(xié)會會資深專家家中國高效效預(yù)應(yīng)力力混凝土技術(shù)發(fā)展展與推廣廣委員會會委員廣東省鋼鋼結(jié)構(gòu)協(xié)協(xié)會理事長華南理工工大學(xué)土土木系教授空淡誤國國實干興邦邦定義：高高層混合結(jié)構(gòu)——由鋼、混凝土兩種抗側(cè)力體體系組成的高高層結(jié)構(gòu)構(gòu)。上海金茂大廈廈（n=88層，H=421m，1999）結(jié)構(gòu)分類構(gòu)件（structuralmembers）組成混合結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)不開裂構(gòu)件型鋼、鋼板、高強鋼絲（鋼絞線）、鋼棒（簡稱S）鋼管混凝土（Concrete-filledSteelTubular，簡稱ST·C）鋼梁+壓型鋼板上現(xiàn)澆砼組合件（Steel-Concretecomposite，簡稱S-C）

混凝土結(jié)構(gòu)帶裂縫工作的構(gòu)件鋼筋混凝土（ReinforcedConcrete，簡稱RC）型鋼砼或鋼骨混凝土（Steel-ReinforcedConcrete，簡稱RC·S）部分預(yù)應(yīng)力混凝土（PartialPrestressedConcrete，簡稱PPC）結(jié)構(gòu)(Structures)———支承作用(Actions)的骨架。直接作用：荷載(Loods)間接作用：地震(Earthquake)、支座沉降、溫差[104]錢稼茹、、趙作周周、葉列列平，高層建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計（第第二版）），中國建筑筑工業(yè)出出版社，，2012年8月經(jīng)典精品品系列教教材，高高校土木木工程專專業(yè)指導(dǎo)導(dǎo)委員會會規(guī)劃推推薦教材材豎向混合框架架結(jié)構(gòu)[104]?!RC(ReinforcedConcreteMember——Column)orS(steelcolumn)RC·S(steelReinforcedConcreteColumn)orST·C(Concrete-filledsteelTubularColumn)RCBeam、RC·SBeamorSteelBeam混合框架架——給計算分分析帶來來麻煩。。文獻[3]P.385：“對于于混凝土核心筒-鋼框架混合合結(jié)構(gòu)，，在美國主要用于于非抗震設(shè)防區(qū)，，且認(rèn)為為不宜大于150m。在日本本，1992年建了兩兩幢，其其高度分分別為78m和107m，結(jié)合這這兩項工工程開展展了一些些研究，，但并未推廣。據(jù)報道道，日本本規(guī)定采采用這類類體系要要經(jīng)建筑中心心評定和建設(shè)大臣臣批準(zhǔn)?！蔽墨I[98]P.5：“1964年美國阿拉斯斯加地震，采采用‘混凝土土芯筒-鋼框架’混合合結(jié)構(gòu)的樓房房，曾發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至倒塌。據(jù)此，美國國工程界一些些人士認(rèn)為，，混合結(jié)構(gòu)不宜用于地震區(qū)的高樓?！蔽墨I[3]P.385：“我國自20世紀(jì)80年代在當(dāng)時不設(shè)防的上海希爾頓酒店采用混合結(jié)構(gòu)構(gòu)以來，應(yīng)用用較多，除大大量應(yīng)用于7度和6度地區(qū)外，也也用于8度地區(qū)。由于于這種體系主主要由混凝土土核心筒承擔(dān)擔(dān)地震作用，，鋼框架和混凝土筒的側(cè)向剛度差異較大，國國內(nèi)對其抗震震性能雖有一一些研究，尚尚不夠完善””。[3]中國住建部，，建筑抗震設(shè)計計規(guī)范（GB50011-2010），中國建筑筑工業(yè)出版社社，2010年8月[98]劉大海、楊翠翠如，高樓鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計（鋼結(jié)構(gòu)、鋼鋼-混凝土混合結(jié)結(jié)構(gòu)），中國國建筑工業(yè)出出版社，2003年9月用鋼：型鋼+鋼筋（69+70）kg/m2上海希爾頓國國際酒店（n=43層，H=143m，1988）為何混凝土核心筒+鋼框架(ConcreteCoreTube+steelFrame)簡稱C+SF，能夠在我國國大量采用，主要原因是：核心筒幾乎承擔(dān)100%的水平作用（（風(fēng)、地震）），具有很大的抗推剛度，，容易滿足水平平側(cè)移限值，，設(shè)計無難度。因此，，混凝土和鋼鋼兩種結(jié)構(gòu)的的混合在強震震作用下的結(jié)構(gòu)性能表現(xiàn)，必須引引起結(jié)構(gòu)工程程師的嚴(yán)重關(guān)關(guān)注：強震后后，同一幢高高樓的兩種抗抗側(cè)力體系，，一個（混凝土核心筒筒剛度大，地震震力也大——第一道抗震防線）可可能成為建筑筑垃圾，一個個（鋼框架）能修復(fù)復(fù)（可持續(xù)發(fā)發(fā)展），如何何處理后事，值得深思！鋼柱N、M、u與H的關(guān)系No規(guī)范（程）抗側(cè)力體系非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度0.10g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g1規(guī)范[1]P.96全鋼a筒體300280260

240180b框架-中心支撐220200180150120P.48混凝土c框架-核心筒1501301009070當(dāng)房屋高度超過c項時，可采用鋼框架-混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)組成的抗側(cè)力體系，但此時的[H]不宜超過b、c兩項高度的平均值（詳見規(guī)范[1]P.213）。2規(guī)程[2]P.123混合鋼框架-RC核心筒210200160120100703規(guī)程[3]P.1全鋼框架-支撐（剪力墻板）260220200140各類筒體360300260180P.1混合鋼框架-混凝土核心筒220180100704規(guī)程[4]混合鋼框架-RC（RC·S）核心筒160120100--鋼框架-RC核心筒鋼框架-RC·S核心筒2102302002201801801201307070[1]中國建設(shè)部，，建筑抗震設(shè)計計規(guī)范（GB50011-2010），中國建筑筑工業(yè)出版社社，2010.[2]中國建設(shè)部，，高層建筑混凝凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010），中國建筑筑工業(yè)出版社社，2011年6月[3]中國建筑技術(shù)術(shù)研究院，高層民用建筑筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程（JGJ99-98），中國建筑筑工業(yè)出版社社，1998.[4]中國工程建設(shè)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會會，高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程程（CECS230:2008），2008表1我國規(guī)范（程）規(guī)定的的高層混合結(jié)構(gòu)的高度限值[H]我國用高層混合結(jié)構(gòu)盲目沖擊高層建筑高度度1廣州新中軸線的三大高層混合結(jié)構(gòu)——廣州電視塔、、西塔、東塔塔廣州電視塔西西塔（n=39，H=454m，不含天線146m，2009）（n=103，H=432m，2005）東塔（2015）是廣州最高的的高層混合結(jié)結(jié)構(gòu)，n=111,H=518.15m。設(shè)計:美國KPE建筑事務(wù)所奧雅納工程咨咨詢公司施工:中建鋼構(gòu)有限限公司總建筑面積50萬m2，總用鋼量16.8萬t（型鋼10.8萬t，鋼筋6.0萬t）。最厚鋼板t=130mm（鑄鋼件厚度度400mm）,最大鋼筋直徑徑d=40mm。混凝土用量20萬m3。2上海陸家嘴的三大高層混合結(jié)構(gòu)——金茂大廈、環(huán)環(huán)球中心、上上海中心黃埔江金茂大廈環(huán)球金融中心心（n=88層，H=421m，1999）（（n=101，H=492m，2007）核心筒內(nèi)縮后塔吊布置B3~57F57F~61F61F~79FM440D附著反向180度環(huán)球金融中心心上海中心是上海最高的的高層混合結(jié)結(jié)構(gòu)，H=580m。設(shè)計：美國Gensler公司總包：上海建工（（集團）總公公司總建筑面積57.4萬m2，鋼材總用量量10萬t，最厚鋼板t=140mm，最大鋼筋直直徑d=40mm。3深圳平安大廈平安大廈是深圳最高的的高層混合結(jié)結(jié)構(gòu)。由美國國KBF公司和CCDI悉地（深圳））國際設(shè)計公公司設(shè)計，中中建鋼構(gòu)有限限公司鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)施工?？偨ńㄖ娣e46萬m2（塔樓35萬m2），鋼材總用量10萬t——型鋼4.545萬t，鋼筋5.455萬t（塔樓4.2萬t）。最厚鋼板板t=150mm（鑄鋼件厚220mm），最大鋼筋直徑徑d=32mm。混凝土用量為27.8萬m3（其中樓蓋46萬m2×0.1m=4.6萬m3）。深圳平安大廈廈（n=118層，H=597m，不含天線63m）深圳平安大廈平面（n=118，H=597m）核心筒厚1500厚800翼柱建筑結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)(convensional)現(xiàn)代(modern)磚石結(jié)構(gòu)磚混結(jié)構(gòu)(n=1~6層)高層（聳）結(jié)構(gòu)

TallBuilding、HighRiseStructure

屋蓋結(jié)構(gòu)(RoofStructure)圬工結(jié)構(gòu),如水壩承重磚墻+木樓蓋或砼樓蓋混凝土（砼）鋼屋蓋形效結(jié)構(gòu)（軸力結(jié)構(gòu)）大跨度（L≥100m）屋蓋彎矩結(jié)構(gòu)中、小跨度RCPCSPS框架；框架-支撐（鋼板剪力墻）；框筒；巨型結(jié)構(gòu)；懸掛體系。剛性結(jié)構(gòu)-如網(wǎng)殼等柔性結(jié)構(gòu)-如索穹頂?shù)入s交結(jié)構(gòu)-如懸支穹頂?shù)葘嵏沽骸㈣旒?、張弦梁（一、二維）、格柵、網(wǎng)架、門式剛架等鋼筋混凝土（（RC）——ReinforcedConcrete；預(yù)應(yīng)力混凝凝土（PC）——PrestressedConcrete；鋼（S）——Steel；預(yù)應(yīng)力鋼（（PS）——PrestressedSteel（1）ST.C（2）RC.S（3）鋼梁+RC板組合結(jié)構(gòu)：鋼管砼結(jié)構(gòu)（Concrete-FilledsteelTubularStructure簡稱ST.C）鋼骨砼結(jié)構(gòu)(Steel-ReinforcedConcretestructure簡稱RC.S)鋼—砼組合樓蓋結(jié)構(gòu)（鋼梁+RC板）4結(jié)論①美國高層混合結(jié)構(gòu)構(gòu)“主要用于于非抗震設(shè)防區(qū)，，且不宜大于于150m”[1]；“1992年日本建了兩幢：H=78m和H=107m，但并未推廣廣”[1]。“1964年美國阿拉斯加地震震高層混合結(jié)結(jié)構(gòu)樓房，曾曾發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至倒塌”[6]。②可見，我國各地用400m~600m高層混合結(jié)構(gòu)形式來盲目沖擊高層建筑的高度:廣州maxH=518.15m、上海580m、深圳597m嚴(yán)重違背我國規(guī)范（程程）的高度限限值[H]，極其危險，且結(jié)構(gòu)也非非常笨重，施工艱難。質(zhì)疑我國超限專家如何評審?fù)ㄟ^？！[1]中國建設(shè)部，，建筑抗震設(shè)計計規(guī)范（GB50011-2010），中國建筑筑工業(yè)出版社社，2010.[2]中國建設(shè)部，，高層建筑混凝凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010），中國建筑筑工業(yè)出版社社，2011年6月[3]中國建筑技術(shù)術(shù)研究院，高層民用建筑筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程（JGJ99-98），中國建筑筑工業(yè)出版社社，1998.[4]中國工程建設(shè)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會會，高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程程（CECS230:2008），2008表2我國規(guī)范（程）規(guī)規(guī)定的高層混合結(jié)構(gòu)——RC核心筒+鋼框架的高度限值規(guī)范（程）8度抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度0.10g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g規(guī)范[1]18516514012095規(guī)程[2]210200

16012010070規(guī)程[3]22018010070規(guī)程[4]雙重160120100——非雙重21020018012070世界高層全鋼結(jié)構(gòu)前三名在美國隨著高度的增加，結(jié)構(gòu)方案也在變化，致使用鋼量在減少。西爾斯塔樓（1974，束筒）世界貿(mào)易中心心（1973，框筒）帝國大廈（1931，框架）H=443.179m，n=110416.966，110381，102用鋼161kg/m2186.6206現(xiàn)代全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的兩大特點點：①采用輕質(zhì)高強材料料；②采用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析方法法——結(jié)構(gòu)減震控制理論、結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論和預(yù)應(yīng)力理論[1][2]。美國居世界界前列的三個個著名高層全全鋼結(jié)構(gòu)建筑筑。[1]王仕統(tǒng)、薛素素鐸、關(guān)富玲玲、陳務(wù)軍、、姜正榮、石石開榮，現(xiàn)代屋蓋鋼結(jié)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)設(shè)計，中國工業(yè)出版社，2014年4月.[2]王仕統(tǒng)，大跨度空間鋼鋼結(jié)構(gòu)的概念念設(shè)計與結(jié)構(gòu)構(gòu)哲理（中國國工程程院工工程科科技論論壇第第39場特邀邀報告論論文集集《論大型型公共共建筑筑工程程建設(shè)設(shè)——問題與與建議議》，中國國建筑筑工業(yè)業(yè)出版版社，，2006年12月.工程名稱EmpireStateBuildingWorldTradeCenterSearsTower高度H(m)381416.966443.179結(jié)構(gòu)方案框架框筒束筒用鋼量(kg/m2)206186.6161這充分說說明高高層全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)輕量化化設(shè)計的的高科技技設(shè)計水水平。?？蛲玻苤啵迹?m+深梁l/h＜4）44條箱形形柱H型鋼柱柱箱形柱柱腹板框架剪力滯滯后效效應(yīng)(ShearLagEffect)翼緣框架西爾斯斯塔樓樓(1974)世界貿(mào)貿(mào)易中中心(1973)SearsTower（9個束筒）WorldTradeCenter（外框筒、內(nèi)框框架））密柱間間距1~3.5m工程名稱年代底層平面(m×m)總面積(萬m2)層數(shù)高度H(m)結(jié)構(gòu)方案型鋼+鋼筋總用鋼（萬t）混凝土用量（萬m3）用鋼量（kg/m2）全鋼結(jié)構(gòu)EmpirestateBuilding（帝國大廈）1931130×6044.35102381框架206WorldTradeCenter（世界貿(mào)易中心）197363.5×63.545110415.138南塔框筒8.34.5（樓板）186.6SearsTower（西爾斯塔）197468.55×68.55110443.179束筒161注：H=1250ft=1250×12×0.0254m=381m，H=1362ft=415.138m，H=1454ft=443.179m混合結(jié)構(gòu)東塔（廣州）201550111518.1510.8+6=16.820上海中心201457.4580平安大廈（深圳）2016351185974.545+4.2=8.74518.5美國高層全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)、中國高層混合結(jié)構(gòu)對比全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)輕量量化、、延性性好；；混合結(jié)構(gòu)核核心筒筒轉(zhuǎn)角角處加加型鋼鋼提高高延性性，笨笨重、、施工工艱難難。點評美國世世貿(mào)中中心（110層，H=416.966m，1973）1全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)—外框筒：：密密柱（柱距距l(xiāng)=1.01m＜4m）深梁（梁高高h(yuǎn)=1.32m＞l/4=1.01m/4=0.25m）內(nèi)框架（44條柱））箱形柱截面：：450mm××450m×（7.5mm~12.5mm）2風(fēng)壓：2.2kN/m2，大樓樓頂端端側(cè)移u=28cm，u/H=0.28/416.966=1/14893框筒3柱變1柱——柱截面面800××800，不設(shè)設(shè)轉(zhuǎn)換層層4每層桁架下弦，，裝被被動控控制（（阻尼器器）52001年9月11日（恐怖日日），波波音767客機先撞北樓、后撞南樓。飛飛機擊斷鋼柱進入入WorldTradeCenter。南樓、北樓1h后先后后倒塌。6在風(fēng)載載下的的頂關(guān)關(guān)側(cè)移移u/H=0.28/416.966=1/148912.57.5450mm45070.029.522028u/H=0.28/416.966=1/1489恐怖日日（2001年9月11日），，波音767客機擊斷鋼柱，，進入美國世世界貿(mào)貿(mào)易中中心(WorldTradeCenter，1973，紐約)。南樓、北樓1h后先后后倒塌。曼哈頓頓大橋橋全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)工程程設(shè)G為總用用鋼（（t），P為建筑筑總重重量（（t），則則結(jié)構(gòu)構(gòu)體系系的優(yōu)優(yōu)秀性性與G/P成反比[1]：優(yōu)秀設(shè)計：：G/P=0.2~0.3平庸設(shè)計：：=0.4~0.5拙劣設(shè)計：：=0.6~0.7[1]陸賜麟麟，用科學(xué)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)促進進鋼結(jié)結(jié)構(gòu)行行業(yè)健健康發(fā)發(fā)展，鋼結(jié)結(jié)構(gòu)與與建筑筑業(yè)，，2009年總19期[2]目擊者者指南南：美國，中國國旅游游出版版社，，2008全鋼結(jié)構(gòu)工程G/P世界貿(mào)易中心西爾斯塔8.41萬t/40萬t=0.214.83萬t/22.25萬t[2]=0.22

西爾斯斯塔世世界貿(mào)貿(mào)易中中心H=443.179mH=416.966m世界貿(mào)貿(mào)易中中心一號大樓——自由塔塔OneWorldTradeCenter（簡稱稱：1WTC)——FreedomTower為紀(jì)念念911事件,紐約當(dāng)當(dāng)局在在2003年在全全世界界范圍圍內(nèi)征征集世世貿(mào)中中心重重建方方案，，由DavidChilds和DanielLibeskind提出的的“自由塔塔”方案案成為為最終終的優(yōu)勝者者。并試試圖成成為紐約和美國的新標(biāo)志志。美國國也因因此希希望能能以此此延續(xù)續(xù)美國國在建建造摩摩天樓樓方面面先進且富有有創(chuàng)造力力的傳統(tǒng)，并將將最高等級級設(shè)計、、安全性性、質(zhì)量和科技結(jié)合在在這座座未來來世界界最高高的塔樓之之中。鋼管混混凝土土（ST.C）柱1776年獨立宣宣言：1776ft=541.325m，南塔1362ft=415.318mH=415.318m，天線線126.187m，總高高541.325m1776ft=541.325mH=1362ft=415.138m石油塔塔（RCPetronasTower)H=425m（馬來來西亞亞吉隆隆坡））核心筒筒厚：外筒壁：：30in=762mm——14in=356mm內(nèi)筒臂：：14in=358mm（不變變）混凝土土：80MPa—40MPa石油塔塔西西爾爾斯塔塔H=452mH=442m石油塔塔結(jié)構(gòu)平平面（三））結(jié)構(gòu)構(gòu)工程程師應(yīng)應(yīng)努力力實現(xiàn)現(xiàn)全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)文化化：①現(xiàn)現(xiàn)代全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計輕量化化，即實實現(xiàn)結(jié)構(gòu)哲哲理：少費多用——用最少的結(jié)構(gòu)構(gòu)提供供最大的結(jié)構(gòu)構(gòu)承載載力。。鋼結(jié)結(jié)構(gòu)行行業(yè)包包括設(shè)計與施工（制造造和安安裝）），輕盈的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)必必須從從設(shè)計開開始——設(shè)計是是龍頭。因此此，在在進行行現(xiàn)代代全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計時，，不是是簡單單地使用設(shè)計軟件，而必必須正正確選選擇結(jié)結(jié)構(gòu)方案和正確確估計計結(jié)構(gòu)構(gòu)和構(gòu)構(gòu)件截面高度，否則則，所所謂的的優(yōu)化是徒勞的。作作者認(rèn)認(rèn)為，，鋼結(jié)結(jié)構(gòu)用鋼量量是衡量量結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計優(yōu)劣的最重重要指指標(biāo)之一。不談用鋼量量多少少，狂熱追追求鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑筑亞洲洲第一高高、世界界第一跨跨是不科學(xué)學(xué)的。我我們要要永遠(yuǎn)遠(yuǎn)記住住一個個真理——設(shè)計是是硬道理，，硬設(shè)計就就沒有有道理理！②現(xiàn)現(xiàn)代代全鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)建建筑筑與與綠色色建建筑筑必須須掛掛鉤鉤———節(jié)材材與環(huán)保保。全全鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)最最能能實實現(xiàn)現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)化化：：鋼鋼構(gòu)構(gòu)件件制造造（焊焊接接））工廠廠化化，工地地高強強螺螺栓栓裝配配化化。世界界先進進國國家家鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)超超過過40%,日本本70%以上上，，我國國不到到3%，97%是混凝凝土土等結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。我我國國全鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)空間間巨巨大大，關(guān)關(guān)鍵鍵是是設(shè)計計水水平平。迪拜拜塔塔(n=160層，，辦辦公公49層））迪拜拜塔塔2004年開開工工，，原原定定2009年9月完完工工，，但但受受金金融融危危機機拖拖累累，，竣竣工工日日期期推推遲遲。。這這座座高高樓樓耗耗材材：：混混凝凝土土33萬m3、鋼鋼材材3.14萬t。樓內(nèi)內(nèi)設(shè)設(shè)57部電電梯梯，，包包括括最最高高時時速速v=64km/h=17.8m/s的世世界界最快快電電梯梯。H=1922呎（（RC）+712呎（（S）=585.826m+217.018m=802.844m迪拜拜塔塔創(chuàng)造造條件件要上上??！OK克服服困難難也要要上上??！OK中國國全鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計與施工工（設(shè)計計)（施工工）NoGood當(dāng)前前，，中中國國大大型型笨重重的建建筑筑鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)工工程程（（鳥巢巢、CCTV、深圳圳大大運運會會體體育育場場等））能能施施工工的的單單位位＜5%，施施工工單單位位＞95%靠邊邊站站。?！皠?chuàng)造造性性”破壞壞不能能再再進進行行下下去去了了。。板厚厚100~200mm珠江三角洲每個醫(yī)院（室）都可作斷肢再接手術(shù)我國大型鋼結(jié)構(gòu)工程：重型巨件起吊，現(xiàn)場厚鋼板焊接拼裝珠江三角洲斷肢多怪異鋼結(jié)構(gòu)的施工，反思鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平？軸線線①、⑧③③、⑥④④、⑤剖面面外框筒筒柱柱：：H型鋼鋼800×400。方方鋼鋼管管砼砼：：1300×1300～600×600內(nèi)框筒筒柱柱：：焊接接方鋼鋼管管砼砼1200×1200～600×600內(nèi)、、外外筒筒鋼梁梁、、伸臂臂桁架架（每每16層））鋼鋼構(gòu)構(gòu)件件：：H900×400樓蓋蓋：壓壓型型鋼鋼板板、、鋼鋼-砼組組合合樓樓蓋蓋臺北北國國際際金金融融中中心心大大廈廈[71]———鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)““筒中中筒筒”體體系系（風(fēng)風(fēng)速速42.5m/s，環(huán)環(huán)太太平平洋洋地震震帶帶）[71]謝紹紹松松、、甘甘錫錫澄澄、、王王正正雄雄，，臺北北國國際際金金融融中中心心101層摩摩天天大大樓樓之之結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)系系統(tǒng)統(tǒng)方方案案初初選選，臺臺灣灣：：土土木木技技術(shù)術(shù)，，1998年第第3期。。大廈廈底底層層平平面面（（內(nèi)內(nèi)、、外外筒筒柱柱距距3m）CCTV新電電視視塔塔（CCTVNewTower）2008年n=53H=234m工地地全全焊接接拼裝裝（鋼鋼板板厚厚maxt=130mm)SteelMaterials：14.2萬tmaxt=135mmQ345GJC=100mmQ390GJD=100mmQ420GJD3.326萬t=100mmQ460GJD2.363萬t用鋼鋼量量:14.2萬t/47萬m2=0.302t/m2（冠達達爾爾賀明明玄玄總工工提供供））美國國世世界界貿(mào)貿(mào)易易中中心心（WorldTradeCenter）1973年n=110H=416.966m工地地全全高強強螺螺栓栓連接接（鋼鋼板板厚厚7.5~22.5mm）yieldstrength:fy=700N/mm2（屈服強度））用鋼量:186.6kg/m2中國鋼結(jié)構(gòu)建筑世界獲獎，愚弄不少中國國專家世界高層層都市建建筑學(xué)會會（TheCouncilonTallBuildingsandUrbanHabitat，CTBUH）2013年“最佳高層層建筑獎獎”之央視大樓樓[1]。“最佳高高層建筑筑”的評評審標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計的的可持續(xù)元元素、創(chuàng)新科技技、美化和清潔城市市環(huán)境、提高城市與居居民生活品質(zhì)質(zhì)等。雷姆.庫哈斯和和奧勒.舍仁設(shè)計計師公布布CCTV方案時，，CCTV“側(cè)面S正面O”的奇特特扭曲造型瘋狂狂，人們們簡直不不敢相信信建筑還還可以這這么做。。CCTV是目前單單體用鋼鋼量最多的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)工程，，被中國國鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑專專家稱為為“世界級工程”。。以下數(shù)數(shù)字可謂謂驚人：：用鋼量14.2萬t，其中，，鋼柱最最重80t。懸臂（（67.165m~75.165m）重1.4萬t，鋼構(gòu)件件4.2萬多件，，壓型鋼鋼板29.6萬m2。高強螺螺栓95萬套，栓栓釘148萬套。評委會主主席JeanneGang：“CCTV是那種無法被復(fù)復(fù)制的建筑，，無論在在結(jié)構(gòu)意意義上，，還是在在無與倫比比的造型上上，它都都是一個個不可思議議的成就。。就如同同埃菲爾鐵鐵塔。”CCTV在世界其他地方獲準(zhǔn)建造的可可能性很小，因為不符合規(guī)范要求求，而中國很愿意嘗嘗試，這這也為千奇百怪怪的建筑設(shè)設(shè)計創(chuàng)造造了一種種非常寬松的氛圍。。[1]劉玉珠編編譯，世世界高層層都市建建筑學(xué)會會（CTBUH），2013年“最佳佳高層建建筑獎””揭曉，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)進展與與市場，，2013年第6期埃菲爾鐵鐵塔（鍛鐵鉚鉚接結(jié)構(gòu)構(gòu)，用鋼鋼0.73萬t）CCTV用鋼量302kg/m2（冠達爾爾賀明玄玄總工提提供）全鋼結(jié)構(gòu)——由型鋼、、鋼板、、鋼管混混凝土和和高強鋼鋼絲等不開裂構(gòu)件、并并通過焊縫、高強螺栓、鉚釘或銷軸等連接而而成的鋼結(jié)構(gòu)骨骨架。就具有綠綠色建筑筑的節(jié)材材特質(zhì)。。表1特質(zhì)比較現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)綠色建筑結(jié)構(gòu)哲理：少（費）多用——用最少的結(jié)構(gòu)提供最大的結(jié)構(gòu)承載力。最輕的結(jié)構(gòu)最短的工期最好的延性在建筑全壽命周期內(nèi)*，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材），保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適應(yīng)和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。[1]王仕統(tǒng)，，大跨度空空間鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的概概念設(shè)計計與結(jié)構(gòu)構(gòu)哲理（中國工工程院工工程科技技論壇《論大型公公共建筑筑工程建筑——問題與建建議》第39場特邀報報告），中國建筑筑工業(yè)出出版社，2006.[2]王仕統(tǒng)，，提高我國國全鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)效率率，實現(xiàn)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的三大大核心價價值，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)，2010年第9期*建筑全壽命周周期（BuildingLifeCycle）——從建筑物的的選址、設(shè)計、建造、使用、維護、拆拆除、處理廢廢棄建材（垃圾回收或二次能源再利利用）的的整個過程程。英國倫敦碗（2012）北京鳥巢（2008）8萬人，用用鋼1萬t8萬人，用用鋼5.24萬t建筑理念念：無序就是是藝術(shù)綠色奧運、科技奧運、人文奧運倫敦碗由五層結(jié)構(gòu)環(huán)環(huán)組成：：1天蓬支架環(huán)（舊鋼管）2裝飾圍護環(huán)（纖維布）3看臺面板環(huán)（低碳混凝土））4看臺支架環(huán)（舊鋼管）5地面看臺環(huán)（低碳混凝土））實景5層結(jié)構(gòu)環(huán)環(huán)地面看臺臺環(huán)倫敦碗——第30屆奧運會會主場館館，總用用鋼1萬t左右[149][150]，用鋼量量90kg/m2，2012效果圖剖面夜夜景景[149]薛素鐸、、李雄彥彥，2012倫敦奧運運場館結(jié)結(jié)構(gòu)體系系概述，工業(yè)建建筑，2012年增刊.[150]陸賜麟，，用科學(xué)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)促進進鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)行業(yè)健健康發(fā)展展，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)與建筑筑業(yè)，2009(19).a）原開合屋蓋蓋[1]梅季魁、、陸詩亮亮、羅鵬鵬，新世紀(jì)的的獻禮——2008年第29屆奧運會會主場館館：國家體體育場（（鳥巢）建筑概概念設(shè)計計國際競競賽方案案述評，第第三屆全全國現(xiàn)代代結(jié)構(gòu)工工程學(xué)術(shù)術(shù)研討會會，2003年《工業(yè)建筑筑》增刊。[2]王仕統(tǒng)，，大跨度空空間鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的概概念設(shè)計計與結(jié)構(gòu)構(gòu)哲理（中國工工程院工工程科技技論壇第第39場特邀報報告論文文集《論大型公公共建筑筑工程建建設(shè)———問題與建建議》，中國建建筑工業(yè)業(yè)出版社社，2006年12月[3]中國工程程建設(shè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)協(xié)會，門式剛架架輕型房房屋鋼結(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程（CECS102:2002），中國國計劃出出版社，，2003.[4]范重重、劉先先明、范范學(xué)偉、、胡天兵兵、王喆喆，國家體育育館鋼結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計中的優(yōu)優(yōu)化技術(shù)術(shù)，第五屆屆全國現(xiàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)構(gòu)工程學(xué)學(xué)術(shù)研討討會（工業(yè)建建筑，2005年增刊））建筑教授授評委對鳥巢方案的評價[1]：“從各位評評委各抒抒已見的的發(fā)言中中可以看看出主要要集中在在兩個方方向：一一是創(chuàng)意，二是經(jīng)濟合理理性（當(dāng)時用用鋼量1.1t/m2”。無序就是是藝術(shù)（野獸派派）專家贊成反對中國34外國51合計85鳥巢評委分配配b)次結(jié)構(gòu)：無序就是是藝術(shù)c)主結(jié)構(gòu):交叉門式式剛架結(jié)構(gòu)[2][3]鳥巢橢圓平面面：332.3m×297.3m中央開洞洞：185.3m×127.5m用鋼4.1875[4]~5.2萬t（實際用用鋼）即710~881㎏/㎡鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)包括括設(shè)計與施工（制造、、安裝）），輕盈的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)必須從從設(shè)計開始——設(shè)計是龍頭。因此，，在進行行現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計時，，不是簡簡單地使使用設(shè)計軟件件，而必須須正確選選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)方案和正確估估計結(jié)構(gòu)構(gòu)截面高度，否則，，所謂的的優(yōu)化設(shè)計是徒勞的。編者者認(rèn)為，，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的用鋼量是衡量結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)劣劣的最重要要指標(biāo)之一。不不談用鋼鋼量，狂熱追求亞洲洲第一高、世界第一跨是不科學(xué)的。為了實現(xiàn)現(xiàn)最簡潔結(jié)構(gòu)（非非復(fù)雜結(jié)結(jié)構(gòu)）就就是最好結(jié)構(gòu)的理理念，提高我國鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)效率率，實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)固固有的三大核心心價值——最輕的結(jié)構(gòu)、、最短的工期和和最好的延性。?；貧w建筑筑工程設(shè)設(shè)計的基基本原則則：實用、經(jīng)濟，在可能能條件下下注意美觀（邀請10名建筑、結(jié)構(gòu)和管理專家作報報告）主持人：陳肇元元院士（上午09：00~12：00）主持人：譚慶鏈鏈理事長長（下午14：00~17：30）特邀報告告工程科技技論壇我國大型型建筑工工程設(shè)計計的發(fā)展展方向主席臺一一排左起起：王宏宏、李世世俊、藍(lán)藍(lán)天天、鐘善善桐、鄧鄧志廣、、姚兵、、楊豪標(biāo)標(biāo)、王仕仕統(tǒng)、陳陳之泉、、麥廣欽欽、葉浩浩文、劉劉錫良沈祖炎院院士在大大會的主主題報告告《還鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)輕、快快、好、、省的本本來面目目》中指出““近年來來涌現(xiàn)的的與輕、快、、好、省省理念背道而馳的技術(shù)術(shù)現(xiàn)狀，令人擔(dān)擾”[12]。并嚴(yán)厲批批評了鳥巢、水立方、CCTV、深圳大運會會體育場、、合肥創(chuàng)新新展示館、廣州歌劇院院、海南國國際會展中中心等11個大型屋蓋蓋鋼結(jié)構(gòu)工工程。[12]沈祖炎，必須還鋼結(jié)結(jié)構(gòu)輕、快快、好、省省的本來面面目，《中國建設(shè)報報》連載，2011年3.14，4.11，4.25，5.9，5.30.中國建筑金金屬結(jié)構(gòu)協(xié)協(xié)會姚兵會長在大會上指指出：“合理用鋼，，并不是把把鋼結(jié)構(gòu)建建筑建成結(jié)結(jié)構(gòu)碉堡”[25]。[25]金石，鋼結(jié)構(gòu)熱現(xiàn)現(xiàn)象背后的的冷思考——影響中國——第二屆中國國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)高峰論論壇，鋼構(gòu)之窗窗，2011年第2期首屆全國鋼鋼結(jié)構(gòu)施工工技術(shù)交流流會在北京中苑苑賓館隆重重召開（2006年12月9~11日）會議最后一一天，代表表們還參觀觀了國家體育館館、國家游泳中中心、CCTV等重大工程程項目。怪異鋼結(jié)構(gòu)的艱難施工，反思鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平（特邀報告告）a）P-w曲線b）P-△H曲線索的幾何非非線性布拉格謝拉拉明劇場為何不少結(jié)構(gòu)師不樂意研究究采用屋蓋蓋形效結(jié)構(gòu)，具體體原因有四點：①由于現(xiàn)現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)業(yè)（設(shè)計、施施工）存在在：設(shè)計收費、施工收費和評獎機制，創(chuàng)新和節(jié)約用鋼都沒有好處——現(xiàn)階段機制制不鼓勵創(chuàng)新；②對索結(jié)構(gòu)來說，，在局部集集中荷載P作用下，會會產(chǎn)生“機構(gòu)性位移移”。處理柔性索邊界，也比處理剛性性邊界要困難得多；③大跨度度鋼屋蓋空空間結(jié)構(gòu)的的穩(wěn)定(Stability)和預(yù)應(yīng)力分析析是設(shè)計的難點；④某些文文獻模棱兩可的措詞、誤導(dǎo)。如規(guī)范［［10］第8、6、1條：“大跨度屋蓋蓋結(jié)構(gòu)系指指跨度≥60m的屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)，可采用用桁架、剛剛架或拱等等平面結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)架、、網(wǎng)殼、懸懸索結(jié)構(gòu)和和索膜結(jié)構(gòu)等空間結(jié)構(gòu)”；⑤結(jié)構(gòu)工工程師的學(xué)術(shù)魅力（力學(xué)、數(shù)數(shù)學(xué)功底，結(jié)構(gòu)理論與工程實踐）與人格魅力（獨立性、進取性和開放性）與世界先進國家有較大差距。[10]中國建設(shè)部部，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計計規(guī)范（GB50017-2003），中國計劃出出版社，2003年本文針對專專著[1]的理論提出出索網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)的近似解法，可用來分分析任意荷載作用下的橢圓底平面和菱形底平面雙曲曲拋物面索索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，，該法先用用級數(shù)將索索網(wǎng)結(jié)構(gòu)基基本方程展展開，然后后采用最小小二乘配點法求解，并通通過迭代過過程考慮非非線性項的的影響。算算例表明，，該近似解解法的計算算機程序能能滿足精度度要求。[1]鐘善桐、沈沈世釗，大跨度屋蓋蓋鋼結(jié)構(gòu)，中國建筑筑工業(yè)出版版社，1985年11月布拉格謝拉明劇場場馬鞍形索網(wǎng)網(wǎng)的變形協(xié)調(diào)方方程：承重索：穩(wěn)定索：[14]王仕統(tǒng)，雙曲拋物面面索網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)的近似計計算，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)學(xué)報，1992年6月第3期邊緣構(gòu)件NO混凝土（不均勻材料）鋼（勻質(zhì)材料）1抗壓高，抗拉低，脆性材料抗壓（拉）高，延性材料2強度問題實體構(gòu)件穩(wěn)定（屈曲）問題薄壁構(gòu)件3帶裂縫工作不開裂4公式幾乎100%由試驗得出（含回歸分析）理論公式多由力學(xué)原理推出5設(shè)計難點：延性設(shè)計防止脆性破壞（工地高強螺栓拼裝）6缺點自重大易銹蝕混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的特點美國、日本中國導(dǎo)師職稱講師以上（有博士學(xué)位）