學(xué)士畢業(yè)-現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的美學(xué)表現(xiàn)

題目：現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)研究院系：西南交通大學(xué)科技學(xué)院專業(yè)：建筑工程技術(shù)姓名：陳彥新指導(dǎo)老師：西南交通大學(xué)成人教育學(xué)院院系:西南交通大學(xué)科技學(xué)院專業(yè)：建筑工程技術(shù)年級(jí)：2009級(jí)學(xué)號(hào):20101982姓名：陳彥新論文題目：現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的美學(xué)表現(xiàn)研究指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)是否同意答辯過(guò)程分(滿分20)指導(dǎo)教師(簽章)評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)評(píng)閱人(簽章)成績(jī)答辯組組長(zhǎng)(簽章)年月日目錄第一章緒論………51.選題背景…………51.2課題研究的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用愈義…………71.2.1學(xué)術(shù)意義……………71.2.2實(shí)用意義……………81.3研究的內(nèi)容……………9第二章鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀………102.1鋼結(jié)構(gòu)建筑的歷史沿革……………………102.2鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀……………………122.3鋼結(jié)構(gòu)建筑面臨的問(wèn)題……………………12第三章現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)理論……………143.1材料的美學(xué)表現(xiàn)理論……………………143.1.1結(jié)構(gòu)鋼的種類和牌號(hào)…………143.1.2結(jié)構(gòu)鋼的物理性質(zhì)…………173.2節(jié)點(diǎn)的美學(xué)表現(xiàn)理論…………203.2.1鋼結(jié)構(gòu)的連接方式………203.2.2鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)與鋼結(jié)構(gòu)連接………………243.3構(gòu)件的美學(xué)表現(xiàn)理論…………263.3.1剛材與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件………26第四章現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)實(shí)踐………………314.1央視新大樓……………………314.2國(guó)家大劇院…………………33結(jié)論………………36參考文獻(xiàn)…………38致謝…………39摘要自1996年國(guó)家出臺(tái)鼓勵(lì)在建筑中用鋼的政策后,我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑已在建筑中占有很大份額,但是我國(guó)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)研究還遠(yuǎn)滯后于實(shí)際的需求。鋼材是加工制造鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本材料,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件是通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的有效連接建造鋼結(jié)構(gòu)建筑的基本單元。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件乃至鋼結(jié)構(gòu)建筑都是建立在建筑材料——鋼的基礎(chǔ)上的。因此為分析現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn),本文采用“化整為零”的方法把鋼結(jié)構(gòu)建筑劃分為材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件和體系四個(gè)方面,分別研究了這四個(gè)方面在鋼結(jié)構(gòu)建筑美學(xué)表現(xiàn)中的作用和特點(diǎn),進(jìn)而采用“化零為整”的方法得出現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)的一些結(jié)論。文章列舉了我國(guó)近期涌現(xiàn)出來(lái)的堪稱世界級(jí)的優(yōu)秀鋼結(jié)構(gòu)建筑作品：新央視大樓、國(guó)家大劇院、國(guó)家體育場(chǎng)等等,分別從材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件和體系四個(gè)方面詳細(xì)分析闡述了鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)理論在實(shí)際工程中的運(yùn)用和體現(xiàn)。本文最后列舉了作者多年設(shè)計(jì)工作中完成的一些鋼結(jié)構(gòu)建筑的工程實(shí)例,詳細(xì)闡明了在具體的工程設(shè)計(jì)中,鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)理論與工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中得到較好的應(yīng)用和展現(xiàn)。論文認(rèn)為,鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)是材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件和體系的共同作用的結(jié)果。鋼結(jié)構(gòu)建筑最能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合。從結(jié)構(gòu)工程師的角度,探討鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)方法,分析鋼結(jié)構(gòu)建筑所表現(xiàn)出來(lái)的理性和功能、結(jié)構(gòu)造型和建筑美學(xué)的統(tǒng)一性。關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)建筑、美學(xué)表現(xiàn)、材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件第一章緒論1.選題背景世界現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑正在創(chuàng)造著我們這個(gè)時(shí)代的建筑奇跡。從簡(jiǎn)潔規(guī)劃的“水立方”（圖1.1）到形態(tài)怪異的中央電視臺(tái)新大樓（圖1.2）從龐然粗狂的“鳥巢”（圖1.3）到法國(guó)美觀的埃菲爾鐵塔（圖1.4）世界現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑創(chuàng)造出了風(fēng)格各異、千姿百態(tài)的建筑形象。然而，我國(guó)在建筑中大面積應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的時(shí)間只有區(qū)區(qū)十幾年。其原因在新中國(guó)成立第一年我國(guó)鋼產(chǎn)量只有15.8萬(wàn)噸;新中國(guó)成立后，經(jīng)過(guò)第一個(gè)五計(jì)劃1957年鋼產(chǎn)量達(dá)到535.5萬(wàn)噸，此后由于在20世紀(jì)90年代以前我國(guó)的濟(jì)基礎(chǔ)較為薄弱以及鋼產(chǎn)量較低，所以國(guó)家一直限制在建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)[2]。到1996年我國(guó)鋼產(chǎn)量突破億噸大關(guān)，達(dá)到10124萬(wàn)噸，躍居世界第一位。為鼓勵(lì)建筑業(yè)使用鋼材，同年頒布的《中國(guó)建筑技術(shù)政策》(19%一2010)才制了合理利用鋼材和積極采用鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)政策，原國(guó)家建設(shè)部及原國(guó)家冶金工局也專門成立了建筑用鋼領(lǐng)導(dǎo)小組。至此，我國(guó)才在建筑中大面積應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)與之對(duì)應(yīng)的是，我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)中關(guān)于其美學(xué)表現(xiàn)的研究亦起步較晚建筑美的最高境界是體現(xiàn)人類的存在價(jià)值以及強(qiáng)化人類存在的根基，本質(zhì)上是棲居空間的藝術(shù)創(chuàng)造。當(dāng)代建筑美學(xué)思潮多元混雜，流派紛呈，莫衷一是且美學(xué)價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)迷失，人們感到無(wú)所適從。目前，我國(guó)大型的鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑設(shè)計(jì)主要呈現(xiàn)完全依賴外來(lái)建筑師或由中外建筑設(shè)計(jì)單位組成的聯(lián)合體共同設(shè)計(jì)，前述的中電視臺(tái)的新大樓的建筑方案采用由荷蘭大都會(huì)建筑事務(wù)所首席設(shè)計(jì)師庫(kù)哈斯擔(dān)綱的方案，2008年奧運(yùn)場(chǎng)館由瑞士赫爾佐格和德梅隆設(shè)計(jì)公司與中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院組成的聯(lián)合體設(shè)計(jì)。同樣地，我國(guó)當(dāng)前的鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)尚在吸收學(xué)習(xí)階段，而面對(duì)國(guó)外已有的紛繁復(fù)雜鋼鐵建筑形態(tài)往往難于取舍，更逞逞設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。究其原因，主要是缺乏對(duì)國(guó)外現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)建筑形式的歸納與學(xué)習(xí)，在標(biāo)新立異的心態(tài)慫恿下，混亂與拼湊的鋼結(jié)構(gòu)建筑形態(tài)也應(yīng)運(yùn)而生，這大大削弱了鋼結(jié)構(gòu)建筑所應(yīng)具有的魅力。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局最新數(shù)據(jù)顯示，2009年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量己達(dá)到5.6784億噸。尤其在2008年發(fā)生于美國(guó)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響下，全球的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)走低，為拉動(dòng)國(guó)家內(nèi)需，國(guó)務(wù)院撥款4萬(wàn)億用于基礎(chǔ)建設(shè)，這更為發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑提供了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。同時(shí)，擴(kuò)大的鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)占有率將會(huì)增加全國(guó)建筑用鋼總量，為我國(guó)建筑業(yè)、冶金業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)都有重要意義。改革開放30周年使我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，為鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供了廣闊的空間、奠定了雄厚的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。綜上所述，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)的應(yīng)用將呈現(xiàn)日益廣泛的局面，而我國(guó)當(dāng)前的鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)研究卻十分滯后于建筑設(shè)計(jì)的要求。因此，基于鋼結(jié)構(gòu)建筑的組成系統(tǒng)—材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件、體系四個(gè)方面研究我國(guó)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)不但具有學(xué)術(shù)意義，同樣具有實(shí)用意義。1.2課題研究的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用愈義1.2.1學(xué)術(shù)意義在人類奔騰不息的文明長(zhǎng)河中，建筑如實(shí)地記載了人類歷史發(fā)展的腳步。建筑不僅是人類遮風(fēng)蔽雨的物質(zhì)存在方式，而且也是人類高蹈的精神寓所，更是一門具有獨(dú)特魅力的藝術(shù)，它是人類精神、情感直接建構(gòu)與傳達(dá)的物態(tài)方式，是文化總體中不可或缺的重要組成部分。建筑是一門具有獨(dú)特魅力的藝術(shù)，主要是指由建筑材料和結(jié)構(gòu)營(yíng)造出來(lái)的建筑的美，即建筑美。關(guān)于建筑美的論述，古今中外有建樹者頗多。古羅馬軍事工程師維特魯威的《建筑十書》是建筑美學(xué)開山論著，是真正從建筑意義上提出建筑美的概念，提出了著名的、對(duì)今天仍有重要影響的“實(shí)用、堅(jiān)固、美觀”的建筑美學(xué)原則。1923年柯布西耶在其具有劃時(shí)代意義的《走向新建筑》中指出“在這個(gè)破舊立新的時(shí)代里，建筑學(xué)的第一要義，就是改變價(jià)值取向”，由于柯布西耶以犀利的文筆提出了“機(jī)器美學(xué)”的論斷—“住房是居住的機(jī)器”，因此他的這本著作被認(rèn)為是現(xiàn)代建筑美學(xué)對(duì)傳統(tǒng)美學(xué)的徹底革命。而20世紀(jì)美國(guó)得托伯特·哈姆林在其編著的((2O世紀(jì)建筑的功能與形式》的第二卷“構(gòu)圖原理”(中譯本《建筑形式美的原則》)中發(fā)掘了建筑美所必需的和起主導(dǎo)作用的形式美的規(guī)律:統(tǒng)一與變化;主與從;對(duì)比與微差;均衡與穩(wěn)定;比例與尺度;節(jié)奏與韻律等，這幾乎成為了建筑形式美學(xué)的金科玉律。在中國(guó)，建筑美的特征首先為“和諧美”，這是由于其深受中國(guó)傳統(tǒng)文化之濡染，是“天人合一”哲學(xué)思想在建筑藝術(shù)中的集中反映和體現(xiàn)[3l。建立在“天人合一”基礎(chǔ)之上的中國(guó)建筑藝術(shù)的和諧美，影響到營(yíng)造觀念的各個(gè)方面，指導(dǎo)著建筑的選址、規(guī)劃、布局和形制。其次，我國(guó)的建筑美的特征為“尚中”情節(jié)，其集中體現(xiàn)在對(duì)中軸線意識(shí)的強(qiáng)化和運(yùn)用。中軸線南北貫穿，建筑物左右對(duì)稱，秩序井然，表現(xiàn)了蔥郁清醒的現(xiàn)實(shí)理性精神，成為中國(guó)古代建筑文化的一大傳統(tǒng)。對(duì)此，梁思成有過(guò)高度的總結(jié):“以多座建筑合組而成之宮殿、官署、廟宇，乃至住宅，通常均取左右均齊之絕對(duì)整齊對(duì)稱之布局。庭院四周，繞以建筑物，庭院數(shù)目無(wú)定。其所最注重者，乃主要中線之成立。一切組織均根據(jù)中線以發(fā)展，其布置秩序均為左右分立，適于禮儀之莊嚴(yán)場(chǎng)合;公者如朝會(huì)大典，私者如婚喪喜慶之屬。此外，建筑美學(xué)還是一種重要的社會(huì)文化，是人類的理想與意志的外在體現(xiàn)，也是時(shí)代特征和地域文化的有機(jī)結(jié)合。同時(shí)，建筑美學(xué)也應(yīng)與社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展以及當(dāng)代科學(xué)技術(shù)水平密切相關(guān)?，F(xiàn)代建筑運(yùn)動(dòng)的代表人物柯布西耶(L.Cothusier)在《走向新建筑》一書中犀利地指出，“建筑形象應(yīng)該是新的，應(yīng)該具有時(shí)代性，同歷史的風(fēng)格迥然不同，因?yàn)槲覀兯幍臅r(shí)代不斷地創(chuàng)造并決定著自己的風(fēng)格”。因此，我國(guó)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)在我國(guó)當(dāng)前社會(huì)和歷史發(fā)展的大環(huán)境下，應(yīng)該跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，我們應(yīng)充分利用對(duì)技術(shù)的駕馭能力，使其在建筑的活動(dòng)中充分體現(xiàn)出來(lái)。因此，以國(guó)外近代以來(lái)鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合我國(guó)建筑美學(xué)的特征，基于鋼結(jié)構(gòu)建筑的組成系統(tǒng)一材料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件、體系四個(gè)方面構(gòu)建我國(guó)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)理論具有較高的學(xué)術(shù)和理論價(jià)值，并為人與自然和諧共生和可持續(xù)發(fā)展的建筑理論提供些許美學(xué)理論支撐。1.2.2實(shí)用意我國(guó)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑不乏一些超高層、超大跨的具有世界影響力的建筑，如許多建筑界專家都認(rèn)為，“鳥巢”不僅為2008年奧運(yùn)會(huì)樹立一座獨(dú)特的歷史性的標(biāo)志性建筑，而且在世界建筑發(fā)展史上也將具有開創(chuàng)性意義，將為21世紀(jì)的中國(guó)和世界建筑發(fā)展提供歷史見證;因此，探究我國(guó)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)的實(shí)用意義有：(l)繼承和發(fā)揚(yáng)我國(guó)傳統(tǒng)建筑的精髓，積極吸收世界建筑文化有益成分，充分體現(xiàn)當(dāng)代建筑的哲學(xué)和藝術(shù)精神，對(duì)古往今來(lái)人類所創(chuàng)造的一切優(yōu)秀審美文化進(jìn)行融合、總結(jié)和發(fā)展，形成具有我國(guó)特色的現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)手法，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑美的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn);(2)形成我國(guó)符合時(shí)代精神的大眾建筑審美意識(shí)，有助于正確處理“實(shí)用”、“經(jīng)濟(jì)”和“美觀””對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系，避免浪費(fèi)，引導(dǎo)健康的現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展理念和基本建設(shè)的正確走向，促進(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展;(3)對(duì)從事現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的建筑師而言，美學(xué)表現(xiàn)為其審美價(jià)值尺度的創(chuàng)作提供了技術(shù)和藝術(shù)保障，有助于建筑師把握美學(xué)理論，實(shí)現(xiàn)社會(huì)和個(gè)人價(jià)值;對(duì)城市經(jīng)營(yíng)和管理者而言，可以拓寬審美視野，賦予美的智慧啟迪;對(duì)社會(huì)而言，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)不僅可以引導(dǎo)人們對(duì)建筑的審美判斷與欣賞，而且提升人們的建筑審美水平，并產(chǎn)生認(rèn)同感，是人類認(rèn)識(shí)自身的重要途徑;(4)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的美學(xué)表現(xiàn)的探索將拓展新的美學(xué)理念，如分形美學(xué)、模糊美學(xué)思想和信息論美學(xué)、生態(tài)美學(xué)以及反形式美學(xué)等設(shè)計(jì)思想，豐富了建筑創(chuàng)作思維。貝幸銘曾曾指出:“我們不能能每有新建建筑都往外外看，中國(guó)國(guó)建筑的根根還在，還還可以發(fā)芽芽。當(dāng)然，只只尋歷史的的根是不夠夠的，還要要現(xiàn)代化。有有了好的根根可以插枝枝，把新的的東西，能能用的東西西，接到老老根上去?！?.3研究的內(nèi)內(nèi)容本文基于于鋼結(jié)構(gòu)建建筑的組成成系統(tǒng)一材材料、節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、構(gòu)件、體體系四個(gè)方方面，分別別研究材料料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)構(gòu)件、體系系在現(xiàn)代鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑的美學(xué)表表現(xiàn)中的特特點(diǎn)、作用用，以及在在建筑設(shè)計(jì)計(jì)中如何處處理好材料料、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)構(gòu)件、體系系四者的關(guān)關(guān)系以更好好地為現(xiàn)代代鋼結(jié)構(gòu)建建筑的美學(xué)學(xué)表現(xiàn)服務(wù)務(wù)。第二章鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑的發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀2.1鋼結(jié)構(gòu)建建筑的歷史史沿革公元前11世紀(jì)，一一位名叫馬馬庫(kù)斯.維特魯威威.波利奧(MareeusVii位uvluusPollllo))的羅馬人人寫了一部部最早記錄錄建筑演變變的典籍，在在這本著作作中作者認(rèn)認(rèn)為最早的的遮蔽物是是這樣建造造的:先豎立起起叉狀柱桿桿，再將靈靈活的小樹樹枝搭在其其間，然后后在墻面上上涂抹泥漿漿—這便是組組合構(gòu)筑物物最早的形形態(tài)，也是是人們熟知知的抹灰籬籬笆墻，它它在前工業(yè)業(yè)社會(huì)乃至至現(xiàn)在仍在在全世界廣廣泛使用[[4]。在在如上所述述的最早的的建筑物出出現(xiàn)之后，世世界各地分分別出現(xiàn)了了具有當(dāng)?shù)氐靥攸c(diǎn)的建建筑材料用用以建造房房屋:在中國(guó)和和日本，幾幾乎所有有有價(jià)值的建建筑物是以以木材為主主要的建筑筑材料;在歐洲，建建筑—與普通的的居民生活活住房不同同—所使用的的材料主要要是石材。薪土是是一種比木木材更為普普遍的建筑筑材料。經(jīng)經(jīng)過(guò)挖掘、夯夯實(shí)、晾曬曬以及烘烤烤等多種加加工工序，赫赫土制成了了世界上最最大量的建建筑產(chǎn)品，最最近大致估估計(jì)的數(shù)值值顯示目前前有將近11/3甚至至一半的人人群任然居居住在勃土土制成的房房屋中。鋼的出出現(xiàn)給建筑筑帶來(lái)了新新的生機(jī)。1720年，在Coalbrookdale亞伯拉罕·達(dá)貝爾用焦炭代替木炭在高爐中煉鐵，首次獲得了成功，確立了大量生產(chǎn)鐵的條件。由于攪煉工序的技術(shù)革新，到1784年，就有可能再次把焦炭用來(lái)使生鐵轉(zhuǎn)為熟鐵，這就降低了鑄鐵中的含鉛量。1855年亨利·貝斯麥(He刊卿Bessemer)發(fā)明了轉(zhuǎn)爐，1864年西門氏一馬丁(Siemens一Martin)法或平爐冶煉法問(wèn)世，隨即開始了軟鋼時(shí)代。鋼筋混混凝土作為為建筑材料料起源于11824年年英國(guó)人LLAsPddin獲得得波特蘭水水泥專利，而而18677年法國(guó)人人約瑟·莫尼爾首首先采用鋼鋼筋混凝土土而獲得專專利的殊榮榮開始，至至今還未滿滿150年的的歷史。鋼筋混混凝土自出出現(xiàn)后，就就因其造價(jià)價(jià)低廉而與與鋼形成了了強(qiáng)烈的競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)。在建建筑和結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)事事物所里，在在技術(shù)刊物物中，在會(huì)會(huì)議上，在在研究規(guī)劃劃的過(guò)程，以以及在大學(xué)學(xué)和技術(shù)院院校內(nèi)這種種競(jìng)爭(zhēng)打得得不亦樂(lè)乎乎。對(duì)于很很多建筑是是和工程師師，包括許許多在職業(yè)業(yè)或商務(wù)上上并非隸屬屬于建筑工工業(yè)某一行行業(yè)的人，要要在鋼材和和鋼筋混凝凝土之間二二者選一，長(zhǎng)長(zhǎng)期以來(lái)一一直是一個(gè)個(gè)基本的問(wèn)問(wèn)題，幾乎乎像是一件件有關(guān)良心心的事。然而，即即使如此鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑仍然以其其獨(dú)到的魅魅力被歷屆屆世博會(huì)所所青睞。11851年年英國(guó)為第第一屆世博博會(huì)(當(dāng)時(shí)正式式名稱為“萬(wàn)國(guó)工業(yè)業(yè)博覽會(huì)，’)在倫敦海海德公園內(nèi)內(nèi)建造了展展館建筑一一‘水晶宮，((圖2.1))，其共用用去鐵柱33300根根，鐵梁22300根根，玻璃99.3萬(wàn)平平方米，從從18500年8月到18551年5月，總共共施工不到到九個(gè)月時(shí)時(shí)間。水晶晶宮的圓拱拱式屋蓋，雖雖然沒(méi)有了了歌特式建建筑“刺破青天天愕未殘”的外部造造型，但是是，人們?nèi)匀匀荒軌驈膹哪橇_馬式式的半圓形形拱券上，感感受到一切切朝向上帝帝的宗教精精神，因?yàn)闉槟峭该鞯牡膱A拱式玻玻璃屋頂，更更便于人們們與上帝神神靈的溝通通;看一看空空曠直達(dá)透透明玻璃屋屋頂?shù)拇髲d廳，“一片晶瑩瑩，精彩眩眩目，高華華名貴，璀璀璨可觀”，仍然使使人回味起起中世紀(jì)教教堂的祈禱禱大廳;環(huán)繞大廳廳的柱廊，雖雖然失去了了古希臘柱柱式和古羅羅馬柱式的的風(fēng)采，但但是，人們們?nèi)耘f能夠夠感受到歐歐洲古典建建筑內(nèi)部空空間的宗教教氣氛;彩色玻璃璃幕墻上的的多彩圖案案，雖然沒(méi)沒(méi)有了歐洲洲古典主義義建筑的浮浮華雕塑，但但是卻也能能夠勾起人人們對(duì)歐洲洲古典建筑筑壁畫的遐遐想……這就是一一種文化的的精神，它它可以在古古典主義的的磚石藝術(shù)術(shù)中得到展展示，也可可以在現(xiàn)代代工業(yè)化材材料、工藝藝和設(shè)計(jì)中中得到體現(xiàn)現(xiàn)。而這些些建筑美及及其精神的的體現(xiàn)，主主要依賴于于英國(guó)園藝藝師J.帕克斯斯頓大膽采采用了新材材料—鋼材，大大膽按植物物園溫室和和鐵路站棚棚進(jìn)行了建建筑設(shè)計(jì)，其其意義除了了擯棄了古古典主義的的裝飾風(fēng)格格，還向人人們預(yù)示了了一種新的的建筑美學(xué)學(xué)質(zhì)量，是是以輕、光光、透、薄薄等特點(diǎn)開開辟建筑形形式新紀(jì)元元的紀(jì)念碑碑式建筑。圖2.118551年倫教世世博會(huì)一“水晶宮”2.2鋼鐵建造造的發(fā)展現(xiàn)現(xiàn)狀現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑筑呈現(xiàn)著剛剛的多樣化化及體系多多樣化的特特點(diǎn)從建筑用鋼方面面講，不但但有碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼、低低合金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼，還有焊焊接結(jié)構(gòu)耐耐火剛、高高耐候結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼、船體體用結(jié)構(gòu)鋼鋼等特殊用用途結(jié)構(gòu)剛剛，此外不不銹鋼也在在現(xiàn)代剛結(jié)結(jié)構(gòu)中廣泛泛應(yīng)用。從結(jié)構(gòu)體系方面面講，大跨跨度空間結(jié)結(jié)構(gòu)體系是是結(jié)構(gòu)方面面近50年來(lái)最最活躍的研研究領(lǐng)域，其其結(jié)構(gòu)形式式經(jīng)歷了由由傳統(tǒng)的梁梁肋體系、膜膜結(jié)構(gòu)體系系、析架體體系、薄殼殼空間體系系，到現(xiàn)代代的網(wǎng)架、霹霹殼、懸索索、懸掛((斜拉)、充氣結(jié)結(jié)構(gòu)、索膜膜結(jié)構(gòu)、各各種雜交結(jié)結(jié)構(gòu)、可伸伸展結(jié)構(gòu)、可可折疊結(jié)構(gòu)構(gòu)以及張拉拉集成結(jié)構(gòu)構(gòu)等。高層及超高層結(jié)結(jié)構(gòu)體系的的發(fā)展雖不不如大跨度度空間體系系的發(fā)展那那么活躍，但但也出現(xiàn)不不少新的體體系，從傳傳統(tǒng)的框架架結(jié)構(gòu)體系系、框架支支撐體系((框架一抗抗剪析架、框框架一剪、框框架一核心心筒等)到框筒結(jié)結(jié)構(gòu)體系((內(nèi)框筒、外外框筒、筒筒中筒、束束簡(jiǎn)等)、巨構(gòu)體體系(巨型析架架、巨型框框架等)以及蒙皮皮結(jié)構(gòu)體系系等。此外，由于新的的結(jié)構(gòu)體系系總是產(chǎn)生生新的建筑筑形式，從從西方建筑筑發(fā)展史可可以看出任任何一種結(jié)結(jié)構(gòu)體系與與基于此結(jié)結(jié)構(gòu)體系的的建筑形式式間的關(guān)系系都存在一一個(gè)如下所所示的演變變過(guò)程:結(jié)構(gòu)作為為建筑一結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生建建筑形式一一經(jīng)過(guò)裝飾飾的結(jié)構(gòu)一一結(jié)構(gòu)被接接受~結(jié)構(gòu)作為為裝飾物一一結(jié)構(gòu)被忽忽視。對(duì)于于鋼結(jié)構(gòu)的的建筑美學(xué)學(xué)表現(xiàn)，亦亦不出此列列。2.3鋼結(jié)構(gòu)建建筑面臨的的問(wèn)題鋼結(jié)構(gòu)建筑在當(dāng)當(dāng)代雖然呈呈現(xiàn)出了異異常繁榮的的景象，但但由于一些些特殊的原原因，尚存存在以下問(wèn)問(wèn)題:(1)在材料的美美學(xué)表現(xiàn)上上，過(guò)多依依賴于玻璃璃幕墻、石石材幕墻等等幕墻材料料，而忽略略了一些特特殊用途結(jié)結(jié)構(gòu)鋼和不不銹鋼在現(xiàn)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑中的的材料表現(xiàn)現(xiàn)所呈現(xiàn)效效果;(2)在節(jié)點(diǎn)的美美學(xué)表現(xiàn)上上，建筑師師對(duì)節(jié)點(diǎn)的的構(gòu)造關(guān)注注較多，對(duì)對(duì)節(jié)點(diǎn)與構(gòu)構(gòu)件的尺對(duì)對(duì)比，以及及在弱化節(jié)節(jié)點(diǎn)體量以以與構(gòu)件的的尺度相匹匹配上缺乏乏嘗試;此外，從從鋼結(jié)構(gòu)的的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成成的“點(diǎn)系”出發(fā)探討討鋼結(jié)構(gòu)節(jié)節(jié)點(diǎn)所表現(xiàn)現(xiàn)出的美學(xué)學(xué)缺乏深入入研究;(3)在構(gòu)件的美美學(xué)表現(xiàn)上上，建筑師師過(guò)多地傾傾向于構(gòu)件件形狀所表表現(xiàn)出來(lái)的的美學(xué)特征征，有時(shí)甚甚至不惜提提高結(jié)構(gòu)造造價(jià)的代價(jià)價(jià)增大結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的尺尺寸，有時(shí)時(shí)則不惜犧犧牲結(jié)構(gòu)安安全性采用用較為纖細(xì)細(xì)的構(gòu)件以以表現(xiàn)構(gòu)件件的力度美美;(4)在體系的美美學(xué)表現(xiàn)上上，單一的的結(jié)構(gòu)體系系或組合的的結(jié)構(gòu)體系系己不能滿滿足建族師師越來(lái)越高高的美學(xué)表表現(xiàn)欲望，如如何把各種種結(jié)構(gòu)體系系雜交或創(chuàng)創(chuàng)造出新的的結(jié)構(gòu)體系系，是擺在在當(dāng)代建筑筑師面前的的一個(gè)非常常重要的課課題。就我國(guó)而言，盡盡管改革開開放以來(lái)，我我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑創(chuàng)作作十分繁榮榮，不少優(yōu)優(yōu)秀作品相相繼問(wèn)世，但但應(yīng)該看到到，我們?cè)谠诓牧?、工工藝、設(shè)計(jì)計(jì)手段等方方面與世界界先進(jìn)水平平相比，還還存在著不不的差距，特特別是在建建筑設(shè)計(jì)技技術(shù)表現(xiàn)方方面，更是是一直處于于較為落后后的狀態(tài)。這這一方面是是由于我國(guó)國(guó)建筑創(chuàng)作作相對(duì)來(lái)說(shuō)說(shuō)受文化思思潮的影響響較大，體體現(xiàn)高科技技建筑材料料和新施工工工藝的應(yīng)應(yīng)用也較少少，許多建建筑形象流流于表面，缺缺少時(shí)代特特性，不免免令人為之之遺憾;另一個(gè)重重要的原因因是由于長(zhǎng)長(zhǎng)期以來(lái)，建建筑設(shè)計(jì)與與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)和設(shè)備設(shè)設(shè)計(jì)相脫節(jié)節(jié)，使得發(fā)發(fā)揮材料特特性的結(jié)構(gòu)構(gòu)表現(xiàn)變得得非常困難難。第三章現(xiàn)代鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑的美學(xué)表表現(xiàn)理論3.1材料的美美學(xué)表現(xiàn)理理論材料是影響建筑筑形式與風(fēng)風(fēng)格變革的的第一要素素。在漫長(zhǎng)的建筑發(fā)發(fā)展歷程中中，建筑的的形式與風(fēng)風(fēng)格的每一一次大的的的變遷，無(wú)無(wú)不伴隨著著相應(yīng)的材材料技術(shù)變變革?？梢娨姡牧系牡淖兏餆o(wú)疑疑是左右建建筑發(fā)展的的最根本因因素，會(huì)給給建筑的各各個(gè)層面帶帶來(lái)革新。建建筑師只有有掌握材料料的相關(guān)技技術(shù)、材料料的物理、化化學(xué)特性以以及它們的的制作工藝藝，才能隨隨心所欲的的使用它?，F(xiàn)現(xiàn)代建筑大大師密斯氣氣凡·德·羅在談到到材料對(duì)于于建筑的意意義時(shí)這樣樣說(shuō)到，“每一種材材料都有著著具體的自自己特征，如如果要使用用它，我們們就必須去去仔細(xì)理解解它…，這一點(diǎn)點(diǎn)對(duì)鋼材和和混凝土是是千真萬(wàn)確確的(木材、磚磚和石頭也也不例外))。我們必必須記住的的是任何建建筑依賴于于我們?nèi)绾魏稳ダ貌牟牧?，而不不是材料它它自己?huì)怎怎樣……。新的材材料不一定定就優(yōu)越。每每一種材料料只不過(guò)是是我們?cè)鯓訕尤ドa(chǎn)了了它……。我們必必須像對(duì)建建筑的功能能了解那樣樣去熟悉每每一種材料料”。密斯還還說(shuō):“只有通過(guò)過(guò)材料的特特性來(lái)提取取其精華時(shí)時(shí)，他們((建筑師)才能使對(duì)對(duì)比、節(jié)奏奏、平衡、比比例、尺度度等抽象因因素變?yōu)楝F(xiàn)現(xiàn)實(shí);這些因素素只有以適適當(dāng)?shù)姆绞绞皆谀切┎牟牧现斜憩F(xiàn)現(xiàn)出來(lái)，并并且與作用用在它們上上面的各種種力量取得得和諧時(shí)，這這些因素才才能存在”。由此可可見，對(duì)鋼鋼材特性的的準(zhǔn)確把握握，是建構(gòu)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)建建筑的美學(xué)學(xué)表現(xiàn)的基基石，建筑筑師只有進(jìn)進(jìn)一步探索索和豐富對(duì)對(duì)鋼材特性性的了解程程度，才有有在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑中實(shí)實(shí)現(xiàn)建筑美美的表現(xiàn)的的可能性。3.1.1結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的種類類和牌號(hào)對(duì)建筑師而言，為為了能完美美地表達(dá)鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑的美，合合理選擇實(shí)實(shí)現(xiàn)建筑美美的鋼材，其其不但要準(zhǔn)準(zhǔn)確把握鋼鋼材的特性性，還需要要熟悉鋼的的種類和牌牌號(hào)。鋼的種類是指按按表3.11所示的不不同分類方方法對(duì)鋼產(chǎn)產(chǎn)品(一般指鋼鋼錠)進(jìn)行分類類而得的鋼鋼的類別，每每一種分類類方法都把把鋼產(chǎn)品分分為若干種種類的鋼。鋼的牌號(hào)簡(jiǎn)稱鋼鋼號(hào)，是對(duì)對(duì)每一種具具體鋼產(chǎn)品品所取的名名稱，是人人們了解鋼鋼的一共同同語(yǔ)言。我我國(guó)現(xiàn)行國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鋼鐵產(chǎn)品牌牌號(hào)表示方方法》(GB/TT221一一20000)規(guī):鋼鐵產(chǎn)品品牌號(hào)的表表示，一般般采用漢語(yǔ)語(yǔ)拼音字母母，化學(xué)元元素符號(hào)和和阿拉伯?dāng)?shù)數(shù)字相結(jié)合合的方法表表示，即::(l))鋼號(hào)中化化學(xué)元素采采用國(guó)際化化學(xué)符號(hào)表表示，例如如Si，Mn，Cr……等?；旌虾舷⊥猎厮赜谩癛E”(或“Xi，’)表示。(2)產(chǎn)品名稱、用用途、冶煉煉和澆注方方法等，一一般采用漢漢語(yǔ)拼音的的縮寫字母母表示。(3)鋼中主要化化學(xué)元素含含量(%)采用阿阿拉伯?dāng)?shù)字字表示。需要指指出的是，對(duì)對(duì)于每一種種具體鋼產(chǎn)產(chǎn)品，表示示其種類的的牌號(hào)是不不同的鋼的的分類方法法的綜合體體現(xiàn)。例如如:Q2335AF鋼鋼是碳素鋼鋼、沸騰鋼鋼、普通鋼鋼、結(jié)構(gòu)鋼鋼。我國(guó)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)鋼鋼的國(guó)家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)有:《碳素結(jié)結(jié)構(gòu)鋼》((GB汀700一20066)和《低低合金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼))(GGB汀15911一20088)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素素結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T7OO一2006)包含的結(jié)構(gòu)鋼有4種，即Q195鋼、QZ巧鋼、Q235鋼和Q275鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服強(qiáng)度的字母、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等4個(gè)部分按順序組成。例如:Q235AF。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)中的符號(hào)含義為:Q一鋼的屈服強(qiáng)度度“屈”字漢語(yǔ)拼拼音首位字字母;A、B、C、D一分別為質(zhì)量等等級(jí)，由AA到D表示質(zhì)量量由低到高高。A級(jí)鋼只保保證抗拉強(qiáng)強(qiáng)度、屈服服強(qiáng)度、伸伸長(zhǎng)率凡，必必要時(shí)尚可可附加冷彎彎試驗(yàn)的要要求;B、C、D級(jí)鋼均保保證抗拉強(qiáng)強(qiáng)度、屈服服強(qiáng)度、伸伸長(zhǎng)率占55、冷彎和和沖擊韌性性等力學(xué)性性能;碳、硫、磷磷、硅和錳錳(A級(jí)鋼的碳碳、錳含量量可不作為為交貨條件件)等化學(xué)成成分的含量量必須符合合相關(guān)國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)規(guī)定。F一沸騰鋼“沸”字漢語(yǔ)拼拼音首位字字母;Z一鎮(zhèn)靜鋼“鎮(zhèn)”字漢語(yǔ)拼拼音首位字字母;TZ-‘特殊鎮(zhèn)鎮(zhèn)靜鋼“特鎮(zhèn)”兩字漢語(yǔ)語(yǔ)拼音首位位字母。在牌號(hào)組成表示示方法中，“Z’，、“TZ’，符號(hào)可可以省略國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《低合合金高強(qiáng)度度結(jié)構(gòu)鋼》(GB汀1591一2008)包含的結(jié)構(gòu)鋼有8種，即Q345鋼、QQ390鋼鋼、Q4220鋼、Q4660鋼、Q5000鋼、Q5550鋼、Q6220鋼、Q6990鋼。低合金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼的牌號(hào)由由代表屈服服強(qiáng)度的字字母、屈服服強(qiáng)度數(shù)值值、質(zhì)量等等級(jí)符號(hào)三個(gè)部分分按順序組組成。例如如:Q3445D。低低合金高強(qiáng)強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼鋼的牌號(hào)中中的符號(hào)含義為:Q一鋼的屈服強(qiáng)度度“屈”字漢語(yǔ)拼拼音首位字字母;345一屈服強(qiáng)強(qiáng)度數(shù)值，單單位MPaa。D一質(zhì)量等級(jí)為DD級(jí);當(dāng)需方要求鋼板板具有厚度度方向性能能時(shí)，則在在上述規(guī)定定的牌號(hào)后后加上代表表厚度方向向(Z向)性能級(jí)別別的符號(hào)，例例如:Q3345Dzzzs。對(duì)于上述12種種結(jié)構(gòu)鋼，我我國(guó)現(xiàn)行國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》((GB500017一一20033)中僅推推薦使用碳碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼Q2355和低合金金高強(qiáng)度結(jié)結(jié)構(gòu)鋼Q3345、Q3900和Q4200。除了上述的碳素素結(jié)構(gòu)鋼和和低合金高高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼作為建建筑材料用用在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑中外外，還有一一些特殊用用途結(jié)構(gòu)鋼鋼也可在鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑中使用，如如我國(guó)現(xiàn)行行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《焊接結(jié)結(jié)構(gòu)用耐候候鋼})((GB/TT41722一20000)中的Q2335NH鋼鋼、Q2995NH鋼鋼、Q3555NH鋼鋼和Q4660NH鋼鋼，((高耐候結(jié)結(jié)構(gòu)鋼)))(GB//T41771·20000)中的Q2995GNHH鋼、Q2995GNHHL鋼、Q3445GNHH鋼、Q3445GNHHL鋼和Q399OGNHH鋼以及((船體用結(jié)結(jié)構(gòu)鋼》((GB7112一20000)中的一一般強(qiáng)度鋼鋼和高強(qiáng)度度鋼。此外，不銹鋼作作為建筑材材料正日益益廣泛。使使用越來(lái)越越廣泛有著著多方面的的原因，其中包括對(duì)材料料更好的了了解、企圖圖更新某些些設(shè)計(jì)，設(shè)設(shè)想生產(chǎn)出出一種既耐耐久又無(wú)需需維護(hù)的結(jié)結(jié)構(gòu)材料等等。3.1.2結(jié)結(jié)構(gòu)鋼的物物理性質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼作作為建筑材材料，首先先是其具有有優(yōu)良的力力學(xué)性能。鋼鋼的力學(xué)性性能主要由由下列指標(biāo)衡量::(l))抗拉強(qiáng)度度認(rèn)):表示鋼鋼材斷裂前前所能承受受的最大應(yīng)應(yīng)力，是鋼鋼材抵抗脆脆性斷裂和和大量變形形后抗拉能能力的最大大指標(biāo);(2)屈屈服點(diǎn)鑄)):是衡量量鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的承載載能力和確確定其強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值的的重要指標(biāo)標(biāo)，設(shè)計(jì)中中常以其作作為鋼材強(qiáng)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)值;(3)屈強(qiáng)強(qiáng)比吠/壽):是衡量量鋼材延性性的標(biāo)志，通通常認(rèn)為當(dāng)當(dāng)其值大于于1.088時(shí)，鋼材材具有足夠夠的延性;;(4)伸長(zhǎng)長(zhǎng)率(6):是衡衡量鋼材塑塑性性能和和鋼材承受受巨大變形形時(shí)抵抗斷斷裂能力的的一個(gè)指標(biāo)標(biāo)，通常規(guī)規(guī)定65不得小小于10%%，此時(shí)認(rèn)認(rèn)為鋼材具具有足夠的的延性，其其中伸長(zhǎng)率率和試件標(biāo)標(biāo)距的長(zhǎng)短短有關(guān)，當(dāng)當(dāng)試件長(zhǎng)度度與試件直直徑之比為為5時(shí)，以占占5表示伸長(zhǎng)長(zhǎng)率;(5)冷彎彎性能:是衡量鋼鋼材的塑性性、焊接性性能和冷加加工性能的的一個(gè)綜合合性指標(biāo)，對(duì)對(duì)冷彎型鋼鋼而言，影影響更為直直接。(6)沖擊擊韌性:是衡量鋼鋼材抵抗脆脆性破壞的的一個(gè)指標(biāo)標(biāo)。除以上關(guān)關(guān)于結(jié)構(gòu)鋼鋼的力學(xué)性性能外，結(jié)結(jié)構(gòu)鋼還有有可焊性的的要求。鋼鋼的可焊性性是指焊接接鋼材在采采用一定的的焊接工藝藝方法、工工藝參數(shù)、焊焊接材料以以及結(jié)構(gòu)型型式等條件件下獲得優(yōu)優(yōu)質(zhì)焊接接接頭的難易易程度。用用同一種鋼鋼材，采用用不同的焊焊接方法或或焊接材料料，者在不不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)型式下，其其可焊性往往往差別很很大。結(jié)構(gòu)鋼的的物理性能能還表現(xiàn)在在其質(zhì)地和和色澤上。結(jié)結(jié)構(gòu)鋼質(zhì)硬硬而帶有銀銀白色的金金屬光澤而而過(guò)了不久久以后，鐵鐵和水中的的氧開始化化合，形成成氧化鐵，即即鐵銹。水水滴將變成成微紅色，鐵鐵銹則懸浮浮在水中。當(dāng)當(dāng)水滴蒸發(fā)發(fā)的時(shí)候，鐵鐵銹留在表表面上，形形成了微紅紅色的銹層層。這種結(jié)結(jié)構(gòu)鋼的表表面與大氣氣中的氧、水水分及其酸酸、堿、鹽鹽等物質(zhì)發(fā)發(fā)生化學(xué)作作用或電化化學(xué)作用后后的變色或或腐蝕稱為為銹蝕。鐵鐵銹是一種種松脆多孔孔的物質(zhì)((圖3.1))，它不能能保護(hù)里層層的鐵不被被銹蝕，因因此時(shí)間久久了，鋼鐵鐵制品就可可能銹蝕成成一堆無(wú)用用的廢品。尤尤其嚴(yán)重的的是，鋼鐵鐵在含有酸酸氣、氯氣氣的水蒸氣氣中，或接接觸電解質(zhì)質(zhì)溶液時(shí)，銹銹蝕得特別別快。據(jù)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，每年年世界上都都有幾千萬(wàn)萬(wàn)噸鋼鐵變變成了鐵銹銹，而鋼鐵鐵制品遭破破壞而引起起的停工減減產(chǎn)、產(chǎn)品品質(zhì)量下降降、環(huán)境污污染、危害害人體健康康，甚至造造成嚴(yán)重事事故的損失失是無(wú)法估估量的。所所以鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑的防防腐問(wèn)題一一直以來(lái)被被鋼結(jié)構(gòu)從從業(yè)人員倍倍加關(guān)注。圖3.1鐵銹圖片片當(dāng)溫度度升高時(shí)，結(jié)結(jié)構(gòu)鋼的屈屈服強(qiáng)度、抗抗拉強(qiáng)度和和剛度(彈性模量量)等均趨于于降低當(dāng)溫溫度在1550℃以下時(shí)，結(jié)結(jié)構(gòu)鋼的這這些力學(xué)性性能的變化化不大;當(dāng)溫度在在250℃左右時(shí)，鋼鋼材的抗拉拉強(qiáng)度反而而有較大的的提高，但但伸長(zhǎng)率和和沖擊韌性性變差，鋼鋼材在此溫溫度范圍內(nèi)內(nèi)呈脆性破破壞特征，這這種現(xiàn)象稱稱為“藍(lán)脆”(表面氧化化膜呈現(xiàn)藍(lán)藍(lán)色)當(dāng)溫度超超過(guò)3000℃、時(shí)，鋼鋼材的屈服服強(qiáng)度、抗抗拉強(qiáng)度和和彈性模量量開始顯著著下降，而而伸長(zhǎng)率明明顯增大，鋼鋼材產(chǎn)生徐徐變;當(dāng)溫度超超過(guò)4000℃時(shí)，鋼材材的強(qiáng)度和和彈性模量量都開始急急劇降低;;當(dāng)溫度達(dá)達(dá)到6000℃時(shí)其強(qiáng)度度幾乎完全全喪失。正是由于于結(jié)構(gòu)鋼較較容易發(fā)生生銹蝕以及及高溫對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)學(xué)性能的影影響較大，鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑中通常要要在構(gòu)件和和部件表面面涂刷防腐腐涂料和防防火涂料，圖圖3.2中深深色的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件為為涂刷了鋼鋼結(jié)構(gòu)防腐腐漆后的構(gòu)構(gòu)件，淺色色的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件為涂涂刷了鋼結(jié)結(jié)構(gòu)防火涂涂料的構(gòu)件件。由此可可見，結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的光亮亮的銀白色色色澤在鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑中一般是是被完全覆覆蓋了的。圖3.2鑰結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的防腐腐與防火焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)用耐候鋼鋼亦稱耐大大氣腐蝕鋼鋼，其生產(chǎn)產(chǎn)是在鋼中中加入少量量的合金元元素(Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、Ti、Zr、V等)，使其在在金屬基體體表面上形形成保護(hù)層層，以提高高鋼材的耐耐候性能，同同時(shí)保持鋼鋼材具有良良好的焊接接性能。高高耐候性結(jié)結(jié)構(gòu)鋼的生生產(chǎn)是在鋼鋼中加入少少量的合金金元素，如如Cu、P、Cr和Ni、Mo、Nb、Ti、Zr、V等，使其其在金屬基基體表面上上形成保護(hù)護(hù)層，以提提高鋼材的的耐候性能能。這類鋼鋼的耐候性性能比焊接接結(jié)構(gòu)用耐耐候鋼好，所所以稱作高高耐候性結(jié)結(jié)構(gòu)鋼。焊焊接結(jié)構(gòu)用用耐候鋼和和高耐候性性結(jié)構(gòu)鋼都都是特殊用用途結(jié)構(gòu)鋼鋼，其力學(xué)學(xué)性能基本本與對(duì)應(yīng)的的低合金高高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的類似似，但是通通過(guò)加入妮妮、鋁、磷磷、欽等耐耐候性元素素，使鋼鐵鐵材料在銹銹層和基體體之間形成成一層約550~1000卿厚的的致密且與與基體金屬屬粘附性好好的氧化物物層。這一一特殊致密密氧化層具具有穩(wěn)定、均均勻的自然然銹紅色。不銹鋼是在在鋼冶煉時(shí)時(shí)加入了112%以上上的鉻，從從而使表面面形成很薄薄的鉻膜，這這個(gè)膜隔離離開與鋼內(nèi)內(nèi)侵入的氧氧氣起耐腐腐蝕的作用用。所有的的金屬當(dāng)與與空氣中的的氧作用時(shí)時(shí)，在其表表面會(huì)形成成一層氧化化膜。在普普通鋼上形形成的氧化化物會(huì)繼續(xù)續(xù)氧化形成成生銹的表表面。但是是由于不銹銹鋼中含有有大于122%的鉻，因因此氧化層層的性質(zhì)發(fā)發(fā)生了改變變，可阻止止進(jìn)一步的的氧化，并并且如果氧氧化膜偶然然被去掉，新新的氧化膜膜又會(huì)形成成，繼續(xù)起起保護(hù)作用用。從加工性性能方面講講，含鉻不不銹鋼還集集機(jī)械強(qiáng)度度和高延伸伸性于一身身，易于部部件的加工工制造;從色澤方方面講，不不銹鋼的表表面可以是是高反射的的或是無(wú)光光澤的，光光面的、拋拋光的或壓壓花的，著著色的、彩彩色的或甚甚至是涂鉛鉛錫合金以以產(chǎn)生類似似于鉛的外外觀的。由于特殊殊用途結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼和不銹銹鋼的表面面不需要涂涂刷防腐漆漆和防火涂涂料，因此此給建筑師師在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑中表表現(xiàn)材料的的美學(xué)帶來(lái)來(lái)了福音。3.2節(jié)點(diǎn)的的美學(xué)表現(xiàn)現(xiàn)理論3.2.1鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的連接接方式從鋼結(jié)構(gòu)建建筑的連接接歷史來(lái)看看，連接方方法可分為為焊接連接接、鉚釘連連接、螺栓栓連接和輕輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)用的緊固固件連接等等(圖3.3))。(l)焊焊縫連接焊接連接接是現(xiàn)代鋼鋼結(jié)構(gòu)最主主要的連接接方法。其其優(yōu)點(diǎn)是::構(gòu)造簡(jiǎn)單單，任何形形式的構(gòu)件件都可直接接相連;用料經(jīng)濟(jì)濟(jì)，不削弱弱截面;制作加工工方便，可可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)化操作;;連接的密密閉性好，結(jié)結(jié)構(gòu)剛度大大。其缺點(diǎn)點(diǎn)是:在焊縫附附近的熱影影響區(qū)內(nèi)，鋼鋼材的金相相組織發(fā)生生改變，導(dǎo)導(dǎo)致局部材材質(zhì)變脆;;焊接殘余余應(yīng)力和殘殘余變形使使受壓構(gòu)件件承載力降降低;焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)對(duì)裂紋很很敏感，局局部裂紋一一旦發(fā)生，就就容易擴(kuò)展展到整體，低低溫冷脆問(wèn)問(wèn)題較為突突出。(2)鉚鉚釘連接鉚釘連接的制造造有熱鉚和和冷鉚二種種方法。熱熱鉚是由燒燒紅的釘坯坯插入構(gòu)件件的釘孔中中，用鉚釘釘槍或壓鉚鉚機(jī)鉚合而而成。冷鉚鉚是在常溫溫下鉚合而而成。在建建筑結(jié)構(gòu)中中一般都采采用熱鉚。如如蘭州的中中山橋(圖3.4))和上海的的外白渡橋橋(圖3.5))都是采用用熱鉚連接接的橋梁。鉚釘連接的質(zhì)量量和受力性性能與釘孔孔的制法有有很大關(guān)系系。釘孔的的制法分為為I、n兩類。I類孔是用用鉆模鉆成成，或先沖沖成較小的的孔，裝配配時(shí)再擴(kuò)鉆鉆而成，質(zhì)質(zhì)量較好。11類孔是沖成或不用鉆模鉆成，雖然制法簡(jiǎn)單，但構(gòu)件拼裝時(shí)釘孔不易對(duì)齊，故質(zhì)量較差。重要的結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用B類孔。鉚釘打打好后，釘釘桿由高溫溫逐漸冷卻卻而發(fā)生收收縮，但被被釘頭之間間的鋼板阻阻止住所以以釘桿中產(chǎn)產(chǎn)生了收縮縮拉應(yīng)力，對(duì)對(duì)鋼板則產(chǎn)產(chǎn)生壓縮系系緊力。這這種系緊力力使連接十十分緊密。當(dāng)當(dāng)構(gòu)件受剪剪力作用時(shí)時(shí)，鋼板接接觸面上產(chǎn)產(chǎn)生很大的的磨擦力，因因而能大大大提高連接接的工作性性能。鉚釘連接接由于構(gòu)造造復(fù)雜，費(fèi)費(fèi)鋼費(fèi)工，現(xiàn)現(xiàn)己很少采采用。但是是鉚釘連接接的塑性和和韌性較好好，傳力可可靠，質(zhì)量量易于檢查查，在一些些重型和直直接承受動(dòng)動(dòng)力荷載的的結(jié)構(gòu)中，有有時(shí)仍然采采用。(3)螺螺栓連接螺栓連接接分普通螺螺栓連接和和高強(qiáng)度螺螺栓連接兩兩種。1、普通通螺栓連接接普通螺栓栓分為A、B、C三級(jí)。A級(jí)與B級(jí)為精制制螺栓，CC級(jí)為粗制制螺栓。CC級(jí)螺栓材材料性能等等級(jí)為4..6級(jí)或4.88級(jí)。A、B級(jí)級(jí)精制螺栓栓是由毛坯坯在車床上上經(jīng)過(guò)切削削加工精制制而成。表表面光滑，尺尺寸準(zhǔn)確，螺螺桿直徑與與螺栓孔徑徑相同，但但螺桿直徑徑僅允許負(fù)負(fù)公差，螺螺栓孔直徑徑僅允許正正公差對(duì)成成孔質(zhì)量要要求高。由由于有較高高的精度，因因而受剪性性能好。但但制作和安安裝復(fù)雜，價(jià)價(jià)格較高，已已很少在鋼鋼結(jié)構(gòu)中采采用。C級(jí)螺栓栓由未經(jīng)加加工的圓鋼鋼壓制而成成。由于螺螺栓表面粗粗糙，一般般采用在單單個(gè)零件上上一次沖成成或不用鉆鉆模鉆成的的孔(n類孔)。螺栓孔孔的直徑比比螺栓桿的的直徑大11.5一3~。對(duì)于于采用C級(jí)螺栓的的連接，由由于螺桿與與栓孔之間間有較大的的間隙，受受剪力作用用時(shí)，將會(huì)會(huì)產(chǎn)生較大大的剪切滑滑移，連接接的變形大大。但安裝裝方便，且且能有效地地傳遞拉力力，故一般般可用于沿沿螺栓桿軸軸受拉的連連接中，以以及次要結(jié)結(jié)構(gòu)的抗剪剪連接或安安裝時(shí)的臨臨時(shí)固定。2、高高強(qiáng)度螺栓栓連接高強(qiáng)度度螺栓分大大六角頭型型(圖3.6aa)和扭剪剪型(圖3.6bb)兩種。安安裝時(shí)通過(guò)過(guò)特別的板板手，以較較大的扭矩矩上緊螺帽帽，使螺桿桿產(chǎn)生很大大的預(yù)拉力力。高強(qiáng)螺螺栓的預(yù)拉拉力把被連連接的部件件夾緊，使使部件的接接觸面間產(chǎn)產(chǎn)生很大的的磨擦力，外外力通過(guò)摩摩擦力來(lái)傳傳遞。這種種連接稱為為高強(qiáng)度螺螺栓摩擦型型連接。它它的優(yōu)點(diǎn)是是施工方便便，對(duì)構(gòu)件件的削弱較較小，可拆拆換，能承承受動(dòng)力荷荷載，耐疲疲勞，韌性性和塑性好好，包含了了普通螺栓栓和鉚釘連連接的各自自優(yōu)點(diǎn)，目目前己成為為代替鉚接接的優(yōu)良連連接形式。另另外，高強(qiáng)強(qiáng)度螺釘也也可同普通通螺栓一樣樣，允許接接觸面滑移移，依靠螺螺栓桿和螺螺栓孔之間間的承壓來(lái)來(lái)傳力。這這種連接稱稱為高強(qiáng)度度螺栓承壓壓型連接。摩擦型連接的栓栓孔直徑比比螺桿的公公稱直徑dd大1.5一2.Orrnrn;;承壓型連連接的栓孔孔直徑比螺螺桿的公稱稱直徑d大1.0一1.smmrn。摩摩擦型連接接的剪切變變形小，彈彈性性能好好，特別適適用于隨動(dòng)動(dòng)荷載的結(jié)結(jié)構(gòu)。承壓壓型連接的的承載力高高于摩擦型型，連接緊緊湊，但剪剪切變形大大，不得用用于承受動(dòng)動(dòng)力荷載的的結(jié)構(gòu)中。圖3.6高強(qiáng)度螺螺栓(4)緊固件連接接(輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu))在冷彎薄壁型鋼鋼結(jié)構(gòu)中經(jīng)經(jīng)常采用自自攻螺釘、鋼鋼拉鉚釘、射射釘?shù)葯C(jī)械械式緊固件件連接方式式(圖3.7))，主要用用于壓型鋼鋼板之間和和壓型鋼板板與冷彎型型鋼等支承承構(gòu)件之間間的連接。圖3.7輕剛結(jié)構(gòu)構(gòu)緊固件自攻螺釘有兩種種類型，一一類為一般般的自攻螺螺釘(圖3.7aa)，需先先行在被連連板件和構(gòu)構(gòu)件上鉆一一定大小的的孔后，再再用電動(dòng)板板子或扭力力板子將其其擰入連接接板的孔中中;一類為自自鉆自攻螺螺釘(圖3.7bb)，無(wú)需需預(yù)先鉆孔孔，可直接接用電動(dòng)板板子自行鉆鉆孔和攻入入被連板件件。拉鉚釘(圖3..7c)有有鋁材和鋼鋼材制作的的二類，為為防止電化化學(xué)反應(yīng)，輕輕鋼結(jié)構(gòu)均均采用鋼制制拉鉚釘。射射釘(圖3.7dd)由帶有有錐桿和固固定帽的桿桿身與下部部活動(dòng)帽組組成，靠射射釘槍的動(dòng)動(dòng)力將射釘釘穿過(guò)被連連板件打入入母材基體體中(見圖3.77d)。射射釘只用于于薄板與支支承構(gòu)件((如擦條、墻墻梁等)的連接。3.2.2剛剛結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與剛結(jié)構(gòu)構(gòu)連接鋼結(jié)構(gòu)節(jié)節(jié)點(diǎn)作為鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑的重要組組成部分，在在鋼結(jié)構(gòu)建建筑中發(fā)揮揮著極為關(guān)關(guān)鍵的作用用。鋼結(jié)構(gòu)的的節(jié)點(diǎn)通常常包含了被被連接構(gòu)件件(端部)、節(jié)點(diǎn)區(qū)區(qū)、連接件件或連接材材料(焊縫、螺螺栓、錨栓栓、緊固件件、拼接板板或其他部部件)等部分，因因此鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是指指將2個(gè)或2個(gè)以上鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件件連接起來(lái)來(lái)的部位，或或指鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件與基基礎(chǔ)或非結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件連連接的部位位。由此我我們可以看看出，鋼結(jié)結(jié)構(gòu)連接與與鋼結(jié)構(gòu)節(jié)節(jié)點(diǎn)是完全全不同的兩兩個(gè)概念，連連接是一種種形成構(gòu)件件連續(xù)化的的施工方式式，而節(jié)點(diǎn)點(diǎn)是包含連連接方式在在內(nèi)的一個(gè)個(gè)區(qū)域。故故對(duì)于因鋼鋼板長(zhǎng)度不不夠，將22塊鋼板采采用對(duì)接焊焊縫拼接而而產(chǎn)生的拼拼接處稱為為連接接頭頭;同樣地，對(duì)對(duì)于3塊鋼板用用焊縫連接接成為工字字形截面，腹腹板與翼緣緣的連接處處也不是我我們定義中中的節(jié)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的分類有有:(l)按結(jié)結(jié)構(gòu)體系區(qū)區(qū)分的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)形式①平面析析架節(jié)點(diǎn)，主主要有弦桿桿與腹桿的的連接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、析架與與柱(屋架與排排架柱、屋屋架與抗風(fēng)風(fēng)柱、墻柱柱)的連接節(jié)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然然，在平面面析架中也也存在著三三維節(jié)點(diǎn)，如如與水平支支撐和豎向向支撐連接接的節(jié)點(diǎn)，但但這種三維維節(jié)點(diǎn)仍可可做一些簡(jiǎn)簡(jiǎn)化而看做做平面節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。②空間析析架、網(wǎng)架架、網(wǎng)殼等等的節(jié)點(diǎn)，主主要有空間間析架桿件件間的連接接節(jié)點(diǎn)、交交叉精架((垂直相交交的平面管管析架)間的桿件件連接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、空間網(wǎng)網(wǎng)架或網(wǎng)殼殼桿件間的的連接節(jié)((圖3.8))。這些節(jié)節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)點(diǎn)是本身就就是三維節(jié)節(jié)點(diǎn)，如鑄鑄鋼節(jié)點(diǎn)、加加肋章的式式柱狀節(jié)點(diǎn)點(diǎn);但對(duì)于單單層網(wǎng)殼的的節(jié)點(diǎn)，在在一定條件件下可作為為平面節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處理。③框架結(jié)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，主主要有梁柱柱節(jié)點(diǎn)(圖3.9))、梁一柱柱一支撐節(jié)節(jié)點(diǎn)、柱腳腳節(jié)點(diǎn)。框框架結(jié)構(gòu)節(jié)節(jié)點(diǎn)既有平平面的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)方式也有有空間的節(jié)節(jié)點(diǎn)方式。(2)按桿桿件截面形形式區(qū)分的的節(jié)點(diǎn)形式式①鋼管連接接節(jié)點(diǎn)(全圓管桿桿件、全方方管或矩形形管桿件、方方圓鋼管桿桿件)。如直接接利用鋼管管本身的相相貫節(jié)點(diǎn)((圖3.100)、螺栓栓球節(jié)點(diǎn)((圖3.111)、焊接接球節(jié)點(diǎn)((圖3.122)、法蘭蘭節(jié)點(diǎn)等。②非鋼管桿桿件的連接接節(jié)點(diǎn)。③鋼管與非非鋼管的連連接節(jié)點(diǎn)。(3)按連接方式式區(qū)分的節(jié)節(jié)點(diǎn)形式，有有焊接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、螺栓連連接節(jié)點(diǎn)、栓栓焊混合節(jié)節(jié)點(diǎn)等。圖3.10鋼管相相貫節(jié)點(diǎn)(4)按材料類別別區(qū)分的節(jié)節(jié)點(diǎn)形式，有有鑄鋼節(jié)點(diǎn)點(diǎn)(圖3.133)、鍛鋼鋼節(jié)點(diǎn)(圖3.144)等。(5)按(5)按按構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)區(qū)分的節(jié)節(jié)點(diǎn)形式，有有板式節(jié)點(diǎn)點(diǎn)(析架)與端板式式節(jié)點(diǎn)(門架)、相貫節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與加勁式式節(jié)點(diǎn)(鋼管結(jié)構(gòu)構(gòu))、柱貫通通式節(jié)點(diǎn)和和隔板貫通通式節(jié)點(diǎn)((框架)。3.3構(gòu)件的美美學(xué)表現(xiàn)理理論3.3.1鋼材材與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件鋼材的種種類是指按按使用需求求把鋼產(chǎn)品品加工成一一定形狀的的鋼材后根根據(jù)鋼材的的形狀對(duì)其其進(jìn)行分類類而得的鋼鋼材的類別別。鋼材的的種類有鋼鋼軌、型鋼鋼、線材、帶帶鋼、中厚厚鋼板、薄薄鋼板、無(wú)無(wú)縫鋼管、接接縫鋼管等等，但不包包括由鋼錠錠直接鍛成成的鍛鋼件件及鋼絲、鋼鋼絲繩、鐵鐵絲等金屬屬制品。圖3.115給出了了常見的部部分熱軋型型材，圖33.16給給出了鋼結(jié)結(jié)構(gòu)建筑中中常用的冷冷成型的型型材[‘4]。無(wú)論論是熱軋型型材還是冷冷成型材，由由于其在不不同體系、類類型的建筑筑中使用不不同，因此此可以使得得建筑美得得表現(xiàn)靈活活而富有特特色，如HH型鋼的兩兩個(gè)主軸方方向的慣性性矩接近，使使構(gòu)件受力力更加合理理，目前HH型鋼已廣廣泛應(yīng)用于于高層建筑筑、輕型工工業(yè)廠房和和大型工業(yè)業(yè)廠房中，使使這些建筑筑簡(jiǎn)潔規(guī)整整而富有鋼鋼結(jié)構(gòu)的力力度美。雖然從鋼材的定定義我們了了解到了其其不包括由由鋼錠直接接鍛成的鍛鍛鋼件及鋼鋼絲、鋼絲絲繩、鐵絲絲等金屬制制品，但由由于新近發(fā)發(fā)展起來(lái)的的張弦梁結(jié)結(jié)構(gòu)(圖3.177)中因用用到柔性拉拉索，所以以本節(jié)也對(duì)對(duì)鋼索做一一簡(jiǎn)單介紹紹。圖3.15常見的的熱軋型鋼鋼鋼索這個(gè)術(shù)語(yǔ)常常常不加區(qū)區(qū)分地用來(lái)來(lái)指鋼絲、鋼鋼絞線、鋼鋼纜。鋼索索一般采用用強(qiáng)度鋼筋筋、鋼絲或或鋼絞線制制作。鋼索索種類主要要有如下幾幾種形式[[l5]((圖3.188):(l)平行鋼鋼筋索(2)平行鋼鋼絲索(3)鋼絞線線索(4)單股鋼鋼絞纜(5)封閉式式鋼纜鋼索在拉索索構(gòu)造中承承受拉力，鋼鋼索類型的的選擇取決決于要求的的力學(xué)特性性(彈性模量量、極限抗抗拉強(qiáng)度、耐耐久性等))，以及施施工和經(jīng)濟(jì)濟(jì)條件(安裝，錨錨具設(shè)計(jì)等等)。圖3.16冷成型型材圖3.17琶洲會(huì)展展中心圖圖3.188鑰索的種種類和構(gòu)造造前己述及，鋼材材的種類是是指按使用用需求把鋼鋼產(chǎn)品加工工成一定形形狀的鋼材材后根據(jù)鋼鋼材的形狀狀對(duì)其進(jìn)行行分類而得得的鋼材的的類別。鋼鋼材的種類類有鋼軌、型型鋼、材、帶帶鋼、中厚厚鋼板、薄薄鋼板、無(wú)無(wú)縫鋼管、接接縫鋼管等等，但不包包括由鋼錠錠直接鍛成成的鍛鋼件件及鋼絲、鋼鋼絲繩、鐵鐵絲等金屬屬制品。因因此，鋼材材是工業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品，對(duì)于于某具體鋼鋼材種類，其其具有一定定的長(zhǎng)度，橫橫截面具有有一定的厚厚度、高度度等幾何參參數(shù)的要求求。鋼材一般不可以以直接在施施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)進(jìn)行安裝，這這是因?yàn)闉闉榱吮ＷC形形成整體性性能好的結(jié)結(jié)構(gòu)，必須須在根據(jù)鋼鋼結(jié)構(gòu)受力力特點(diǎn)及建建筑美學(xué)表表現(xiàn)的要求求，對(duì)鋼材材進(jìn)行切割割、焊接、沖沖孔等加工工，形成可可以通過(guò)焊焊接、栓接接、鉚接等等連接方式式形成結(jié)構(gòu)構(gòu)整體的基基本構(gòu)件，而而后才能在在施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)安裝，所所以鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件是建建筑中的基基本構(gòu)件，它它來(lái)源于鋼鋼材，但從從建筑美學(xué)學(xué)表現(xiàn)的角角度來(lái)講卻卻高于鋼材材。圖3.19所示的弧弧形鋼梁是是在先對(duì)鋼鋼板這種鋼鋼材進(jìn)行切切割，形成成弧形鋼梁梁所需要的的翼緣和腹腹板的形狀狀，然后對(duì)對(duì)通過(guò)焊接接的方式把把翼緣板和和腹板焊接接而成，當(dāng)當(dāng)然為了進(jìn)進(jìn)一步與其其他鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件連接接，還需要要在圖中的的加勁肋上上沖出螺栓栓連接的螺螺栓孔。圖圖3.20所示的現(xiàn)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑中常常見的構(gòu)件件即圖3.21所示的格格構(gòu)式鋼柱柱同樣也是是在鋼材的的基礎(chǔ)上經(jīng)經(jīng)過(guò)上述的的加工、制制造后形成成的能夠變變現(xiàn)建筑美美學(xué)的基本本構(gòu)件。圖3.19弧形鋼鋼梁第四章現(xiàn)代鋼鋼結(jié)構(gòu)建筑筑的美學(xué)表表現(xiàn)實(shí)踐4.1央視新大大樓中央電視臺(tái)臺(tái)新臺(tái)址地地處北京市市朝陽(yáng)區(qū)東東三環(huán)中路路東，在北北京市中央央商務(wù)(cBD))區(qū)規(guī)劃范范圍內(nèi)。用用地面積118.7萬(wàn)萬(wàn)mZ，總建建筑面積約約55萬(wàn)mZ，包括括新的CCCTV主樓樓、電視文文化中心以以及服務(wù)樓樓三個(gè)單體體建筑。CCTV主主樓由塔11和塔2兩座塔樓樓、裙房及及基座組成成，地下33層，地上上總建筑面面積40萬(wàn)襯。塔塔樓1、2均呈雙向向6o傾斜，分分別為511層和44層，在在第37層(塔樓2為第30層)以上部分分用14層高的的L形懸臂結(jié)結(jié)構(gòu)連為一一體，因此此這棟別具具特色的建建筑不是二二維的漲滿滿天空的，而而是真正意意義上的三三維建筑。結(jié)結(jié)構(gòu)屋面高高度2344m，最大大懸挑長(zhǎng)度度75m。裙裙房為9層，與塔塔樓連為一一體(圖4.1))。圖4.1央視新大大樓從材料角度度分析，央央視新大樓樓的外筒結(jié)結(jié)構(gòu)大量采采用了高強(qiáng)強(qiáng)度鋼，如如牌號(hào)Q3390、Q4200以及Q4660，構(gòu)件件最大鋼板板厚1000Inlnn。雖然該該大樓竣工工后大部分分外筒結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件會(huì)被被玻璃幕所所覆蓋而遮遮擋，但還還是有部分分構(gòu)件會(huì)暴暴露在外((圖4.2))，這盡管管與鋼幕墻墻表現(xiàn)出的的金屬色澤澤及質(zhì)感的的力度相去去甚遠(yuǎn)，但但多多少少少也能從央央視新大樓樓的表皮肌肌理中體現(xiàn)現(xiàn)出些許的的材質(zhì)之美美。圖4.2央視新大大樓從節(jié)點(diǎn)角度度分析，由由于央視新新大樓采用用了斜梁斜斜柱的骨架架結(jié)構(gòu)體系系，斜交的的梁和柱較較難采用傳傳統(tǒng)鋼框架架結(jié)構(gòu)的梁梁柱節(jié)點(diǎn)形形式，而建建筑師提出出了“蝶形板節(jié)節(jié)點(diǎn)”不但有效效地解決了了傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)所不能實(shí)實(shí)現(xiàn)的連接接問(wèn)題，同同時(shí)也豐富富了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)節(jié)點(diǎn)形式式，為現(xiàn)代代鋼結(jié)構(gòu)建建筑的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)美學(xué)表現(xiàn)現(xiàn)開拓了新新思路(圖4.3))。圖4.3嫉形板節(jié)節(jié)點(diǎn)4.2國(guó)家大劇劇院國(guó)家大劇院工程程位于北京京市西城區(qū)區(qū)石碑胡同同4號(hào)，由法法國(guó)巴黎機(jī)機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)公公司著名建建筑師保羅羅·安德魯設(shè)設(shè)計(jì)，北京京城建集團(tuán)團(tuán)有限責(zé)任任公司、香香港建設(shè)(控股)有限公司司、上海建建工(集團(tuán))總公司聯(lián)聯(lián)合體承建建?？偨ㄖ娣e155，ooomm2，建筑總總高46288m。由南側(cè)側(cè)建筑、北北側(cè)建筑、中中心建筑三三部分組成成:南北側(cè)建建筑物均為為地下建筑筑，中心建建筑物為長(zhǎng)長(zhǎng)軸216..57m，短軸145..57m的橢球體體建筑(圖4.4)。圖4.4中國(guó)國(guó)家家大劇院從材料美學(xué)表現(xiàn)現(xiàn)角度分析析，國(guó)家大大劇院大廳廳裸露的立立柱既是承承重支撐的的功能柱，同同時(shí)也是觀觀賞的“藝術(shù)品”。該立柱柱采用的由由武鋼自主主研發(fā)的高高性能耐火火耐候建筑筑用鋼WGGJS1OOCZ是在在較低的碳碳含量基礎(chǔ)礎(chǔ)上，通過(guò)過(guò)加入多種種適量的合合金元素及及采取適當(dāng)當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工工藝，以達(dá)達(dá)到鋼板在在常溫及高高溫狀態(tài)下下強(qiáng)度和剛剛度的同時(shí)時(shí)，還保證證鋼具有優(yōu)優(yōu)良的韌性性、焊接性性和耐候性性從節(jié)點(diǎn)角度分析析，國(guó)家大大劇院既有有常用的鋼鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)形式(圖4.5))，以保證證結(jié)構(gòu)受力力安全可靠靠;也有開發(fā)發(fā)出的新型型節(jié)點(diǎn)(圖4.6))。這種新新型節(jié)點(diǎn)出出現(xiàn)在圓鋼鋼管截面與與工字型構(gòu)構(gòu)件的腹板板連接處，按按照鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)的傳傳統(tǒng)做法，該該節(jié)點(diǎn)形式式應(yīng)該采用用板式節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，即在工工字型構(gòu)件件的腹板上上焊接一塊塊節(jié)點(diǎn)板，再再在圓鋼管管截面上開開出該節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板能夠插插入的凹槽槽，把節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板插入該該凹槽后焊焊接即可。但但是在國(guó)家家大劇院中中，節(jié)點(diǎn)的的位置正好好在工字型型截面的節(jié)節(jié)點(diǎn)域處，是是受力非常常復(fù)雜的節(jié)節(jié)點(diǎn)局部，如如果再焊接接一塊節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板，勢(shì)必必影響該區(qū)區(qū)域的受力力，所以建建筑師開發(fā)發(fā)出了如圖圖4.6所示示的新型節(jié)節(jié)點(diǎn)。圖4.5傳統(tǒng)統(tǒng)節(jié)點(diǎn)圖4.6新型型節(jié)點(diǎn)該新型節(jié)點(diǎn)的開開發(fā)不僅具具有結(jié)構(gòu)受受力上非常常重要的意意義，在建建筑美學(xué)表表現(xiàn)中也意意義非凡。圖圖4.7所示示是國(guó)家大大劇院玻璃璃幕處的新新型節(jié)點(diǎn)，由由于玻璃幕幕是透明的的，所以國(guó)國(guó)家大劇院院建成后，這這些節(jié)點(diǎn)從從建筑外部部看是暴露露出來(lái)的，如如果采用傳傳統(tǒng)的板式式節(jié)點(diǎn)，勢(shì)勢(shì)必影響國(guó)國(guó)家大劇院院的美觀。而而新型節(jié)點(diǎn)點(diǎn)由于采用用了圖4..8所示的的連接件，有有效地把節(jié)節(jié)點(diǎn)本身的的體量控制制在了與圓圓鋼管截面面體量的一一致，同時(shí)時(shí)把節(jié)點(diǎn)的的體量消解解在構(gòu)件之之中，是從從節(jié)點(diǎn)自身身出發(fā)的“體”與從節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與構(gòu)件的的對(duì)比關(guān)系系產(chǎn)生的“點(diǎn)”來(lái)表現(xiàn)節(jié)節(jié)點(diǎn)美學(xué)的的絕佳實(shí)例例。同時(shí)，從從國(guó)家大劇劇院外部觀觀察到的由由諸多新型型節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)現(xiàn)出來(lái)的“點(diǎn)系”也表現(xiàn)出出了“點(diǎn)系”的韻律美美，形成了了國(guó)家大劇劇院獨(dú)特的的節(jié)點(diǎn)美學(xué)學(xué)特征。圖4.7玻璃幕處處的新型節(jié)節(jié)點(diǎn)圖4.8連接件從構(gòu)件件角度分析析，國(guó)家大大劇院的鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件件既有圓管管截面的直直線型構(gòu)件件，亦有字字鋼截面的的曲線形構(gòu)構(gòu)件(圖4.100)。直線線型構(gòu)件展展示出了力力流的“順暢”，曲線型型則以其優(yōu)優(yōu)美的線型型孕育著強(qiáng)強(qiáng)大的力量量，產(chǎn)生著著一躍而過(guò)過(guò)的力動(dòng)感感與跨越感感，在國(guó)家家大劇院主主體結(jié)構(gòu)中中的這種柔柔美的曲線線和筆直的的直線相結(jié)結(jié)合，呈現(xiàn)現(xiàn)出剛?cè)岵⒉?jì)，韻律律優(yōu)美的綽綽約豐姿。此此外，格構(gòu)構(gòu)化的處理理手法亦在在國(guó)家大劇劇院的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件中中表露無(wú)疑疑(圖4.100)。被格格構(gòu)化的主主體結(jié)構(gòu)的的構(gòu)件具有有強(qiáng)度好、剛剛度大、材材料省、自自重輕的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效果，同同時(shí)使得給給構(gòu)件產(chǎn)生生了簡(jiǎn)潔、輕輕盈、通透透、開放的的視覺(jué)效果果。圖4.10國(guó)家大大劇院主體體結(jié)構(gòu)的構(gòu)構(gòu)件從體積角角度分析，國(guó)國(guó)家大劇院院是大跨度度空間結(jié)構(gòu)構(gòu)，但卻有有別于傳統(tǒng)統(tǒng)的網(wǎng)格結(jié)結(jié)構(gòu)體系、索索膜結(jié)構(gòu)體體系以及管管析架結(jié)構(gòu)構(gòu)體系。從從國(guó)家大劇劇院的體型型及受力構(gòu)構(gòu)件的布置置方式來(lái)看看，其接近近于網(wǎng)格結(jié)結(jié)構(gòu)體系中中的網(wǎng)殼結(jié)結(jié)構(gòu)，但其其構(gòu)件采用用了圓管截截面積工字字型鋼截面面，這有別別于傳統(tǒng)的的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)構(gòu)大多采用用圓鋼管截截面的單一一形式，同同時(shí)國(guó)家大大劇院的節(jié)節(jié)點(diǎn)形式既既非焊接球球節(jié)點(diǎn)也非非螺栓球節(jié)節(jié)點(diǎn)，所以以看似是網(wǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)卻卻不是真正正的網(wǎng)殼結(jié)結(jié)構(gòu)。國(guó)家家大劇院的的結(jié)構(gòu)體系系的創(chuàng)作靈靈感取自網(wǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與與骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)體系兩者者的雜交，因因此是建筑筑師創(chuàng)造出出的新型結(jié)結(jié)構(gòu)體系。結(jié)論本文從鋼結(jié)結(jié)構(gòu)建筑的的材料、節(jié)節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件件和體系四四個(gè)方面分分別研究了了現(xiàn)代鋼結(jié)結(jié)構(gòu)建筑美美學(xué)表現(xiàn)的的特點(diǎn)和表表現(xiàn)手法，得得到了如下下結(jié)論:(1)由由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑的防防腐、防火火要求較高高，通常要要在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)節(jié)點(diǎn)和構(gòu)構(gòu)件上涂刷刷防腐漆和和防火涂料料，由此而而帶來(lái)的對(duì)對(duì)鋼這種合合金的色澤澤和質(zhì)地的的遮蔽造成成了建筑師師無(wú)法表現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)代鋼結(jié)結(jié)構(gòu)建筑的的材料美的的諸多遺憾憾。幸而不不銹鋼由于于可以有效效地阻止節(jié)節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件件的表面銹銹蝕，給建建筑師在建建筑設(shè)計(jì)中中需要利用用鋼的金屬屬色澤和質(zhì)質(zhì)地表現(xiàn)建建筑美帶來(lái)來(lái)的轉(zhuǎn)機(jī)，而而一些特殊殊結(jié)構(gòu)用鋼鋼由于也可可直接把鋼鋼的表面直直接暴露于于外界環(huán)境境之中，其其銹蝕而產(chǎn)產(chǎn)生的棕紅紅色既豐富富了建筑美美學(xué)表現(xiàn)中中對(duì)色澤的的要求，同同時(shí)又滿足足了美學(xué)表表現(xiàn)中對(duì)金金屬質(zhì)地的的飾材的需需求。(2)鋼鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)就其自身身而言，是是一個(gè)“體”;若把鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件看看做是一個(gè)個(gè)