鋼結(jié)構(gòu)：超高層大跨度特殊造型成發(fā)展方向

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談到建筑形式，尤其是以鋼結(jié)構(gòu)為代表作，人們或許會(huì)想到“鳥(niǎo)巢”、央視新臺(tái)址、銀泰中心……縱觀城市建設(shè)，但凡大而奇的建筑在建筑形式上無(wú)一例外地選擇了鋼結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)代設(shè)計(jì)師對(duì)其有了偏愛(ài)，是建設(shè)者鐘情于它？筆者日前來(lái)到央視新址工程，與中建三局鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)家歐陽(yáng)超進(jìn)行了交談。

　　中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑起步晚起點(diǎn)高

　　在沒(méi)有正式交談前，歐陽(yáng)超先向記者介紹了一則故事。在一個(gè)世紀(jì)以前，一場(chǎng)持續(xù)了3天3夜的大火幾乎將整個(gè)芝加哥化為灰燼。然而，美國(guó)人卻以此為契機(jī)，點(diǎn)燃了建筑藝術(shù)新的火炬。以玻璃和鋼鐵為材料的建筑物由此而遍及合眾國(guó)各大州，連一般連鎖店也成了鋼結(jié)構(gòu)……

　　據(jù)悉，直到20世紀(jì)80年代中期，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑還仍是“零”。也就在此時(shí)，較西方晚了幾十年的中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)施工，卻在一個(gè)很高的起點(diǎn)上，按很高的標(biāo)準(zhǔn)、很?chē)?yán)的要求，艱難起步，迅速發(fā)展。中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)施工的起始點(diǎn)可追溯到1984年，當(dāng)年中建三局中標(biāo)中國(guó)第一座鋼結(jié)構(gòu)大廈——深圳發(fā)展中心。在當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)施工主打砼結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)場(chǎng)上，鋼結(jié)構(gòu)施工卻是未開(kāi)墾的處女地。迅速掌握世界先進(jìn)的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接技術(shù)成了建設(shè)者完成該項(xiàng)工程手中的“金鋼鉆”。于是，該局10名焊工尖子?xùn)|渡扶桑學(xué)藝。日本川畸制鐵培訓(xùn)中心的專(zhuān)家在了解到他們大多只有初中文化時(shí)，便斷言“文化基礎(chǔ)扎實(shí)的也得學(xué)3到6個(gè)月，你們的合同學(xué)習(xí)期僅一個(gè)月，到時(shí)候能有三分之一合格就不錯(cuò)啦！”面對(duì)羞辱，10名中國(guó)焊工每天集中學(xué)習(xí)7個(gè)小時(shí)，課余飯后相互探討、切磋。30天后，這10名中國(guó)小伙順利結(jié)業(yè)。在隨后開(kāi)工的深圳發(fā)展中心大廈工程上，他們發(fā)揮了重要作用，從焊接130毫米厚度刷新從前110毫米紀(jì)錄，到35萬(wàn)延米焊縫經(jīng)超聲波及滋粉探傷檢查全部合格，再到98%的焊接達(dá)到美國(guó)最高（D級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)……中國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)施工從此便一發(fā)不可收拾！

　　大型公建用鋼結(jié)構(gòu)各具特色

　　歐陽(yáng)超說(shuō)：“鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)在比較流行，而且其造型和施工難度越來(lái)越高了，比如說(shuō)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)公共建筑具有代表性的央視新址工程、上海國(guó)際貿(mào)易中心、廣州電視塔以及國(guó)家體育場(chǎng)工程。“央視”新址工程既有高度還有難度，是對(duì)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)施工的一次挑戰(zhàn)，上海國(guó)際貿(mào)易中心是超高層建筑，廣州電視塔其本身的塔形結(jié)構(gòu)已是非常復(fù)雜，用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工就更加復(fù)雜，國(guó)家體育場(chǎng)則可稱(chēng)是造型奇異的代表作。”以“央視”為例，其具有傾斜（整體雙向傾斜6度）和雙挑（分別為70米和60米）結(jié)構(gòu)，且在雙挑的斜方向結(jié)構(gòu)在重力的作用下會(huì)有一定的下垂；該工程所用的鋼材級(jí)別較高，在一般的鋼結(jié)構(gòu)工程中使用的多為Q345D或Q390D，而“央視”工程則用了Q420D和Q460D，這在一般公共建筑中很少見(jiàn)，這就給鋼材的制作和焊接帶來(lái)了很多技術(shù)難度和要求；央視新址主樓由兩棟的塔樓組成，并由14層大懸臂結(jié)構(gòu)連接，形成一個(gè)巨大“門(mén)”字形。這一造型對(duì)傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)的挑戰(zhàn)令人望而生畏。懸臂在重力的作用下下垂，要求在施工過(guò)程中要進(jìn)行反變形，要求在鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中還需計(jì)算其預(yù)調(diào)值，這個(gè)值在以往公建中幾乎用不到；另外，工程的測(cè)量也是難題，由于結(jié)構(gòu)傾，致使其每一根柱要在高空中定位，若加上預(yù)調(diào)值其安裝的難度就會(huì)更大；隨著鋼材的級(jí)別提高，其厚度也增加到了135毫米，超長(zhǎng)超厚的鋼結(jié)構(gòu)焊接在央視工程中多達(dá)11個(gè)，目前已完成了7個(gè)。

　　歐陽(yáng)超還告訴筆者，像“鳥(niǎo)巢”工程其鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是空間曲線(xiàn)結(jié)構(gòu)，這樣就給鋼結(jié)構(gòu)的制作帶來(lái)更高要求，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)誤差，鋼結(jié)構(gòu)之間的焊接就很難對(duì)接順利，另外其焊接的工藝也相對(duì)要求得更加嚴(yán)格；銀泰中心工程比較常規(guī)，不是很復(fù)雜，其施工的最大難度是要在地面拼裝兩根39米長(zhǎng)的桁架，然后用塔吊吊裝。該工程分內(nèi)、處筒整體呈回字形的框架形式，內(nèi)筒由35根柱組成，主要為安裝高速電梯，這些柱子在施工中就要求其安裝和垂直度非常精確，否則在電梯安裝時(shí)會(huì)受影響。他說(shuō)，國(guó)貿(mào)三期、銀泰以及北電中心工程三者同屬于超高層，并采用諸如大跨度、超長(zhǎng)焊接等施工工藝?？梢哉f(shuō)，北京的大型公建用鋼結(jié)構(gòu)施工各具特色、各有難度。

　　超高層大跨度特殊造型是發(fā)展方向

　　歐陽(yáng)超指出，今后鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展方向應(yīng)該是超高層、大跨度和特殊造型三個(gè)方面。特殊造型以廣州電視塔和“央視”、“鳥(niǎo)巢”為代表，這些建筑的共同點(diǎn)是不可能采用混凝土施工。而目前如首都、武漢、白云機(jī)場(chǎng)以及一些現(xiàn)代化的火車(chē)站建筑形式也開(kāi)始向空間曲線(xiàn)相連，大跨度的方向發(fā)展，這樣的結(jié)構(gòu)只能由鋼結(jié)構(gòu)的形式來(lái)完成。另外，鋼材級(jí)別越來(lái)越高，鋼結(jié)構(gòu)建筑的用鋼量也越來(lái)越大。北電中心約4萬(wàn)噸、國(guó)貿(mào)三期約6萬(wàn)噸、“央視”約12萬(wàn)噸。