淺談我國(guó)高層混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第十四屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)質(zhì)疑我國(guó)高層混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2014月7月18-21日，天津大學(xué)）1中國(guó)高層混合結(jié)構(gòu)超限問(wèn)題。2中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑世界獲獎(jiǎng)問(wèn)題。3

全鋼結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)是中國(guó)結(jié)構(gòu)師的歷史使命國(guó)鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)資深專家

中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)資深專家中國(guó)高效預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)發(fā)展與推廣委員會(huì)委員廣東省鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)華南理工大學(xué)土木系教授空淡誤國(guó)實(shí)干興邦定義：高層混合結(jié)構(gòu)——由鋼、混凝土兩種抗側(cè)力體系組成的高層結(jié)構(gòu)。

上海金茂大廈（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(qiáng)鋼絲（鋼絞線）、鋼棒（簡(jiǎn)稱S）鋼管混凝土（Concrete-filledSteelTubular，簡(jiǎn)稱ST·C）鋼梁+壓型鋼板上現(xiàn)澆砼組合件（Steel-Concretecomposite，簡(jiǎn)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(jiǎn)稱RC）型鋼砼或鋼骨混凝土（Steel-ReinforcedConcrete，簡(jiǎn)稱RC·S）部分預(yù)應(yīng)力混凝土（PartialPrestressedConcrete，簡(jiǎn)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、葉列平，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第二版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012年8月經(jīng)典精品系列教材，高校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃推薦教材豎向混合框架結(jié)構(gòu)[104]

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RC(ReinforcedConcreteMember—Column)

orS(steelcolumn)RC·S(steelReinforcedConcreteColumn)orST·C(Concrete-filledsteelTubularColumn)RCBeam、RC·SBeam

or

SteelBeam混合框架——給計(jì)算分析帶來(lái)麻煩。

文獻(xiàn)[3]P.385：“對(duì)于混凝土核心筒-鋼框架混合結(jié)構(gòu)，在美國(guó)主要用于非抗震設(shè)防區(qū)，且認(rèn)為不宜大于150m。在日本，1992年建了兩幢，其高度分別為78m和107m，結(jié)合這兩項(xiàng)工程開展了一些研究，但并未推廣。據(jù)報(bào)道，日本規(guī)定采用這類體系要經(jīng)建筑中心評(píng)定和建設(shè)大臣批準(zhǔn)?！蔽墨I(xiàn)[98]P.5：“1964年美國(guó)阿拉斯加地震，采用‘混凝土芯筒-鋼框架’混合結(jié)構(gòu)的樓房，曾發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至倒塌。據(jù)此，美國(guó)工程界一些人士認(rèn)為，混合結(jié)構(gòu)不宜用于地震區(qū)的高樓。”文獻(xiàn)[3]P.385：“我國(guó)自20世紀(jì)80年代在當(dāng)時(shí)不設(shè)防的上海希爾頓酒店采用混合結(jié)構(gòu)以來(lái)，應(yīng)用較多，除大量應(yīng)用于7度和6度地區(qū)外，也用于8度地區(qū)。由于這種體系主要由混凝土核心筒承擔(dān)地震作用，鋼框架和混凝土筒的側(cè)向剛度差異較大，國(guó)內(nèi)對(duì)其抗震性能雖有一些研究，尚不夠完善”。[3]中國(guó)住建部，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010年8月[98]劉大海、楊翠如，高樓鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003年9月用鋼：型鋼+鋼筋（69+70）kg/m2

上海希爾頓國(guó)際酒店（n=43層，H=143m，1988）為何混凝土核心筒+鋼框架(ConcreteCoreTube+steelFrame)簡(jiǎn)稱C+SF，能夠在我國(guó)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，容易滿足水平側(cè)移限值，設(shè)計(jì)無(wú)難度。因此，混凝土和鋼兩種結(jié)構(gòu)的混合在強(qiáng)震作用下的結(jié)構(gòu)性能表現(xiàn)，必須引起結(jié)構(gòu)工程師的嚴(yán)重關(guān)注：強(qiáng)震后，同一幢高樓的兩種抗側(cè)力體系，一個(gè)（混凝土核心筒剛度大，地震力也大——第一道抗震防線）可能成為建筑垃圾，一個(gè)（鋼框架）能修復(fù)（可持續(xù)發(fā)展），如何處理后事，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(jì)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(guò)c項(xiàng)時(shí)，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(shí)的[H]不宜超過(guò)b、c兩項(xiàng)高度的平均值（詳見(jiàn)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(guó)建設(shè)部，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.[2]中國(guó)建設(shè)部，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2010），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011年6月[3]中國(guó)建筑技術(shù)研究院，高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ99-98），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.[4]中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)，高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程（CECS230:2008），2008表1我國(guó)規(guī)范（程）規(guī)定的高層混合結(jié)構(gòu)的高度限值[H]我國(guó)用高層混合結(jié)構(gòu)盲目沖擊高層建筑高度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、東塔廣州電視塔西塔（n=39，H=454m，不含天線146m，2009）（n=103，H=432m，2005）東塔（2015）是廣州最高的高層混合結(jié)構(gòu)，n=111,H=518.15m。設(shè)計(jì):美國(guó)KPE建筑事務(wù)所

奧雅納工程咨詢公司施工:中建鋼構(gòu)有限公司總建筑面積50萬(wàn)m2，總用鋼量16.8萬(wàn)t（型鋼10.8萬(wàn)t，鋼筋6.0萬(wàn)t）。最厚鋼板t=130mm（鑄鋼件厚度400mm）,最大鋼筋直徑d=40mm。混凝土用量20萬(wàn)m3。2上海陸家嘴的三大高層混合結(jié)構(gòu)——金茂大廈、環(huán)球球中心、上海中中心黃埔江金茂大廈環(huán)球金融中心（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)球金融中心上海中心是上海最高的高高層混合結(jié)構(gòu)，，H=580m。設(shè)計(jì)：美國(guó)Gensler公司總包：上海建工（集集團(tuán)）總公司總建筑面積57.4萬(wàn)m2，鋼材總用量10萬(wàn)t，最厚鋼板t=140mm，最大鋼筋直徑徑d=40mm。3深圳平安大廈平安大廈是深圳最高的高高層混合結(jié)構(gòu)。。由美國(guó)KBF公司和CCDI悉地（深圳）國(guó)國(guó)際設(shè)計(jì)公司設(shè)設(shè)計(jì)，中建鋼構(gòu)構(gòu)有限公司鋼結(jié)結(jié)構(gòu)施工?？偨ńㄖ娣e46萬(wàn)m2（塔樓35萬(wàn)m2），鋼材總用量10萬(wàn)t——型鋼4.545萬(wàn)t，鋼筋5.455萬(wàn)t（塔樓4.2萬(wàn)t）。最厚鋼板t=150mm（鑄鋼件厚220mm），最大鋼筋直徑d=32mm?；炷劣昧繛?7.8萬(wàn)m3（其中樓蓋46萬(wàn)m2×0.1m=4.6萬(wàn)m3）。深圳平安大廈（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?shí)腹梁、桁架、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)力混凝土土（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(jiǎn)稱ST.C）鋼骨砼結(jié)構(gòu)(Steel-ReinforcedConcretestructure簡(jiǎn)稱RC.S)鋼—砼組合樓蓋結(jié)構(gòu)（鋼梁+RC板）4結(jié)論①美國(guó)高層混合結(jié)構(gòu)““主要用于非抗震設(shè)防區(qū)，且且不宜大于150m”[1]；“1992年日本建了兩幢：H=78m和H=107m，但并未推廣””[1]。“1964年美國(guó)阿拉斯加地震高高層混合結(jié)構(gòu)樓樓房，曾發(fā)生嚴(yán)重破壞甚至倒塌”[6]。②可見(jiàn)，我國(guó)各地用400m~600m高層混合結(jié)構(gòu)形式來(lái)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(guó)規(guī)范（程））的高度限值[H]，極其危險(xiǎn)，且結(jié)構(gòu)也非常常笨重，施工艱難。質(zhì)疑我國(guó)超限專家如何評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)？！[1]中國(guó)建設(shè)部，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范（GB50011-2010），中國(guó)建筑工工業(yè)出版社，2010.[2]中國(guó)建設(shè)部，高層建筑混凝土土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程程（JGJ3-2010），中國(guó)建筑工工業(yè)出版社，2011年6月[3]中國(guó)建筑技術(shù)研研究院，高層民用建筑鋼鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程程（JGJ99-98），中國(guó)建筑工工業(yè)出版社，1998.[4]中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)，高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程（CECS230:2008），2008表2我國(guó)規(guī)范（程）規(guī)定定的高層混合結(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(jì)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(guó)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（1973，框筒）帝國(guó)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)的的兩大特點(diǎn)：①①采用輕質(zhì)高強(qiáng)材料；②采用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析方法——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(guó)居世界前前列的三個(gè)著名名高層全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑。[1]王仕統(tǒng)、薛素鐸鐸、關(guān)富玲、陳陳務(wù)軍、姜正榮榮、石開榮，現(xiàn)代屋蓋鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，中國(guó)工業(yè)出版社，2014年4月.[2]王仕統(tǒng)，大跨度空間鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)計(jì)與結(jié)構(gòu)哲理（中國(guó)工程院工工程科技論壇第第39場(chǎng)特邀報(bào)告論文集《論大型公共建筑筑工程建設(shè)——問(wèn)題與建議》，中國(guó)建筑工業(yè)業(yè)出版社，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(shuō)明高層全鋼結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的高科技設(shè)計(jì)水平。框筒（密柱柱距＜4m+深梁l/h＜4）44條箱形柱H型鋼柱箱形柱腹板框架剪力滯后效應(yīng)(ShearLagEffect)翼緣框架西爾斯塔樓(1974)世界貿(mào)易中心(1973)SearsTower（9個(gè)束筒）WorldTradeCenter（外框筒、內(nèi)框架）密柱間距1~3.5m工程名稱年代底層平面(m×m)總面積(萬(wàn)m2)層數(shù)高度H(m)結(jié)構(gòu)方案型鋼+鋼筋總用鋼（萬(wàn)t）混凝土用量（萬(wàn)m3）用鋼量（kg/m2）全鋼結(jié)構(gòu)EmpirestateBuilding（帝國(guó)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(guó)高層全鋼結(jié)構(gòu)、中國(guó)高層混合結(jié)構(gòu)對(duì)比全鋼結(jié)構(gòu)輕量化、、延性好；混合結(jié)構(gòu)核心筒轉(zhuǎn)角角處加型鋼提高高延性，笨重、、施工艱難。點(diǎn)評(píng)美國(guó)世貿(mào)中心（110層，H=416.966m，1973）1全鋼結(jié)構(gòu)—外框筒：密柱（柱距l(xiāng)=1.01m＜4m）深梁（梁高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，大樓頂端側(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(dòng)控控制（（阻尼器器）52001年9月11日（恐怖日日），波波音767客機(jī)先撞北樓、后撞南樓。飛飛機(jī)擊斷鋼柱進(jìn)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(jī)擊斷鋼柱，，進(jìn)入美國(guó)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(jì)：：G/P=0.2~0.3平庸設(shè)計(jì)：：=0.4~0.5拙劣設(shè)計(jì)：：=0.6~0.7[1]陸賜麟麟，用科學(xué)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)促進(jìn)進(jìn)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(guó)，中國(guó)國(guó)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(wàn)t/40萬(wàn)t=0.214.83萬(wàn)t/22.25萬(wàn)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(hào)大樓——自由塔塔OneWorldTradeCenter（簡(jiǎn)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(guó)的新標(biāo)志志。美國(guó)國(guó)也因因此希希望能能以此此延續(xù)續(xù)美國(guó)國(guó)在建建造摩摩天樓樓方面面先進(jìn)且富有有創(chuàng)造力力的傳統(tǒng)，并將將最高等級(jí)級(jí)設(shè)計(jì)、、安全性性、質(zhì)量和科技結(jié)合在在這座座未來(lái)來(lái)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(dú)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(lái)來(lái)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(shí)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(jì)計(jì)輕量化化，即實(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)哲哲理：少費(fèi)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(jì)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(jì)開開始——設(shè)計(jì)是是龍頭。因此此，在在進(jìn)行行現(xiàn)代代全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，，不是是簡(jiǎn)單單地使用設(shè)計(jì)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(jì)計(jì)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(jì)計(jì)優(yōu)劣的最重重要指指標(biāo)之一。不談?dòng)娩摿苛慷嗌偕?，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(gè)個(gè)真理——設(shè)計(jì)是是硬道理，，硬設(shè)計(jì)就就沒(méi)有有道理理?、诂F(xiàn)現(xiàn)代全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑筑與綠色建建筑必須掛掛鉤——節(jié)材與環(huán)保。全鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)最能能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)業(yè)化：：鋼構(gòu)構(gòu)件制造（焊接接）工廠化化，工地高強(qiáng)螺螺栓裝配化化。世界先進(jìn)國(guó)國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)超過(guò)過(guò)40%,日本70%以上，，我國(guó)不到3%，97%是混凝土土等結(jié)構(gòu)構(gòu)。我我國(guó)全鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)空間巨巨大，關(guān)鍵鍵是設(shè)計(jì)水水平。迪拜塔塔(n=160層，辦辦公49層）迪拜塔塔2004年開工工，原原定2009年9月完工工，但但受金金融危危機(jī)拖拖累，，竣工工日期期推遲遲。這這座高高樓耗耗材：：混凝凝土33萬(wàn)m3、鋼材材3.14萬(wàn)t。樓內(nèi)設(shè)設(shè)57部電梯梯，包包括最最高時(shí)時(shí)速v=64km/h=17.8m/s的世界最快電梯。H=1922呎（RC）+712呎（S）=585.826m+217.018m=802.844m迪拜塔創(chuàng)造條件要上！OK克服困難也要上！OK中國(guó)全鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工（設(shè)計(jì))（施工）NoGood當(dāng)前，中國(guó)國(guó)大型笨重的建筑鋼結(jié)結(jié)構(gòu)工程（（鳥巢、CCTV、深圳大運(yùn)會(huì)會(huì)體育場(chǎng)等）能施工工的單位＜5%，施工單位位＞95%靠邊站?！皠?chuàng)造性”破壞不能再進(jìn)行行下去了。。板厚100~200mm珠江三角洲每個(gè)醫(yī)院（室）都可作斷肢再接手術(shù)我國(guó)大型鋼結(jié)構(gòu)工程：重型巨件起吊，現(xiàn)場(chǎng)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(jì)水平？軸線①、⑧③③、⑥④④、⑤剖面外框筒柱：H型鋼800×400。方鋼管砼砼：1300×1300～600×600內(nèi)框筒柱：焊接方鋼管砼1200×1200～600×600內(nèi)、外筒鋼梁、伸臂桁架（每16層）鋼構(gòu)件件：H900×400樓蓋：壓型鋼板板、鋼-砼組合樓蓋蓋臺(tái)北國(guó)際金金融中心大大廈[71]——鋼結(jié)構(gòu)“筒中筒”體系（風(fēng)速42.5m/s，環(huán)太平洋洋地震帶）[71]謝紹松、甘甘錫澄、王王正雄，臺(tái)北國(guó)際金金融中心101層摩天大樓樓之結(jié)構(gòu)系系統(tǒng)方案初初選，臺(tái)灣：土土木技術(shù)，，1998年第3期。大廈底層平平面（內(nèi)、、外筒柱距距3m）CCTV新電視塔（CCTVNewTower）2008年n=53H=234m工地全焊接拼裝（鋼板厚maxt=130mm)SteelMaterials：14.2萬(wàn)tmaxt=135mmQ345GJC=100mmQ390GJD=100mmQ420GJD3.326萬(wàn)t=100mmQ460GJD2.363萬(wàn)t用鋼量:14.2萬(wàn)t/47萬(wàn)m2=0.302t/m2（冠達(dá)爾賀明玄總工提供）美國(guó)世界貿(mào)貿(mào)易中心（WorldTradeCenter）1973年n=110H=416.966m工地全高強(qiáng)螺栓連接（鋼板厚7.5~22.5mm）yieldstrength:fy=700N/mm2（屈服強(qiáng)度）用鋼量:186.6kg/m2中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑世界獲獎(jiǎng)，愚弄不少中國(guó)專家世界高層都都市建筑學(xué)學(xué)會(huì)（TheCouncilonTallBuildingsandUrbanHabitat，CTBUH）2013年“最佳高層建建筑獎(jiǎng)”之央視大樓[1]?！白罴迅邔訉咏ㄖ钡牡脑u(píng)審標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)的可持續(xù)元素素、創(chuàng)新科技、美化和清潔城市環(huán)境、提高城市與居民民生活品質(zhì)等。雷姆.庫(kù)哈斯和奧奧勒.舍仁設(shè)計(jì)師師公布CCTV方案時(shí)，CCTV“側(cè)面S正面O”的奇特扭曲造型瘋狂，，人們簡(jiǎn)直直不敢相信信建筑還可可以這么做做。CCTV是目前單體體用鋼量最多的鋼結(jié)構(gòu)工工程，被中中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑專家家稱為“世界級(jí)工程”。以以下數(shù)字可可謂驚人：：用鋼量14.2萬(wàn)t，其中，鋼鋼柱最重80t。懸臂（67.165m~75.165m）重1.4萬(wàn)t，鋼構(gòu)件4.2萬(wàn)多件，壓壓型鋼板29.6萬(wàn)m2。高強(qiáng)螺栓栓95萬(wàn)套，栓釘釘148萬(wàn)套。評(píng)委會(huì)主席席JeanneGang：“CCTV是那種無(wú)法被復(fù)制制的建筑，無(wú)無(wú)論在結(jié)構(gòu)構(gòu)意義上，，還是在無(wú)與倫比的造型上，，它都是一一個(gè)不可思議的成就。就就如同埃菲爾鐵塔塔?！盋CTV在世界其他地方獲準(zhǔn)建造的可能能性很小，因?yàn)椴环弦?guī)范要求，，而中國(guó)很愿意嘗試試，這也為為千奇百怪的建筑設(shè)計(jì)計(jì)創(chuàng)造了一一種非常寬松的氛圍。[1]劉玉珠編譯譯，世界高高層都市建建筑學(xué)會(huì)（（CTBUH），2013年“最佳高高層建筑獎(jiǎng)獎(jiǎng)”揭曉，鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)展與市場(chǎng)場(chǎng)，2013年第6期埃菲爾鐵塔塔（鍛鐵鉚接接結(jié)構(gòu)，用用鋼0.73萬(wàn)t）CCTV用鋼量302kg/m2（冠達(dá)爾賀賀明玄總工工提供）全鋼結(jié)構(gòu)——由型鋼、鋼鋼板、鋼管管混凝土和和高強(qiáng)鋼絲絲等不開裂構(gòu)件、并通通過(guò)焊縫、高強(qiáng)螺栓、鉚釘或銷軸等連接而成成的鋼結(jié)構(gòu)骨架架。就具有綠色色建筑的節(jié)節(jié)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(fèi)）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(hù)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)，大跨度空間間鋼結(jié)構(gòu)的的概念設(shè)計(jì)計(jì)與結(jié)構(gòu)哲哲理（中國(guó)工程程院工程科科技論壇《論大型公共共建筑工程建筑——問(wèn)題與建議議》第39場(chǎng)特邀報(bào)告告），中國(guó)建筑工工業(yè)出版社社，2006.[2]王仕統(tǒng)，提高我國(guó)全全鋼結(jié)構(gòu)的的結(jié)構(gòu)效率率，實(shí)現(xiàn)鋼鋼結(jié)構(gòu)的三三大核心價(jià)價(jià)值，鋼結(jié)構(gòu)，，2010年第9期*建筑全壽命周期期（BuildingLifeCycle）——從建筑物的選址、設(shè)計(jì)、建造、使用、維護(hù)、拆除除、處理廢棄棄建材（垃圾回收或二次能源再利用用）的整個(gè)過(guò)程。英國(guó)倫敦碗（2012）北京鳥巢（2008）8萬(wàn)人，用鋼鋼1萬(wàn)t8萬(wàn)人，用鋼鋼5.24萬(wàn)t建筑理念：：無(wú)序就是藝藝術(shù)綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)倫敦碗由五層結(jié)構(gòu)環(huán)組組成：1天蓬支架環(huán)（舊鋼管）2裝飾圍護(hù)環(huán)（纖維布）3看臺(tái)面板環(huán)（低碳混凝土）4看臺(tái)支架環(huán)（舊鋼管）5地面看臺(tái)環(huán)（低碳混凝土）實(shí)景5層結(jié)構(gòu)環(huán)地面看臺(tái)環(huán)環(huán)倫敦碗——第30屆奧運(yùn)會(huì)主主場(chǎng)館，總總用鋼1萬(wàn)t左右[149][150]，用鋼量90kg/m2，2012效果圖剖面夜夜景[149]薛素鐸、李李雄彥，2012倫敦奧運(yùn)場(chǎng)場(chǎng)館結(jié)構(gòu)體體系概述，工業(yè)建筑筑，2012年增刊.[150]陸賜麟，用科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)促進(jìn)鋼結(jié)結(jié)構(gòu)行業(yè)健健康發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)與與建筑業(yè)，，2009(19).a）原開合屋蓋[1]梅季魁、陸陸詩(shī)亮、羅羅鵬，新世紀(jì)的獻(xiàn)獻(xiàn)禮——2008年第29屆奧運(yùn)會(huì)主主場(chǎng)館：國(guó)家體育育場(chǎng)（鳥巢）建筑概念念設(shè)計(jì)國(guó)際際競(jìng)賽方案案述評(píng)，第三三屆全國(guó)現(xiàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工工程學(xué)術(shù)研研討會(huì)，2003年《工業(yè)建筑》增刊。[2]王仕統(tǒng)，大跨度空間間鋼結(jié)構(gòu)的的概念設(shè)計(jì)計(jì)與結(jié)構(gòu)哲哲理（中國(guó)工程程院工程科科技論壇第第39場(chǎng)特邀報(bào)告告論文集《論大型公共共建筑工程程建設(shè)———問(wèn)題與建議議》，中國(guó)建筑筑工業(yè)出版版社，2006年12月[3]中國(guó)工程建建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化化協(xié)會(huì)，門式剛架輕輕型房屋鋼鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程（CECS102:2002），中國(guó)計(jì)計(jì)劃出版社社，2003.[4]范重、、劉先明、、范學(xué)偉、、胡天兵、、王喆，，國(guó)家體育館館鋼結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)中的優(yōu)優(yōu)化技術(shù)，第五屆全全國(guó)現(xiàn)代結(jié)結(jié)構(gòu)工程學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)（工業(yè)建筑筑，2005年增刊）建筑教授評(píng)評(píng)委對(duì)鳥巢方案的評(píng)價(jià)[1]：“從各位評(píng)委委各抒已見(jiàn)見(jiàn)的發(fā)言中中可以看出出主要集中中在兩個(gè)方方向：一是是創(chuàng)意，二是經(jīng)濟(jì)合理性性（當(dāng)時(shí)用鋼鋼量1.1t/m2”。無(wú)序就是藝藝術(shù)（野獸派））專家贊成反對(duì)中國(guó)34外國(guó)51合計(jì)85鳥巢評(píng)委分配b)次結(jié)構(gòu)：無(wú)序就是藝藝術(shù)c)主結(jié)構(gòu):交叉門式剛剛架結(jié)構(gòu)[2][3]鳥巢橢圓平面：332.3m×297.3m中央開洞：185.3m×127.5m用鋼4.1875[4]~5.2萬(wàn)t（實(shí)際用鋼））即710~881㎏/㎡鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)包括設(shè)計(jì)與施工（制造、安裝裝），輕盈的鋼結(jié)構(gòu)必須須從設(shè)計(jì)開始——設(shè)計(jì)是龍頭。因此，在進(jìn)進(jìn)行現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，不是簡(jiǎn)單單地使用設(shè)計(jì)軟件，而必須正確確選擇結(jié)構(gòu)方案和正確估計(jì)結(jié)結(jié)構(gòu)截面高度，否則，所謂謂的優(yōu)化設(shè)計(jì)是徒勞的。編者認(rèn)為為，鋼結(jié)構(gòu)的的用鋼量是衡量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的最重要指標(biāo)之一。不談?dòng)糜娩摿?，狂熱追求亞洲第一高、世界第一跨是不科學(xué)的。為了實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)潔結(jié)構(gòu)（非復(fù)雜雜結(jié)構(gòu)）就是是最好結(jié)構(gòu)的理念，，提高我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的的結(jié)構(gòu)效率，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)固有的的三大核心價(jià)值——最輕的結(jié)構(gòu)、最短的工期和最好的延性。回歸建筑工程程設(shè)計(jì)的基本本原則：實(shí)用、經(jīng)濟(jì)，在可能條件件下注意美觀（邀請(qǐng)10名建筑、結(jié)構(gòu)和管理專家作報(bào)告））主持人：陳肇元院士士（上午09：00~12：00）主持人：譚慶鏈理事事長(zhǎng)（下午14：00~17：30）特邀報(bào)告工程科技論壇壇我國(guó)大型建筑筑工程設(shè)計(jì)的的發(fā)展方向主席臺(tái)一排左左起：王宏、李李世俊、藍(lán)天天、鐘善善桐、鄧志廣廣、姚兵、楊楊豪標(biāo)、王仕仕統(tǒng)、陳之泉泉、麥廣欽、、葉浩文、劉劉錫良沈祖炎院士在在大會(huì)的主題題報(bào)告《還鋼結(jié)構(gòu)輕、、快、好、省省的本來(lái)面目目》中指出“近年年來(lái)涌現(xiàn)的與與輕、快、好、、省理念背道而馳的技術(shù)現(xiàn)現(xiàn)狀，令人擔(dān)擾”[12]。并嚴(yán)厲批評(píng)評(píng)了鳥巢、水立方、CCTV、深圳大運(yùn)會(huì)體體育場(chǎng)、合肥肥創(chuàng)新展示館館、廣州歌劇院、、海南國(guó)際會(huì)會(huì)展中心等11個(gè)大型屋蓋鋼鋼結(jié)構(gòu)工程。。[12]沈祖炎，必須還鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)輕、快、好好、省的本來(lái)來(lái)面目，《中國(guó)建設(shè)報(bào)》連載，2011年3.14，4.11，4.25，5.9，5.30.中國(guó)建筑金屬屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)姚姚兵會(huì)長(zhǎng)在大會(huì)上指出出：“合理用鋼，并并不是把鋼結(jié)結(jié)構(gòu)建筑建成成結(jié)構(gòu)碉堡”[25]。[25]金石，鋼結(jié)構(gòu)熱現(xiàn)象象背后的冷思思考——影響中國(guó)——第二屆中國(guó)鋼鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)高高峰論壇，鋼構(gòu)之窗，，2011年第2期首屆全國(guó)鋼結(jié)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)術(shù)交流會(huì)在北京中苑賓賓館隆重召開開（2006年12月9~11日）會(huì)議最后一天天，代表們還還參觀了國(guó)家體育館、國(guó)家游泳中心心、CCTV等重大工程項(xiàng)項(xiàng)目。怪異鋼結(jié)構(gòu)的艱難施工，反思鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平（特邀報(bào)告））a）P-w曲線b）P-△H曲線索的幾何非線線性布拉格謝拉明明劇場(chǎng)為何不少結(jié)構(gòu)師不樂(lè)意研究采采用屋蓋形效結(jié)構(gòu)，具體原原因有四點(diǎn)：①由于現(xiàn)階階段鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)（設(shè)計(jì)、施工工）存在：設(shè)計(jì)收費(fèi)、施工收費(fèi)和評(píng)獎(jiǎng)機(jī)制，創(chuàng)新和節(jié)約用鋼都沒(méi)有好處——現(xiàn)階段機(jī)制不不鼓勵(lì)創(chuàng)新；②對(duì)索結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在在局部集中荷荷載P作用下，會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生“機(jī)構(gòu)性位移”。處理柔性索邊界，也比處理剛性邊邊界要困難得多；③大跨度鋼鋼屋蓋空間結(jié)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定(Stability)和預(yù)應(yīng)力分析是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)；④某些文獻(xiàn)獻(xiàn)模棱兩可的措詞、誤導(dǎo)。如規(guī)范［10］第8、6、1條：“大跨度屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)系指跨度度≥60m的屋蓋結(jié)構(gòu)，，可采用桁架架、剛架或拱拱等平面結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)架、網(wǎng)網(wǎng)殼、懸索結(jié)結(jié)構(gòu)和索膜結(jié)構(gòu)等空間結(jié)構(gòu)”；⑤結(jié)構(gòu)工程程師的學(xué)術(shù)魅力（力學(xué)、數(shù)學(xué)學(xué)功底，結(jié)構(gòu)理論與工程實(shí)踐）與人格魅力（獨(dú)立性、進(jìn)取性和開放性）與世界先進(jìn)國(guó)家有較大差距。[10]中國(guó)建設(shè)部，，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范（GB50017-2003），中國(guó)計(jì)劃出版版社，2003年本文針對(duì)專著著[1]的理論提出索索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的近似解法，可用來(lái)分析析任意荷載作用下的橢圓底平面和菱形底平面雙曲拋拋物面索網(wǎng)結(jié)結(jié)構(gòu)，該法先先用級(jí)數(shù)將索索網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本本方程展開，，然后采用最最小二乘配點(diǎn)法求解，并通過(guò)過(guò)迭代過(guò)程考考慮非線性項(xiàng)項(xiàng)的影響。算算例表明，該該近似解法的的計(jì)算機(jī)程序序能滿足精度度要求。[1]鐘善桐、沈世世釗，大跨度屋蓋鋼鋼結(jié)構(gòu)，中國(guó)建筑工工業(yè)出版社，，1985年11月布拉格謝拉明劇場(chǎng)馬鞍形索網(wǎng)的的變形協(xié)調(diào)方程程：承重索：穩(wěn)定索：[14]王仕統(tǒng)，雙曲拋物面索索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的近近似計(jì)算，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)學(xué)報(bào)，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(qiáng)度問(wèn)題實(shí)體構(gòu)件穩(wěn)定（屈曲）問(wèn)題薄壁構(gòu)件3帶裂縫工作不開裂4公式幾乎100%由試驗(yàn)得出（含回歸分析）理論公式多由力學(xué)原理推出5設(shè)計(jì)難點(diǎn)：延性設(shè)計(jì)防止脆性破壞（工地高強(qiáng)螺栓拼裝）6缺點(diǎn)自重大易銹蝕混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)美國(guó)、日本中國(guó)導(dǎo)師職稱講師以上（有博士學(xué)位）教授導(dǎo)師是否有經(jīng)費(fèi)必須不要求是否進(jìn)行試驗(yàn)研究必須不要求何謂博士后暫時(shí)找不到工作，繼續(xù)留在導(dǎo)師試驗(yàn)室工作、無(wú)學(xué)位。進(jìn)入博士后流動(dòng)