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盡管鋼材作為建筑材料使用已經有近2000年的歷史(公元58~75年,中國人用鐵鏈建成了蘭津橋),大批量工業化使用鋼材(一般認為從公元1779年,在英格蘭塞溫河上建造科爾布魯克德爾大橋開始)也已經有200多年時間了,但真正意義上的現代鋼結構建筑,是起始于公元1851年,約瑟夫·帕科斯頓設計和建造的倫敦世界博覽會會場水晶宮。
鋼結構建筑的一個主要特點***是創新性。100年來,建筑新材料、新工藝和新體系不斷涌現,人們對建筑功能和建筑造型的理解也發生了翻天覆地的變化。鋼結構建筑另一個特點是使建筑高度產業化。除了相對落后的地區,或是大型和高大的建筑物之外,整個世界建筑業都在向著大批量工業化生產方向靠攏。這一切在很大程度上都得益于鋼材的高強度和易加工性。
20世紀的許多建筑大師首先都是把住宅建筑作為自己的試驗場地,來試驗各種新型建筑體系、建筑工藝和建筑材料,尤其是鋼材,成功之后再推廣應用到大型和高層建筑物上。
***早在住宅建筑里采用鋼材的人是19世紀******的比利時新藝術派建筑師維克多·霍塔,其經典之作是他1898年在布魯塞爾設計的私家住宅,現在已經改建為霍塔紀念館。他不但在建筑物立面使用了大量的鋼材,在內部也采用了鋼材結構,效果極富有感染力。
在住宅里使用鋼材作為承重骨架,則起源于德國鮑豪斯學派。畫家喬革·瑪恰和阿道夫·邁耶為1923年的德國鮑豪斯展覽會設計了一套實驗鋼材骨架住宅。
在將近一個世紀的歷史行程中,通過幾代人的苦苦追尋和持久探索,鋼結構住宅技術終于越來越成熟。在澳大利亞、美國、加拿大、日本和歐洲,都廣泛采用鋼材作為建筑承重結構材料。主要原因是鋼材加工工藝在不斷的******,質量越來越好。另外,鋼材本身的性能優越,特別適合大批量工業化生產,對環境的危害小。因此,鋼結構住宅在全球范圍內都受到了追捧。
進入20世紀90年代以后,由于傳統的木骨架住宅受到環保、造價、生產技術和制造工藝等方面原因的逼迫,迫使美國人對成熟的木骨架住宅技術進行改造和發展,并加入新的發明創造,開發出了冷軋鋼骨架住宅。這才真正使得鋼材骨架住宅在全球范圍內得到快速普及。
另外,鋼材作為建筑材料,提供了******穩定的******,也提供了出眾的性能特性。鋼材的尺寸穩定,質量始終如一。鋼材不會腐爛、翹曲、劈開、破裂或蠕動。白蟻不會吃它,并且不會燃燒。所有這些優點,加上木材的難題長期存在,所以世界各國的鋼材產業和建筑產業都在加緊參與這個新市場。澳大利亞、新西蘭、美國、加拿大、日本和歐洲,都在加緊推廣冷軋鋼材骨架住宅。***近幾年來,冷軋鋼材骨架住宅的新技術、新材料、新工藝和新體系正在不斷的推陳出新,日新月異,讓人有點目不暇接。
在20世紀90年代初期,美國全國各行各業(政府、建筑行業、鋼鐵行業、制造業、各種各樣的社會組織和消費者)突然一起奮力,以迅雷不及掩耳的速度推出了冷軋鋼材骨架體系住宅,使得住宅產業化和工廠化制造住宅技術有了突飛猛進,并迅速普及到了全球范圍內(美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭、日本、歐洲),在中國也能夠見到少量的冷軋鋼材骨架住宅。在美國,不但早已把預制成型的冷軋鋼材骨架用于多層和高層建筑的內隔墻和樓層上,現在已經把預制成型的冷軋鋼材骨架用于重鋼或鋼筋混凝土框架結構大廈的外墻上。
到2000年左右,美國的鍍鋅冷軋鋼材住宅***激增到了325000套。到2000年,澳大利亞的鋼結構住宅已經占到整個住宅總數量的50%。在日本,到20世紀90年代末,鋼結構住宅占到了71%。在歐洲,甚至是北歐寒冷地區,鋼結構住宅也十分普及。
由于鋼結構抗震性能好,所以發達國家的大多數高層建筑都是采用鋼結構。由于鋼筋混凝土結構造價較低,所以發展中國家的大多數高層建筑都采用鋼筋混凝土結構。
目前除了大型水利設施(水庫大壩)、橋梁(橋墩)、機場(跑道)、高速公路(路面)和大型建筑物的基礎必須要采用耐壓、抗滲漏的鋼筋混凝土外,發達國家建筑物主體部分基本上都是采用不同建筑體系的鋼結構建筑,這才給節能和綠色建筑提供了堅實的產業化基礎。
20世紀初,美國的新建建筑物***已經很少再采用古西臘的羅馬柱、中世紀的塔樓和鐘樓作為流行的建筑要素了,二次世界大戰結束后,日本的新建建筑物也擯棄了古西臘的羅馬柱、中世紀的塔樓和鐘樓,但迄今為止,中國很多業主和地產商還在樂此不疲的把古西臘的羅馬柱、中世紀的塔樓和鐘樓這些西方建筑的老古董作為新建建筑物的重要要素加以應用和炫耀。
在我國,鋼結構建筑仍然處在初期啟蒙階段,與發達國家還存在著巨大的差距,建筑師和結構工程師的思維基本還停留在鋼筋混凝土框架結構體系上。
目前大多數建筑設計人員都是學土木工程的,只熟悉“梁柱式”建筑體系和“砌塊類”建筑維護結構,設計的建筑物都是四平八穩的箱型構造,對千奇百怪的鋼結構建筑體系和鋼材建筑物非常生疏。
近年來,雖然政府和一些企業在大力推進鋼結構建筑,但由于歷******鋼結構政策原因(因鋼材產量低,所以一直都是限制發展鋼材建筑物),我國的鋼結構教學嚴重滯后于鋼結構建筑實踐,大多數高等院校都沒有開設或砍掉了《鋼結構》這門課程。即使開設了《鋼結構》課程,也只有60學時(20世紀50年代我國高等院校開設的《鋼結構》課程尚有300學時),根本***學不到什么東西。鋼結構教科書也只是在《材料力學》(根據1962年5月審訂的高等工業學?!安牧狭W教學大綱(試行草案)編制的1964年版教材)課程上稍加延伸,主要內容都集中在單根構件的力學設計上,《鋼結構》教材和《材料力學》教材幾乎***沒有太大的差別,其力學模型都還是簡支梁。
另外,目前國內基本上還沒有《鋼材建筑學》教材,所以多年來高等院校建筑學專業只能講授《土木建筑學》,無法講授《鋼材建筑學》。由于缺少鋼結構建筑體系和鋼結構建筑物造型內容的介紹。這***使得國內建筑院校學生對20世紀涌現出來的各種不同類型的鋼結構建筑體系和鋼材建筑物造型十分陌生,造成目前鋼結構設計和鋼材建筑物設計人才奇缺。
中國目前如此大規模的建設量在當今世界范圍內和世界建筑歷******都是非常少見的,但數千年,乃至上萬年不變的建筑結構、建筑材料和建造方法已經使中國成了“******的建筑浪費國”。其中實心粘土磚每年要毀田12萬畝。而建筑物在建造、使用和報廢階段,其直接和間接的能源消耗已經占到全社會總能耗的46.7%,建筑業已經對社會造成了沉重的能源負擔和嚴重的環境污染。我國建筑中98%的住宅為高耗能建筑,新建住宅中,也只有5%符合現階段的節能標準(與發達國家的能源標準***相差更遠了)。我國的單位建筑面積能源消耗量是同等條件下發達國家建筑能耗的3倍,夏季城市電能消耗40%都用到了空調上。如果短時間內不作******的解決,將對中國目前和未來經濟的發展造成不可估量的損失。由于國際上根本***沒有可供我們借鑒的經驗,現在從城市到鄉村,鋼筋混凝土框架結構加砌塊維護建筑物都是采用同樣的建造、使用和報廢方法,所以其危害要比50年前的圍湖、開山造田所形成的危害大得多,后果還要更加嚴重。
期望中國的建筑物,包括住宅都要適應時代特點,順應現代建筑思想和建筑材料的******,不要總是以“梁柱體系”和“秦磚漢瓦”這一萬年的“不變”去應對當前世界建筑體系和建筑材料日新月異的“萬變”。
21世紀的中國建筑應該盡量去“求大同(盡量符合國際建筑慣例),存小異(適當保留一些中國建筑特色)”,趕緊扔掉別人嚼過的饃,不要順著100多年來別人已經踩過的腳印前進,再去重******達國家早在19世紀***已經試驗過的建筑思想和風格,更不應該重走日本“明治建筑”的老路,去建造一些假冒的西方古董建筑?,F在參與全球范圍內過去和現在所討論的“住宅里面應不應該裸露鋼材”這類課題還來得及,不要再去討論什么“真磚外面應不應該貼假磚”了。