土木在线论坛 \ 建筑结构 \ 混凝土结构 \ 浅谈：新型建筑材料对建筑设计理念有了哪些改变？

浅谈：新型建筑材料对建筑设计理念有了哪些改变？

发布于：2021-04-22 10:08:22 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

想要获得更多建筑结构知识↓↓

点击了解相关课程或咨询刘老师QQ：2355735310 微信：15961299493。

来源：网络，侵删！

自工业革命以来发生了几次井喷式的大发展，产生过许许多多的优秀工程师和美轮美奂的传世之作。自20世纪初以来大规模应用于建筑结构领域的新材料，包括钢筋混凝土、高强结构钢、钢索、玻璃、膜、现代意义上的工业加工木材。范围不包括新材料的本构关系与其力学性能、计算方法之间的关系，仅着眼于新材料与结构体系、结构选型之间的关系。

钢筋混凝土-结构艺术

钢筋混凝土出现于19世纪末期，在20世纪初开始大规模应用于建筑结构领域，并迅速得到广大结构工程师的喜爱。即使在21世纪的今天看来，钢筋混凝土依然是人类所能想到的最完美的建筑结构材料。

不仅仅是力学性能、耐久性、经济性能优秀，更重要的是，混凝土具有前所未有的极其优异的可塑性能，让人类终于可以完成自由形状的结构形式。各种各样的几何形状，只要你想得到，并且能用木材、塑料、或者钢材做出模板来，在其中浇筑混凝土就能得到这个形状的混凝土结构。结构设计与雕塑艺术的界限变得模糊起来，这一点是钢材、木材、砖石材料几乎永远无法做到的。

从20世纪初期一直到20世纪六十年代的这段时间可以说是钢筋混凝土发展的黄金时期，活跃于这期间的多位“钢筋混凝土诗人”把混凝土结构的艺术推上了一个又一个高峰。

虽然这些混凝土艺术品用料很省，本身又有极大的美学价值，但它们的最大缺点就是需要大量的劳动力，复杂模板的搭设、钢筋网片的布设，这些工序必须现场手工完成，无法工业化操作。

20世纪70年代以后，随着劳动力价格的持续上涨，这类混凝土结构的施工费用水涨船高，在高度工业化的钢结构的竞争下彻底丧失了经济优势，逐步退出历史舞台。

钢筋混凝土和钢材-结构框架与建筑外皮的分离

梁柱框架可以称之为20世纪的代表性结构体系，这样的结构形式不可能由之前占主导地位的砖石材料实现。框架结构的概念在20世纪初期出现，随着弯矩分配法、D值法等力学计算方法的成熟和钢材、钢筋混凝土这两种合适材料的发展而迅速普及。框架体系的意义在于使得结构骨架与建筑外皮彻底分离，一定意义上，结构工程师与建筑师的职责彻底分道扬镳。对于砖石砌体结构，建筑表皮和结构骨架其实是同一个东西，就是那些厚重的砌体墙。

框架结构的出现，不仅仅让结构高度可以提高、重量可以减轻，更重要的是，它让建筑物的外皮彻底解放，不再承担任何结构作用。这一条是很多建筑创作的前提，也是勒·柯布西耶现代建筑五原则的必备条件。从此，建筑可以不再是千篇一律的钻石墙体。里面是同样的结构框架，外面的表皮可以随心所欲，玻璃、石材、砖头、塑料、金属、木材、竹子、泥坯、乐高等几乎任何材料都可以充当建筑墙体。

尽管像渡边邦夫这样的工程师认为这种隐藏结构骨架的做法是一种不诚实的设计，但总体来说，它造就了我们今天所见的建筑外观百花齐放的局面。

高强混泥土-超高层建筑

20世纪30年代的纽约处在高层建筑发展的井喷期，克莱斯勒大厦、帝国大厦都是这个黄金时代的产物。但这些钢框架结构的潜力有限，帝国大厦的高度已经是这一类结构形式的极限。随着60年代法拉兹·汗提出筒体结构的新概念，高层建筑才正式步入超高层时代。

希尔斯大厦和纽约世界贸易中心双子楼，都是钢筒体，虽然结构效能很高，但对于工业基础薄弱的非欧美国家来说，可能还是太过昂贵。而应运而生的高强混凝土，既能满足筒体结构的需求，又能维持较低的结构造价，真正做到了让超高层建筑在全球范围内遍地开花。

上海浦东陆家嘴的金茂大厦和环球金融中心，都是混凝土筒体的典型。内部一个巨大的高强混凝土筒体，外部8根或者4根巨型柱，再配合加强层伸臂桁架和外围环带桁架，就构成了这些超高层的主要受力体系。包括台北101、马来西亚石油双塔、以及国内大量的类似超高层建筑，都是如此。作为结构工程的里程碑，828米高的迪拜塔采用的也是混凝土束筒外加鱼骨状翼墙体系。强度等级C80乃至C100以上的混凝土的应用，让超高层建筑不再遥不可及。

高强混泥土-超现实结构

随着建筑思潮的发展，建筑的语义、文脉发生了剧烈的变化，出现了很多前所未有的设计。我用“超现实结构”这个词，指代类似CCTV新楼、鸟巢、深圳证券交易所这样的新奇结构。20世纪40年代到50年代是混凝土壳的鼎盛时期，现在则是空间钢网格结构的时代。现代的高强结构钢，以各种各样的形式出现在建筑结构中，把一个个令人瞠目结舌的设计从蓝图变为现实。