钢结构构件的连接设计论文

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1、钢结构构件的连接设计论文【摘要】钢铁建筑的美在于其不同寻常的跨度与精美的细部：更高、更远是人类矢志不渝的追求；暴露在外的结构表达了构造与材料的逻辑、层次和重要的外观形象。虽然由国内设计建成的众多钢结构建筑在实现大跨度方面已经驾轻就熟，但在连接方面往往呈现出手法单调或概念上的含混不清。因此笔者认为，在对钢结构建筑结构与形式进行研究的同时，有必要对连接设计的原型、设计方法与控制性原则进行系统地归纳与整理，这对于钢结构建筑形态的解读与发展不无裨益。【关键词】钢结构构件连接构件类型设计约束设计方法Abstr

2、act:Thebeautyofsteelarchitectureliesinmarvelousspanandfinedetail:ourincessantdesirekeepusonseekinghigherandfarther;theexposedstructureaffectsmaterial'stectonic,logic,hierarchy,andvitalappearance.Largenumbersofexistingsteelconstructionsindicatesourprofi

3、ciencyinlongspansteelarchitecturedesign,butitalonotonetypeandobscureconceptinconnection.ethod伴随着我国钢材产量的不断攀升与价格的下降，用钢来建造房屋变得越来越普遍，这不仅反映在各类方兴未艾的大跨项目中，甚至在各种中小跨度的项目里.freelbly画廊（图9，图10）的钢结构屋顶连接设计中，大量运用了分解的概念，巧妙地将多层的屋顶结构与遮阳系统结合起来。首先是由工字钢组成的网格状遮阳结构，天窗结构悬挂在遮阳结

4、构之下。由于受拉构件更符合钢材力学性质而尺寸较小，因此悬挂的拉杆没有分解，而钢梁受力较为复杂（受弯、剪），故尺寸较大且由一根分解作两根。整个屋顶设计逻辑清晰，与屋顶功能上的分层概念相得益彰。2.转化截面形式的考量与尺寸的转化也是连接设计的主要问题。转化的目的是为了缩小构件截面，方便连接设计。构件截面一般可分为两大类：管状类截面（如圆钢管）及非管状类截面（如工字钢）。前者之间的连接往往需要缩小截面，如网架球节点处的缩小了的实心钢管。后者之间的连接通常对构件做简化处理，如去掉宽翼，只保留型钢的高度部分，

5、而且常与分解设计相结合。除了改变构件截面形状外，沿垂直于构件轴线的面将构件切断后，再设计新的节点去连接也是经常使用的方法。如前面讨论过的美秀博物馆（图2）屋顶构架节点中，钢管截面的转化不仅带来连接的便利，也使得节点设计的灵活性得以体现，在表达传力的同时，利用雕塑似的造型设计将力的流动视觉化、艺术化。3.整合整合设计立足于减少构件种类及数量，简化连接方式，强调结构形式方面的整体性，使得这类设计作品往往具有优雅的形象。这种方法有两个前提：1）各节点受力方式相同。2）结构构件截面形状类似、尺度近似。受力方

6、式相同保证了选择相似截面的科学性，截面形式相似、尺度近似则保证了视觉的整体性。福斯特设计的由钢和玻璃组成的英国剑桥法律系楼（图11）的外表皮，模糊了窗、墙、屋顶之间的概念，构件间的连接采用整合设计正好表达了这一思想。编织状的表皮是由许多高度极小的拱型空腹梁交织而成的结构，所有构件皆为圆形钢管焊接，整个结构显得匀质而典雅。无独有偶，OMA设计的西雅图中央图书馆（图12）的表皮设计运用了同样原理。为了达到整合的效果，整个建筑的所有表面完全由相交成菱形的工字钢组成，工字钢截面形状、尺度大小完全一致，联结方

7、式也统一采用铆接，经过受力分析计算，在受力较大、需要加大截面高度的地方采用了两根或三根工字钢叠加完成，手法理性而又浪漫，成就了图书馆安静祥和的气氛。结语尽管类型可以分析归纳，方法可以分类总结，但这并不意味着设计成了教条，也不意味着获得优秀设计有了方程式。由于对钢材性能的挖掘与对形式极致的追求，导致连接设计包含了大量的技术性因素，即使这样，连接构件的设计也不应成为工程师或构件商的责任，因为技术的扎实储备始终是建筑师获得优秀连接设计的无法超越的渐进步骤。虽然符合钢材性质的连接方式（铆接、焊接、拴接）必须

8、要遵循这些定律并在钢材的允许范围内进行设计，但是优秀的设计仍然能够找到优美的连接的形式而不会因为受到约束而产生刻板的机械产品。即使美观在各个时代的评价标准存在差异，但一种内在的、符合材料逻辑的吸引力必然会突破风格或理论的限定而达到美的真谛。主要参考书目及文献：1PeterTrebilcock,MarkLaesHudson,19974［芬兰］伊萨·皮罗宁，钢的建筑造型，高辉、陈治国、王虹译，天津大学，20045［日本］日本钢结构协会，钢结构技术总览，陈以一，傅功义译，中