发达国家的钢结构建筑都是由建筑“门外汉”发展起来的

仔细追溯一下世界钢结构建筑发展史,你会发现一个有趣的现象:

  • (欧洲)早期的钢结构建筑是在一帮铁路和桥梁工程师的推动下发展起来的;

  • 日本的钢结构建筑是在一帮造船工程师的推动下发展起来的;

  • 只有中国的钢结构建筑是由建筑界的“内行人”搞起来的。

也就是说,发达国家的钢结构建筑都是由一帮建筑“门外汉”发展起来的,但是要注意,虽然对于建筑,他们是门外汉,但对于钢材,他们却是了如指掌,应用自如。因而才会通过他们不断的努力和探索,最终成为了主导世界建筑界的主人。是他们把铁路轨道带进了建筑界,演变成工字钢,才会有今天建筑界大量使用的H型钢。

另外,与钢结构配套的维护结构,例如玻璃幕墙、铝幕墙、金属龙骨外墙体系、钛金属外墙体系等,都是由一帮建筑界的“门外汉”开发出来的。

同样,1894年,日本海军造船技师,若山铉杰把欧洲的钢结构引进日本,采用钢材管状柱子,热轧角钢桁架梁,设计、建造了日本最早的钢结构建筑——东京‍京桥三层楼的秀英社印刷厂(图1)。

图1

1909年,日本钢结构的开拓者,佐野利器完成了建筑面积500m2,三层楼高,钢材框架结构的丸善大厦(图4-2)。该建筑完全采用钢材建造钢框架,外观虽然还保留着古典建筑风格,但明亮的玻璃建筑(大型窗户和门)立面,却给人一种新型建筑的感受。佐野利器(1880~1956年)是日本著名的建筑结构、结构力学和建筑设计师,为推进日本的钢材结构建筑发展,专门在东京‍帝国大学机械系(注意,不是建筑系!)开设了“铁骨结构学”这门课程。把钢结构建筑这门课程开设在机械系里的好处是:可以充分借鉴机械行业数百年来所积累的钢材制造、加工和使用经验;可以充分利用机械系里的师资、教材和实验设备。如果放在建筑系,则师资、教材和实验设备等都要另起炉灶,而且效果还不一定好。

图2

中国的钢结构建筑是被市场所逼,由一些对土木建筑内行,对钢结构外行的土木建筑师和结构工程师发展起来的。

虽然建筑院校的老师深懂建筑,但是对于钢材,他们却是门外汉。讲授“土木建筑学”的教师对钢材的认知程度很低,让他们去讲授“钢材建筑学”有点勉为其难。很多建筑院校里根本就没有机械工程专业,如何让学生去了解“紧固件”、 “焊接和铆接”、“钢丝绳”(矿业学院的学生都应该对钢丝绳不陌生,因为矿井提升机离不开它)、《机械制造工艺学》,《金属工艺学》,以及各种与钢材有关的专业知识。

虽然结构专业已经开始教授起《钢结构》课程,但建筑学专业仍然停留在教授《土木建筑学》课程上,无法开设《钢材建筑学》课程,因为至今仍然还没有一本可供教学使用的《钢材建筑学》课本。

从设计到建造钢结构建筑,需要以下四个主要过程:

建筑设计——结构设计——制造——安装

目前钢结构建筑的“制造”和“安装”技术主要由企业自我培训完成,技术人员主要来自船舶、桥梁、汽车制造,以及其它机械制造类专业学生。

结构设计人员来自建筑院校刚结构专业,也有很大一部分来自机械类专业。

建筑设计还是由精通“土木建筑”的建筑师来完成。

我经常和年轻的工程师们说:“产品开发有3D阶段,即drawing(画图)、design(设计)和development(开发)这三个阶段。最高层次是development(开发),次一点是design(设计),最后才是drawing(画图)”。

由于《钢材建筑学》教育严重滞后与建筑实践,这就造成很多中国建筑师只懂《土木建筑学》,不懂《钢材建筑学》,很多大型钢结构建筑就只能请外国人进行创意(development)和设计(design),中国设计院只能帮忙画图(drawing)。

造成的结果就是,中国现代大型钢结构建筑(包括奥运场馆、大型飞机场候机楼和为数不多的超高层建筑)大多数都是外国设计师设计的。

就像很多参与和鼓吹“住宅产业化”的官员和学者一样,自身没有制造业的工作经历和教育背景,对当代制造业的发展现状和技术前景(例如柔性制造系统、装配设计(DFA)、制造与装配设计(DFMA)、产品寿命期管理(PLM)等无数新的制造业知识)一无所知,他们所说的“住宅产业化”内容缺少真正的制造业技术内涵,既空洞又肤浅。因而十多年来,虽然“住宅产业化”口号喊得震天响,但就是没有什么实质性的进展。

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