近年来，我国建筑钢结构的发展取得了令世人瞩目的成就，但也凸显了一些引人思考的问题。其中，以国家大剧院、鸟巢，水立方和CCTV主楼为代表的一批盲目追求观赏效果，却与钢结构本身“轻、快、好、省”理念背道而驰，与可持续发展观和国家基本建设原则南辕北辙的工程及其建设理念，便在业界颇遭非议。在这些项目的决策者津津乐道地自豪于创造多少“世界之**、全球**”，而各地的追随者又在接踵参与这类“搞怪搞笑”设计方案竞赛之际，人们不禁要问：中国究竟需要不需要这么一大批“世界罕见”的“浪费建筑”?

我国**钢结构专家沈祖炎**近在其专业文章中就犀利地忿言批评了这一现象，老教授秉笔直书，对“四大明星”及其追随者一一无情品评，并直言不讳地质疑我国建设市场中方案中标的标准和评审机制。

本刊节选论文中相关部分内容，旨在提出话题，引起关注，征集观点，欢迎建筑钢结构从业人士参与讨论。

随着我国钢产量的快速增长和国家实行合理利用钢材和积极采用钢结构的政策以来，我国建筑钢结构的发展日新月异，取得了令世人瞩目的成就，但也凸显了一些引人思考的问题。一方面我国是产钢大国，但建筑钢结构用钢占总钢产量的比例非常小，只有4%左右，同时建筑钢结构在整个建筑行业所占比例还不到 5%;另一方面，一些重要的单体建筑钢结构用钢指标又非常的大，如“鸟巢”每平方米用钢量竟超过700公斤(世界**全钢结构建筑用钢指标一般在 150-200kg/m2)。这些现状使人们对现代建筑钢结构的发展方向和发展理念产生了困惑，如此“贫富不均”，显然有悖于钢结构产业健康持续发展的正确方向，值得重视与研究。

钢结构“轻、快、好、省”的本来面目

全世界至2006年已建成的101幢超高层建筑中，钢筋混凝土结构16幢，纯钢结构59幢，不同形式的钢-混凝土混合结构27幢;大跨度屋盖空间结构更是钢结构的世界。为什么钢结构的生命力越来越强大，这要归功于它被概括为“轻、快、好、省”这四个特点的优异性能。

我国建筑行业近年来一直是能源、材料、水和其他资源的使用“大户”，发展推广应用钢结构完全符合国家着力提倡建立节约型社会的倡议，符合当前国家对建筑业提出的可持续化发展的要求。建筑钢结构由于钢材的优异性能，制作安装的高度工业化以及结构体形的新颖和灵巧，已越来越广泛地得到应用。近几十年来，尤其在高层钢结构建筑、大跨度屋盖钢结构和轻钢结构领域发展活跃。

1885年建成的世界上**幢现代钢结构高层建筑——10层高的家庭保险大楼(Home Insurance Building)，采用框架结构体系。这种结构体系一直被采用到1931年建成了381米高的美国纽约帝国大厦(Empire State Building)。1968年，100层高的约翰·汉考克中心(John Hancock Center)的建成使结构上形成了一个新概念——对角支撑桁架型锥形筒体结构体系，结构抗侧能力显著提高。1973年建成的美国纽约世界贸易中心创新性地采用密柱深梁的钢框架筒体作为结构的主要抗侧力体系。1974年，当时的世界**高楼西尔斯大厦(Sears Tower)又将筒体结构发展为束筒体系。筒中筒和束筒结构体系减小了框筒结构的剪力滞后效应，整体结构的抗侧刚度得到进一步的增强。钢-砼混合结构有：1988年建成的香港中国银行大楼采用由杆系结构组成的巨型空间结构体系，使得高层建筑具有更大的侧向刚度。1998年建成的上海金茂大厦使用伸臂钢桁架系统将混凝土筒体和巨型柱组合在一起，形成创新的钢-砼混合结构体系。这种结构体系已经在目前的超高层建筑结构中得以广泛应用。2008年建成的上海环球金融中心采用了创新的巨型框架-伸臂桁架-核心筒结构体系，形成多重抗侧力体系。

这些不断出现的创新高层结构体系无论在建筑、技术、材料、设备和施工等方面都体现了钢结构轻、快、好、省的特点，反映了当时世界**先进的水平，从中可以看出高层钢结构随着其结构抗侧力体系的高效发展，结构用钢指标也在降低。因此，用钢指标也应成为衡量一种结构体系和一个结构工程优劣的重要指标。

另一方面，大跨度钢结构的发展中，采用了大量新材料、新工艺、新技术，结构体系不断创新，成为结构方面近50年来**活跃的研究领域。

1975年建成的上海体育馆，采用网架结构，它的平面为直径110米的圆形，用钢指标仅49公斤/平方米。这是我国早期网架结构的杰出代表，它使这种具有整体工作性能好、抗震性能好、用钢指标省、施工技术成熟方便等优势的结构体系在我国得到了迅猛发展，应用范围普及体育建筑、公共建筑、工业厂房以及飞机维修库等，使我国在网架结构的覆盖面积达到世界**，在设计、制作和安装技术等方面处于世界先进行列。1997年建成的日本名古屋体育馆，采用网壳结构，它是当前世界上跨度**大的单层网壳结构，其结构施工时采用了整体提升的方法将重13000吨的屋盖提升到位，仅30个月的时间便施工完毕。被认为是世界上**座优秀现代大跨度索网屋盖结构的美国雷里体育馆，对传统建筑结构的设计理念产生了深远的影响，因此它1953年建成后，悬索结构便如雨后春笋般地出现在世界各地。1967年加拿大蒙特利尔世博会的德国馆，被公认为**早的、真正意义上的现代索膜结构体系。又如1996年亚特兰大奥运会主场馆 ——佐治亚索穹顶，其平面为240米×192米的椭圆形，而用钢指标还不到30公斤/平方米，它所采用的结构效率极高的索穹顶结构体系，突出的优势就是随着跨度的增加，结构用钢指标的增加并不明显，因而在大跨度建筑中极具应用前景。杂交结构中的张弦梁、张弦桁架和弦支穹顶由于充分发挥刚柔两种材料的优势，受力明确、结构形式多样，并且制造、运输、施工简捷方便，目前在我国得到了广泛的应用。如上海浦东机场一期航站楼采用的大跨度单向张弦梁结构体系的建筑，**大跨度82.6米。2008年北京奥运会国家体育馆为144.5米×114米的双向张弦桁架，羽毛球馆和2009年建成的济南奥体中心体育馆分别为跨度 93米和122米的张弦网壳。开启结构具有回归自然和多功能综合利用的特点，能节约能源，降低整个建筑的造价，产生了非常好的社会经济效益。我国2006 年建成的**大跨度达254m的南通体育会展中心主体育馆，其固定屋盖和开启屋盖均为网壳结构，是世界上首次将机电液压技术、移动台车多点支撑用于巨型开合结构的工程。

始于20世纪初的轻型钢结构体系，在第二次世界大战期间得到了快速发展，主要用于对可拆卸性和施工速度要求很高的战地机库、军营等。20世纪 40年代出现了门式刚架结构，60年代开始大量应用由彩色压型板及冷弯薄壁型钢檩条组成的轻质围护体系。目前轻型钢结构已成为发达国家的主要建筑结构形式，英国新建的非居住类房屋建筑中，90%的单层和60%的多层建筑都采用了轻型钢结构，美国在轻钢结构体系的分析、设计、制作上也实现了高度的标准化及工厂化。我国自20世纪80年代的宝山钢铁公司一期工程开始应用，采用热轧H型钢作为主承重骨架，并首次采用彩色压型钢板作为围护结构，建设的过程显现了这种体系轻型、快速和高效的特点，给我国建筑业带来了革新，自20世纪90年代以来在我国得到了迅速的发展。

钢结构的发展历程可以总结出这样的规律：那些新颖、轻巧、受力明确又便于施工，经济效益高，节省自然资源的钢结构，也就是能够凸显“轻、快、好、省”特点的钢结构一经建成，便具有极大的示范性和推广性，形成了钢结构发展史上每一个阶段的里程碑。它们既有革新意义，同时还具有普遍的适用性，因此能够不断扩大钢结构的应用范围，并推动钢结构不断向前发展。

我国钢结构的发展严重“两极分化”

尽管我国建筑钢结构有了飞跃的发展，但无论从钢结构的用钢量、应用范围和结构体系等方面看还都存在着一些问题。

我国钢铁工业的发展速度已远远快于世界其他主要钢铁生产国和地区。但我国钢结构的应用却远远落后于发达国家。我国建筑钢结构用钢量严重偏低，与钢产量的快速增长形成了巨大的反差，这也是造成我国钢材总体供大于求的一个主要原因。但同时也说明，中国钢结构发展具有极大的空间和潜力。

随着建筑钢结构的快速发展，建筑钢结构对钢材的性能提出了更高的要求。钢材质量和规格的提高，高性能钢材的生产，必将有利于降低钢结构的成本，扩大其应用范围。从总体上讲，我们应该从追求钢铁产品的数量转为提高钢材产品的质量、优化产品的结构，创新钢材的品种，以适应建筑钢结构用钢的需求，同时也促使钢铁产业的持续发展。

我国房屋建筑中，混凝土结构占到90%以上，钢结构还不到5%，并仅集中使用于高层、超高层建筑、大空间公共建筑与工业建筑中，普通办公楼，学校、医院建筑等多高层建筑应用钢结构的少;低层、多层及高层住宅中钢结构应用的少。我国每年竣工6亿平方米的城镇住宅建设，却只有5%采用钢结构。即使是汶川震后灾区的重建中，新建住宅仍然是砖混和钢筋混凝土结构的传统住宅一统天下的局面，抗震性能优异的钢结构住宅的贡献仍然微不足道。而日本在20世纪90年代末，预制装配住宅中钢结构比例就已达到71%。

一，网架和门式刚架结构何以得到迅猛发展和推广

在大跨度建筑中，以网架和网壳结构为代表的网格结构50多年来成为我国发展**快，应用**广的结构，无论在使用范围、结构型式、安装施工等方面均具有中国建筑结构的特色。这两种结构体系之所以能够得到迅猛发展和推广，主要是充分体现了钢结构“轻、快、好、省”的特点。这两种结构体系都采用了轻屋面，结构构件都经过千方百计的优化，使结构的自重减到极轻，体现了钢结构轻的特点。这两种都是体系化结构，具有高度的工厂化、标准化和模数化，现场施工几乎不用焊接，因此施工速度极快，体现了钢结构快的特点。有**设计规范和商用软件，能够保证设计质量，高度工厂化生产，构件形式标准化，可以在自动生产线上加工，能够保证制作质量，体现了钢结构质量好的特点。结构用钢指标优异，以门式刚架钢结构为例，用钢指标可降低到10～30公斤/平方米。结构体系化以后，可以形成批量生产，产生规模效应，明显降低生产成本，门式刚架钢结构的造价可降低到400～600元/ m2，因此体现了钢结构省的特点。

二，“四大明星”与“轻快好省”理念背道而驰

近20年来，随着我国国民经济的高速发展，大型公共建筑的建设也得到了空前的发展，涌现出像金茂大厦、上海大剧院等一批体现中国民族特色和时代气息，结构设计和施工技术体现科技和工程新发展，并具有强烈先进示范性的钢结构建筑，但也涌现出与国际上倡导的可持续发展理念背道而驰、与国家基本建设原则背道而驰、与钢结构“轻、快、好、省”理念背道而驰的工程，其中以国家大剧院、鸟巢，水立方和CCTV主楼为代表。

2007年建成的国家大剧院，为了追求建筑效果，竟在歌剧院、音乐厅和戏剧场三幢独立的建筑上用一个没有任何使用功能的椭圆形半球壳体覆盖，用钢指标达263公斤/平方米，建成后的运营费和维护费极其惊人，仅每月电费就高达400万元，造成能源的过度消耗和投资的巨大浪费。显然它是一个典型的形式主义产物，完全不符合钢结构好、省的特点。

2008年建成的鸟巢，建筑师为了实现杂乱无规律的外表图像，极端忽略结构受力合理性，采用交叉平面桁架结构体系，致使交汇于菱形内柱腹杆的数量多达13根，被迫采用非常复杂的空间扭曲构件，受力**大的部位不得不采用昂贵的Q460、厚度达110mm的厚钢板，整个工程设计、制作和安装的复杂性前所未有。尽管几经“瘦身”，但结构的不合理仍然导致了惊世骇俗的用钢指标，高达712公斤/平方米，并使结构自重占到总荷载的70%以上，这种为了建筑视觉效果完全违背钢结构轻、快、好、省特点的做法，简直令人发指。

2008年建成的水立方，建筑师心血来潮地采用了一种十分怪异的、莫明其妙的网架构件布置，使2万根构件、1万个节点各不相同，施工图纸达3 万多张，绘制费时1年，大大增加了制作难度和制作费用，这种毫无益处、徒增施工难度，延长施工期限的做法、完全违背钢结构快、好特点，实在令人难以接受。

2009年建成的CCTV主楼，建筑方案为高空大悬挑75米的倾覆性不平衡体型，结构设计则要扶其不倒，用钢指标高达296kg/m2。该设计所追求的整体前倾且在高空悬臂外伸75米的奇特建筑造型已无法得到抗震合理的结构体系，这给主楼的抗震设计留下无法弥补的隐患。这种完全违背工程结构技术合理性的做法，令人无法容忍。

这些工程造型各异，但本质相同，那就是极端强调建筑造型和视觉效果，忽视结构体系的合理性和经济性、忽视环境与生态、忽视社会责任，使钢结构完全失去 “轻、快、好、省”的本来面目，导致需要加倍地投入人力、物力和财力去保证诸如抗震、抗风、防火和防意外爆炸与撞击等结构安全问题。

三，资源与技术为形式服务蔚为风潮

这四大建筑无视钢结构特点的设计思想的传染性很强，这种只求视觉冲击力，无视成本和代价的潮流正在各地兴起，资源和技术为形式服务之风正在形成。以下列举一些刚刚建成和正在建造的、与上述四大建筑有同质特点的怪异钢结构建筑。

2010年5月建成的广州歌剧院，造型为圆润双砾的大石头，由64个面、41个转角、104条棱线倾斜交错组成不规则折面，形成没有一个面对称，没有一个节点相同的异型形体。所采用的空间折板式三向斜交单层网格结构体系力学性能和经济性都不优越，杆件任意交错，节点极其复杂，全部采用铸钢节点，单个节点**大重量达到39吨。整个结构总用钢量约1.2万吨。由于设计是完全无规律的组合，所以每一个节点从制造到安装都要空中三维定位，每一个杆件都要分段铸造再现场拼接，施工难度比起“鸟巢”有过之而无不及。

2010年6月封顶的深圳证券交易所营运中心，高245米，由塔楼和“漂浮平台”两部分组成。立柱型大厦的底座被抬升至30多米高，形成巨大的“漂浮平台”，其东西向悬挑36米，南北向悬挑22米，是世界上**大的悬挑结构，成为“世界上**大空中花园”。“漂浮平台”单个节点**大重量达171 吨，总用钢量2.8万吨，整个工程用钢量约4.2万吨，比深圳地王大厦多1.75万吨。为了解决在30多米高空悬空建造奇特建筑造型的施工难题，使用了国内**大的两台塔式起重机，并首次在国内民用钢结构工程采用沙箱卸载技术。

2010年8月封顶的大连国际会议中心，形似一只大海龟。建筑设计追求解构主义，导致结构方案极其复杂而无规律，形成了多支撑筒体大悬挑大跨度复杂空间体系，其特点为“二大、三多”——大悬挑：平台桁架周边(长700米)均为悬挑结构，**大悬挑长度40米。大跨度：由17个分布不均匀的竖向筒体支撑平台和屋盖层，屋盖跨度**大达110米。竖向承载构件转换多;钢结构类型多，包括箱型结构，管桁架结构，大悬挑桁架结构，大跨度桁架结构，空间倾斜柱，空间方管柱等。形式各异的节点数量多，达8.5万个。钢结构的用钢量达3.5万吨。整个工程设计、制作和施工难度超过“鸟巢”和“水立方”，被称为“在桌面上建房子”。

合肥创新展示馆的设计创意来自游戏棒，由346根长短不一的钢管岸形成乱向自由分布的交叉杆棚罩，被称为“合肥版鸟巢”。钢结构杆件无一相同，分布复杂，**多处有11根杆件交汇于一点，节点也无一相同。受杆件三维不规则影响，常规的平、立、剖图纸无法将杆件的空间关系表达清楚，制作和施工难度极大，堪比CCTV主楼。

其它类似的工程还有深圳湾体育中心大屋盖和海南国际会展中心等。

上述这些极具“挑战力”的建筑的建成，表明中国人能够实现国外建筑师只知道造型而不知道做法的设计方案。我们的设计人员、施工人员包括科研人员用智慧和心血解决了诸多人为制造的技术难题，创造了很多代价高昂的“世界**”，但结构复杂，施工难度大，用钢量大并不意味着技术的进步。对比前述钢结构发展历程中那些建筑艺术与结构技术高度融合的钢结构建筑典范可以看出，真正的技术进步应该是实现钢结构“轻、快、好、省”的特点，能够经得起自然灾害和历史的考验。

四，“浪费建筑”与我国当前国情不符

前文列举的这些与钢结构“轻、快、好、省”特点完全相反的奇特建筑，其结构受力复杂之程度，施工困难之程度，资源消耗之程度，建设费用高昂之程度，达到令人称奇的地步。这些现状与我国当前的国情是否相符?与国家建立的“适用、安全、经济、美观”的建筑方针是否相符?它们的建成使人们对其方案的中标过程产生质疑，到底方案中标的评价标准是什么?

我国目前的重大工程几乎都采用国外建筑师的奇特方案，方案中标与否完全决取于评审人对建筑造型的审美，而非建筑功能、结构、施工、造价、环境、节能等更多重要因素，这种方案中标评选机制的缺陷，导致当前中国产生了一大批世界上都罕见的“浪费建筑”。因此，要产生“轻、快、好、省”的钢结构，毋庸置疑，必须要完善目前的方案评选机制，杜绝“浪费建筑”的产生。方案的评审，应该由涵盖建造过程的建筑、结构、施工、造价、能耗等主要专业领域里的专家组成评审组，分专业进行评价，**后综合这些指标选取**优方案，而不能简单地以建筑造型取胜。如果在某一专业方面严重不合理的，应该“一票否决”。中标的方案还应接受社会的监督，增加透明度。

更新理念实现设计一体化和优化

目前，我国设计界通常的做法是确立建筑方案后，再去考虑结构、施工和造价等问题。以至于把钢结构作为去实现“新、奇、特、怪”之建筑造型的技术手段，而非发挥钢结构本身优异的性能。钢结构建筑有其自身的特点，结构体系、构件和节点在很大程度上制约并决定着建筑的造型和空间，而结构体系和施工技术是否高效合理，又关系着建造成本，维护成本和拆除成本等建筑物全寿命的成本问题。因此，钢结构建筑的建筑造型与结构设计应该从整体出发，实现一体化设计。建筑造型富有很强的力学原理，一些造型本身就决定着抗风性能和抗震性能的优劣。国内外历次大地震均表明特别不规则的建筑都受到严重破坏。因此，在初步设计阶段就应该通过科学、理性的一体化设计将那些“先天不足”的建筑造型剔除，以免后续被动地在结构上“创新”去弥补这些“先天不足”，造成资金和资源的巨大浪费。一体化的设计需要建筑师、结构工程师和其他相关学科的技术人员全力合作，实现建筑艺术与结构技术的**结合。

古人讲“天下兴亡，匹夫有责”，在资源问题日益突出的时代，我们可以讲“资源有无，匹夫有责”。国家现在一直在提倡“低碳经济，节能减排和可持续发展”的理念。目前，人们开始重视提高建筑物运营过程的节能问题，但对建筑节能的另一个重要方面——建造过程的节能还没有引起足够的重视，这方面的浪费还极其严重。这种浪费有可能从根源上就埋下祸根，也就是设计本身不合理带来的后果。目前技术的发展几乎可以解决一切工程问题，即使再不符合力学原理的建筑也都能造得出来，但以付出巨大的资源和能源为代价。

(本文作者是我国**钢结构专家，长期从事钢结构领域的教学、科研和工程实践。曾任同济大学副校长、研究生院院长、土木工程防灾国家重点实验室主任。)