摘要：
摘 要：本文阐述了我国钢结构行业发展中的经验、问题和教训，用科学标准及专业知识来分析国内外已建工程的成败得失。根据对国外著名工程案例争论的剖析，分析了我国重大标志性工程结构体系中的问题，得出实事求是的科学结论，并对钢结构行业的健康发展提出切实可行和中肯的建议。
关键词：科学标准；结构体系；可持续发展原则；健康发展
一、前言
目前，国内外都处在一个经济建设时期。进入21世纪前后，我国进行了大规模的基本建设，尤其北京亚运会、北京奥运会、十一届全运会、上海世博会、广州亚运会等国际大型盛会的举办，工程项目繁花似锦，丰富多彩。但是在大型钢结构工程辉煌成就的背后，还隐藏着少量体系繁琐、施工艰难、耗资巨大的结构另类。人类社会付出了巨大的资源消耗和浪费，国家和纳税人承载了巨大的财力、物力负担。进入2009年以后，我国又宣布几十座城市进入“资源耗竭城市”行列。面临如此严峻的形势和问题，是专业工作者认真思考一下我国钢结构行业发展中的不健康因素和存在问题的时候了，难道我们还能无动于衷地漠视一些非科学发展观的因素来影响我国钢结构行业的健康发展吗？
如何正确理解国内外著名工程建设项目上纷争多年的分歧观点和看法？那就是争论双方都应以科学的判别标准，实事求是的客观态度去总结经验教训，去分析成败得失。科学标准并不难诠释，它主要应包括：科学发展观、科学历史观、科学是非观和科学人生观等内容。科学标准也不难界定：它应是全面反映自然规律和人类发展进步的客观准则，它能有效地促进生产力发展和人类进步。换句话说，它能充分地体现人类可持续发展的原则，丰富和提高人类的生命价值。
二、用科学标准回顾过去、审视现在、展望将来
(一) 专业知识是科学是非观的依据
对一项综合性工程得失的判断也应由多种专业共同参与和审评，以往的建筑中也曾有过成功的建筑和失败的结构设计，或蹩脚的建筑、先进的结构等工程。结构工作者应以社会责任感、敬业精神和专业知识去评说工程得失就更体现准确性、可信性和科学性。那么工程结构专业知识的理论基础是哪几门学科？即力学系列（理论力学，材料力学，结构力学，岩土力学，流体力学，弹塑性力学，断裂力学等），材料学，营造学等。具体判断的科学标准常体现在下列的技术信息中：
1．结构体系的正确性与资源效益的最大化程度成正比；
5．结构体系的制造：多用轧材，少用焊材。杆件规格化、标准化、批量化是设计的方向，加工上实现流水化、自动化、工业化、商品化。
6．结构体系的安装：扩大拼装单元，块体或整体吊装，采用平行滑移施工，多点同步施工，机械化施工。
(二) 对国外历史著名工程进行科学分析
进行了极限设计。巴黎上流社会及士绅名人等保守势力反对突兀的铁塔破坏城市的风格与景观，实质上为工业革新力量与社会保守旧势力之争。历史证明后者是错误的。
2．悉尼歌剧院(1957-1973，图2)——为建筑师伍特重设计。由于悬臂空间薄壳的计算和施工难以实现，1963年改为Y形和T形高肋混凝土拱后才解决结构方案。加以外形与内部空间无合理联系，冗余空间大，实用舞台小；但建筑造型优美，组成的独特景观又为一部分人欣赏，所以，形成毁誉参半的建筑物。工程建设历时16年，耗资超预算14倍，撤换建设部长一名。争论源于原设计脱离当时科技水平及违背实际情况，批评了空想唯美主义不重功能的思想等。事实证明批评者的科学态度和务实精神是正确的。
4．卢浮宫广场金字塔(1988，图4)——华裔建筑师贝聿铭设计。塔高H=22m，由钢结构和666块玻璃组成的金字塔完成了卢浮宫博物馆扩建工程，改进了混乱的人流交叉缺陷。在不损害历史建筑和影响广场古典氛围下，构成地下入口大厅简洁的基本几何形体——金字塔，作为采光顶是主从关系和谐的绝佳选择。为此法国总统密特朗亲授法兰西共和国勋章给贝聿铭。部分守旧势力认为金字塔干扰了卢浮宫古典形象的呼声很快被金字塔完善的建筑功能和广场上新添的绚丽与活力而掩盖，金字塔终成为卢浮宫广场上一朵奇葩。
综观上述国外有过争议的著名工程，1、4是审美观念之争，2、3是技术是非之争。观念之争会在社会的前进中做出历史的公正裁决，而是非之争却要在摒除权利的干扰后，在科学标准下得出符合发展规律的技术结论。
(三) 对我国现代标志性工程的专业评论
1．国家体育场(图5)——主承重结构体系由24榀不同尺寸、形状的格构式平面框架组成，跨度在百米以上，远远超出框架体系的最佳跨度范围30~40m，形成巨大弯矩，需求超常超厚板件，形成超重巨型、扭曲构件。因而，产生前所未有的制造、安装、维护、保养等难题。几经优化后的钢结构自重仍达5.2万t，但承担的屋面荷载总重才0.5万t。屋面维护结构由双层膜面组成，屋顶上形成2400个封闭的“水池”，不得不安装1800台水泵进行雨后排水，成为建筑屋盖设计中无人会仿效的劣品。2008年8月8日奥运会两个月后，就开始对建筑物膜面进行维修清洗。而结构设计中的先天隐患及结构内未知的高额残余应力等弊端尚待显现。六十大庆后在“鸟巢“中展出的大型演唱会，其功能转变的工程量巨大，服务期短暂，投资效益低下，造成人力财力及资源的浪费。“鸟巢”的耗钢量达650kg/m2，为奥运会其他场馆的几倍至十几倍。创建了历届世界奥运会主场馆用钢量之最，耗资31亿元。复杂焊接结构中高额残余应力及材料硬化等危险隐患尚未显现。“鸟巢”刚刚服役一年多，其“三高”支付（投资高，运营高，维修高）的本质，暴露无遗。这真是一项耗资耗材超大，结构华而不实、弄巧成拙的“手工艺品”工程。
2．CCTV新楼(图6)——是布哈斯为荷兰商业街设计的35m高层建筑的放大版。建筑造型倾斜扭曲，违反自然法则和抗震原理。环形建筑空间不利于防火防震，隐患丛生。为新奇怪诞付出的代价达50亿元，超过第11届全运会对全部体育设施及新建场馆的投资总合46亿元。国家需要对此承担超级财力、物力、人力的长期投入，仅建筑物混凝土基础底板厚度就达7~10m，大量物资材料深埋地下，并要对CCTV大楼可能的灾难重演进行防范。理所当然地“大裤衩”在北京十大现代优秀建筑物评选中落败。设计人布哈斯在清华大学发表的“名言”，更证实了CCTV大楼是他奇特构思的国外试验场。最近，他又爆出自己怪诞的性崇拜设计意图，激起我国广大人民的义愤。这一工程开辟了怪诞高层建筑在中国大地上成功进军的先例。这是继沙特利亚德国际体育场之后，中国又成为第二个为外国技术提供无偿试验场地的富有发展中国家，影响深远。
3．国家大剧院(图7)——建筑造型与地理环境的错位和建筑设计与建筑功能的错位是这个“政绩工程”的两大要害。建设投资与市场经营也是一个难解的矛盾。巨壳下的建筑群设计是设计师安德鲁1993大阪海洋馆设计的再版，但位于红墙绿瓦的中华古建筑群中心的光亮圆壳却破坏了此项世界文化遗产的风格与和谐。六十国庆联欢夜景显示“鸟蛋”因属“另类”，其建筑轮廓被迫黑化屏蔽，虽被命名为北京十大优秀建筑之一，奈名不副实，亦难现“风采”。零功能的单薄巨壳又埋下了灾害下的结构隐患。昂贵的造价（21亿元）及高额的运营维修费用以及三个剧场的断续演出能力使“自负盈亏”的中央批示难以实现。
4．北京电视中心新楼(图8)——虽然日本人设计H=236m的全钢框架结构的用钢量（400kg/m2以上）并不小，但我国的设计与施工单位成功地优化改造原设计，创造性引入了预应力技术，采用“强迫位移法”对立柱截断施工以调节框架结构内力，节约钢材达20%左右。体现了我国设计人员对待国外中标方案的科学态度和成功优化，显示了中国人的聪明与才智。
1、2、3三项工程的根本问题在于：一。不可重复性（极端的个性化设计），二。三高投资（建造、运营、维修），三。违背社会发展方向（与可持续发展原则逆行等）。因此，对行业发展产生负面影响，浪费自然资源和国家财富，应引以为鉴。
随着经济的发展，我国应该建设一批高标准、高科技的大型现代建筑显示国威，但是也应该对新奇怪诞违反自然法则而浪费财富挥霍资源的一切工程说不；随着改革开放的深入，我国应以海纳百川的胸怀接纳学习世界先进的科学技术。但也应该以科学标准警惕和制止崇洋媚外思想的抬头。
(四) 对今后工程结构体系发展的理性期盼
根据预测21世纪钢材和混凝土仍就是承重结构的主导建筑材料，但钢材将扩大应用范围和领域，混凝土将固守其面积和体积结构阵地，并出现更多类型的钢-砼组合结构及创新结构体系和新施工方法。
1．建筑材料：应该选用消耗资源、消耗能源和CO2排放量的比值较低的材料（铝材为钢材比值的2.5~4倍）；还应选用性价比，再生利用率和加工制造率较高的材料。钢材的综合指数均位于前茅。对钢材品种的预期：研制特种钢，超强钢，超厚钢，异形薄壁钢，变截面钢索等新材料品种。
2．结构体系：按照国际上大型建筑工程向轻型化的发展方向，现代大型结构发展已呈现出围护材料轻型化、高强化；承重结构空间化、张力化；制造加工自动化、工业化；施工安装集成化、整体化的明显趋势。在设计上简约划一，在构造上兼并功能、在结构上采用张力体系（具有最多数量轴拉杆，最少数量轴压杆及零受弯杆的体系，图9）及钢-混凝土组合体系，在材料上选用薄壁和索绳高强钢材等。所以预应力钢结构，尤其在创新性预应力钢结构（零强度、零稳度、零刚度结构）、预应力块状整体钢结构及预应力薄壁型材钢结构，和预应力钢-混凝土组合结构(图10)等方面将会得到大力发展。
3．制造安装：自动化、流水化、大型化、机械化是行业的制造和施工发展方向。工厂应成为结构体系的组装基地，工地应成为承重结构的架设安装基地。传统的许多安装工序将由工地移向工厂，施工中大量空中作业将转为地面操作，从而提高施工的整体科技水平，加大施工对象的幅度及体量等。
三、用科学发展观引导行业健康发展
(一) 回归“适用、经济、美观”建设三原则
不同地区、不同条件、不同时代可以对三原则其一有所调整和侧重，但不可或缺。近期，我国某些大型公共建筑的兴建中追求新奇忽视节约的现象严重，被称为“烧钱建筑”。这不仅不符合我国国情、民情，而且违背珍惜自然资源的“可持续发展”原则。至于美观，它更是反映民族文化及时代色彩的艺术，抄袭西方的审美观，堆砌超额的物资与材料绝对构不成民族美。一座优秀的建筑必然是力学与美学的和谐统一、技术与艺术的完美结合及结构与建筑两专业协作的产物。1960年罗马奥运会上钢筋混凝土的大、小体育宫和1972年慕尼黑奥运会上钢索网体育建筑群均为世人提供了两种结构类型的技术与艺术完美结合的优秀范例。目前钢结构行业中，尤其应当找回散失和漠视多年的“经济”原则。
(二) 建立大型工程评审决策新机制，为建筑立法
所有遭到非议的大型公共建筑都经过“合法”的程序审批，看来有必要重新建立更合理、更全面、更公正、更公平的评审机制，使工程的立项、筹备、招投标、设计及施工等环节更公开、更透明，真正接受纳税人的监督与质询。近年来刚建成十几年的大型建筑物屡遭爆破拆除：服役16年的杭州西湖畔浙大医学院大楼（22层）、16年工龄的青岛铁道大厦（22层）、18年工龄的沈阳五里河体育场、尚未竣工的长江三峡明珠观光塔（已建12层）以及15年工龄的沈阳水上娱乐中心“夏宫”（大跨穹顶建筑）等相继被爆破拆除。一系列的大型公共工程被爆破事例令老百姓迷惑不解，纳税人心痛，令业内人士扼腕痛惜。尽管今日拆除的决策者们振振有词，但昔日建设的决策者们也曾信誓旦旦。我们摧毁的建筑都是国家的财富，纳税人的血汗，自然界的不可再生资源啊！怎么能如此轻率地出尔反尔？所以，国家重大建筑工程的立项、筹备、招投标、设计、施工与验收等决策环节都应在一定的法规下运行，避免任意性、主观性及人为干扰。国家级大型工程的技术评判权应由我国的最高技术部门——中国工程院来承担，既名正言顺，又责无旁贷。看来主管部门应该尽快对大型公共工程的立项与兴建进行立法与管理了。
(三) 开展学科及行业中的点评工作，明确是非不断前进
在经济建设大潮中，少数工程出现纰漏与失误在所难免，应总结经验教训，明确得失是非，不断完善改进，促进行业发展。以偏概全是错误的，但以瑜掩疵也是不科学的。总结经验的目的是促使行业健康发展，明确是非的结果是告诫后人勿蹈覆辙。有时可能是“当事者迷”、“身不由主”，由他人作出科学的分析和善意的评论也是必要的。不辨是非的前进会使我们浪费大量的人力、物力、财力，误导行业发展方向，延缓社会发展进程。最近出现的贵阳花溪CBD高楼群的“群魔起舞”式设计和北京拟建的两座“鸟巢”式建筑的事例，发人深省。。
(四) 对专业人员进行科学发展观和科学人生观的教育
科学发展观要求专业人员按事物发展规律办事，尊重自然法则，恪守“适用、经济、美观”三原则，建筑设计中要注重质量和效益，尤其近年来被淡化和冷落了的经济问题要特别关注。科学人生观则要求我们敬业、严谨、公正，在各项专业活动中都持有科学的态度，以自己的专业知识和工程经验参加建设的各个环节，说真话，说实话，不随波逐流，坚持真理，恪守法规。这样才能形成一支高素质的专业队伍，保证行业的健康发展。
四、后语
胡锦涛同志在中共十七大会议上指出：“着力转变不适应不符合科学发展观的思想观念，着力解决影响和制约科学发展观的突出问题，把全社会的发展积极性引导到科学发展观上面来，把科学发展观贯彻落实到经济社会发展各个方面。”作为一个半个世纪从事钢结构学科的科技工作者，我愿尽力为钢结构行业的科学发展和健康成长而努力。
参考文献:
1.陆赐麟.近年来我国钢结构工程设计与实践中的问题与思考. 论大型公共建筑工程建设—问题与建议，中国工程院编, 中国建工出版社, 2006
2.陆赐麟.从近50年奥运主体场馆建筑结构发展展望2008年奥运会的未来.建筑结构,2003,(5)
3.陆赐麟.预应力钢结构技术的创新与拓展. 钢结构, 2008, (8)
