Page 160 - 现代建筑的结构设计分析与理论研究

Structural Design Analysis and Theoretical Research of Modern Architecture
现代建筑的结构设计分析与理论研究

基于目前国内外钢结构节点的设计经验，可以得出：钢结构节点不仅对建筑的稳
定性和承载力提升发挥关键作用，更要同建筑设计的立面形式、功能转换、材料表达
等相配合，以营造良好的空间体验，塑造建筑的整体“性格”。并总结出当今钢结构

节点设计的三个主要发展趋势：第一，露明与消隐兼具：满足不同使用性质的建筑对
于机械美学或极简主义的追求；第二，连接方式多样复合：延续传统的焊接和高强螺
栓连接，并创造出自攻螺钉连接、销连接等新型节点连接方式；第三，安全与经济并存：
用钢量趋于经济，自重减小，抗震性能优化。

（一）建筑学视角下钢结构节点设计的基本原则
作为兼具结构理性和感官美学的设计要素，钢结构节点设计需要建筑师和结构师
的通力合作，既要实现钢结构体系的合理受力和构造最简化，又要满足建筑师对于空

间利用与表现的构想。
1. 符合结构预定受力条件，并体现钢结构的轻盈精巧
钢结构节点根据不同的连接方式，应满足相应的预定受力条件，如焊接应遵循强
节点弱杆件原则、强焊缝弱母材原则、强柱弱梁原则等，高强螺栓连接应按强度等级

施加对应预紧力，普通螺栓连接应注意最大和最小容许间距的控制等。这样不仅能强
化钢结构整体的承载力，还能在破坏来临时保护节点并防止其先于构件损坏。而在同
样荷载下，钢结构的承力构件因材料强度高而具有“细截面，大间距”，这促使节点

设计应在符合结构预定受力条件的同时，尽可能保持与钢构件一致的轻盈精巧。1889
年巴黎博览会机械馆的主体建筑采用了跨度达 115m 的三铰拱，拱端与地面连接处采
用集中式的铰接节点。上部庞大的钢屋架结构通过集中于地面的铰接点支承，体现出

钢结构强大的延性，以及“脚尖芭蕾”般的轻盈有力。
2. 传力路径清晰，以明确的构造逻辑和力学形态表现张拉收束的力量感
钢结构节点的传力路径各有不同，既可将构件的集中力分散至多个方向，也可将

多个构件的作用力汇集起来。因此，钢结构节点的构造不但要保证结构受力的平衡稳
定，更要根据传力的作用方式和主要方向，预先绘制合理清晰且接近实际工作情况的
力学简图，保证力能在节点处以简洁明确的方式向下传递。清晰的传力途径能体现出
明确的构造逻辑和力学形态，并对建筑整体的力量感和空间传力的流动感起到积极作

用。例如，钢结构网架、网壳的节点需要汇集各个构件所传递的轴向力。节点对于轴
向构件强烈的收束感，同细长构件的张拉延伸鲜明对比，充分体现出力量传递之间的
视觉张力。诺曼·福斯特（Norman Foster）设计的雷诺公司产品配送中心，利用伞形

钢结构略微放大的节点，以及钢构件向外延伸变细的力学形态，表达出钢构件与钢拉
索之间的力量传递和构造逻辑，让使用者感受到钢结构的坚固与稳定。

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