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構(gòu)建“幕墻鋼結(jié)構(gòu)”專業(yè)｜小知識

1、幕墻鋼結(jié)構(gòu)的定義與主要內(nèi)容

到底什么是幕墻鋼結(jié)構(gòu)，目前尚無明確的定義。一般來說，狹義上的幕墻鋼結(jié)構(gòu)為幕墻設(shè)計配套的雨篷鋼架、門頭鋼架、立面幕墻鋼架、出屋面邊緣幕墻鋼架、采光頂鋼架和汽車坡道鋼架。廣義上的幕墻鋼結(jié)構(gòu)是除了上述鋼架外，還包括屋頂塔架、建筑之間連廊鋼架、觀光電梯井道鋼架、建筑內(nèi)部夾層鋼架以及戶外樓梯甚至室內(nèi)樓梯，小區(qū)景觀小品鋼結(jié)構(gòu)等，由土建設(shè)計院分包于幕墻設(shè)計院來完成的區(qū)別于主結(jié)構(gòu)的次要附屬結(jié)構(gòu)。

2 構(gòu)建幕墻鋼結(jié)構(gòu)理論的主要內(nèi)容，方法與初步成果

對于幕墻鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)理論構(gòu)建工作主要圍繞著上節(jié)所述其主要工作內(nèi)容展開。包括埋件、雨篷鋼架結(jié)構(gòu)、立面鋼架結(jié)構(gòu)、屋頂鋼架結(jié)構(gòu)等。而對于理論知識來源方法則主要有兩類：歸納和演繹。歸納就是把日常設(shè)計工作中碰到的問題、問題討論過程、問題解決方案進行知識積累，積累過程不斷實現(xiàn)由點到面的突破，進行抽象化系統(tǒng)化歸納，從而最終形成理論化成果。這個過程可以理解為幕墻鋼結(jié)構(gòu)理論構(gòu)建過程中理論來源方法的唯物論。而演繹則是拿其它學(xué)科理論知識或者最前端的研究成果，當(dāng)然主要是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計理論進行幕墻鋼結(jié)構(gòu)化改造處理后演變成幕墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計理論。這個可以理解為幕墻鋼結(jié)構(gòu)理論來源中的辯證法。而就其歷史源頭來說應(yīng)該可以追溯到發(fā)表于《幕墻設(shè)計》2016年第5期(十月號、總第59期)的那篇《從屋頂鋼塔設(shè)計談幕墻鋼結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計》論文(論文后被《建筑工業(yè)》期刊2018年度會議論文集收錄)，該論文首次初步系統(tǒng)性地闡述了幕墻鋼結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計理論問題，點燃了幕墻鋼知識理論與技能體系構(gòu)建重任的星星之火。

幕墻鋼結(jié)構(gòu)理論研究工作已經(jīng)取得一定程度的進展，其成果主要包括如圖一所示22篇論文(隨著后期的不斷增益，最終會達到25篇左右)，其中有12篇已經(jīng)發(fā)表在相關(guān)期刊發(fā)表，另 7篇已經(jīng)完成初稿，會在近一兩年內(nèi)陸續(xù)在相關(guān)專業(yè)刊發(fā)表。有興趣的讀者可以回讀相關(guān)論文和持續(xù)關(guān)注后期發(fā)表工作。這些論文集群涵蓋了荷載、埋件、雨篷、立面鋼架、電梯井道鋼架以及屋頂鋼架甚至玻璃、鋁板計算在內(nèi)的幕墻結(jié)構(gòu)幾乎所有部分，從理論上清晰明確地論述了這類結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征與設(shè)計思路。

3、幕墻鋼結(jié)構(gòu)理論的實踐應(yīng)用

任何理論必須能夠指導(dǎo)我們的實踐和服務(wù)于工程項目才有具體實際意義。幕墻鋼結(jié)構(gòu)理論亦不例外。故工作與實踐應(yīng)該成為幕墻鋼結(jié)構(gòu)知識理念與專業(yè)技能體系構(gòu)建工作的中心和重點。如圖一所示，這塊內(nèi)容主要有五個部分：分別是設(shè)計標準、制圖標準以及節(jié)點圖庫、對員工進行專業(yè)技能培訓(xùn)或者考核的專業(yè)庫題以及工作中常用到的制圖與計算軟件、對這些軟件進行二次開發(fā)或者單獨開發(fā)專業(yè)軟件的編程開發(fā)工具。

4、幕墻鋼結(jié)構(gòu)制圖標準內(nèi)容總覽

1、專業(yè)幕墻鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點圖庫是一種可提高設(shè)計師制圖速度，提高設(shè)計效率的優(yōu)秀工具。亦可為初入行年輕設(shè)計師提供一個快速進步，盡早在技術(shù)上成熟起來的捷徑。所以一個全面與優(yōu)秀的節(jié)點圖庫亦是構(gòu)建幕墻鋼結(jié)構(gòu)理論知識和設(shè)計技能時必須子項之一。幕墻鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點圖庫的整體內(nèi)容詳見圖4。圖庫截至目前為止共收錄386個常用幕墻鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點。涵蓋了鋼結(jié)構(gòu)焊接大樣、預(yù)埋件與后埋件節(jié)點、特殊支座節(jié)點、梁梁連接節(jié)點、梁柱連接節(jié)點、抗震框架節(jié)點、拉桿節(jié)點、以及幕墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計師知識技能拓展用的樓承板作法節(jié)點、簡單砌體結(jié)構(gòu)，簡單獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、簡單混凝土框架作法、混凝土結(jié)構(gòu)加固甚至簡單膜結(jié)構(gòu)等。

2、設(shè)計一套對幕墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計師有效的能力考核辦法，是促進和提高設(shè)計專業(yè)能力的有效手段。以考核題目的形式出現(xiàn)，將一些設(shè)計師在工作中容易犯的問題、容易忽視之處、甚至概念完全錯誤的地方等這些瑣碎專業(yè)的知識點以題庫考點的形式出現(xiàn)，既可以考核量化設(shè)計師的工作能力，又可以起到對設(shè)計疑難點進行有效預(yù)警作用。最終目的是提高設(shè)計師的理論水平和設(shè)計技能，從而提高工程設(shè)計質(zhì)量。例如，判斷正誤題型中的第一題：“高強螺栓分為承壓型和摩擦型，因為抗剪機理完成不同，故其采購和安裝時預(yù)拉力值以及施扭工藝必須嚴格區(qū)別，不可混用”。這是針對眾多鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計師一個錯誤概念而來，實質(zhì)上，高強螺栓從生產(chǎn)、采購和施工來說，并沒有任何區(qū)別，更沒有承壓型和摩擦型區(qū)分，甚至其施工方法也是完全一樣的，施加的預(yù)拉應(yīng)力也是完全一樣的，其區(qū)別主要是節(jié)點抗剪原理，節(jié)點板加工時是否制作摩擦面。真正的區(qū)分是連接原理，所以正確的提法應(yīng)該是摩擦型連接或者承壓型連接，而非設(shè)計師經(jīng)常提到的摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓。顯然，這樣的題目設(shè)置對于糾正設(shè)計師的錯誤知識概念，建立正確的知識概念是非常有意義的。筆者編制的專業(yè)題庫目前共包括判斷正誤、單項與多項選擇、分析與計算三類題目共計二百小題。均來自日常幕墻鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作實踐，后期會不斷增益和完善。