盡管結構形式的選擇通常是結構工程師的工作，但建筑師也必須對影響結構和連接設計的因素有一定的了解。即使國內大部分鋼連接部件的設計由廠家完成，建筑師也必須對現代鋼結構建筑部件的連接方法、控制性原則和因素有清晰的認識。

一、鋼結構部件和特點

鋼結構部件的另一個特點是截面多樣性:另一方面，鋼材的各向均勻性可以加工成各種形狀，與木材的各向非均勻性差異顯著:同一線性結構部件，鋼結構的截面多樣性與木結構無法比擬，這也是有工字鋼而沒有工字木的原因，部件結構中的連接部件幾乎都是鋼在受力范圍允許的情況下，不同型號的鋼材的選擇可以導致不同形式的連接。

二、連接設計受到的制約

鋼材種類繁多，耐受性也不同，連接設計通常受到以下因素的制約:

1.部件來源:理論上鋼結構部件和連接部件具有任何加工性，但在各具體項目中，結構部件和連接部件總是受到現實條件的制約。有經驗的設計師通常選擇易于獲得、易于安裝的型鋼，設計簡單有效的連接方式和連接部件。

2.連接手段的限制:鋼結構施工特點之一采用工廠加工、現場組裝。這是與傳統的構筑方式不同而產生大量節點的原因。各種型鋼之間的連接主要有鉚接、焊接、栓接三種手段。鋼結構建筑初期多采用鉚接，施工簡單，但需要在構件上挖出洞口，降低斷面性能，節點容易產生集中應力，最近不采用。采用焊接節點，外觀簡潔，負荷傳遞效率連續，但施工作業要求高。后期出現的高強螺栓連接，同樣可以達到類似焊接的強度要求，在現代鋼結構中大量采用。

3.連接部件具有層次性:鋼結構建筑結構體系之間存在復雜邏輯的層次關系，在連接層次上，該層次關系反映了部件尺寸和安裝前后的差異。連接的目的是實現層次轉換，也是實現力從三維轉換到二維，最終傳達到一維部件的關鍵。復雜的連接通常由立體連接部件、平面連接部件組合而成。

4.連接構件所處的平面：兩個線性結構構件總是處在一個平面內，該平面為構件應力的發生平面，連接構件為了有效抵抗這個平面內的應力、彎矩或剪力，常常設計在此平面內，如鋼管與拉索的焊片總處在這兩者構成的平面中；在多個構件的連接情況下，組合的平面構件可以與立體的受力情況相對應。

三、連接對象的原型與連接的分類

鋼結構建筑的結構構建包括桿件與索兩種基本類型，由此產生的連接方式可分作索與索的連接，桿件與桿件的連接，索與桿件的連接。無論平面結構或是空間結構，由于構件單體的線性特質，結構體系的復雜與否并不會導致更多類型的連接，而復雜的連接可看作由這三種基本類型組合而成。

1.索與索的連接

索在結構體系中只承受拉力，內力沿索的軸線不變，索的截面不會因長度變化而變化。其連接特點如下：

a.位于端部的連接必須通過索套來實現。

b.電纜中部的連接可以用各種夾具完成。

c.多根電纜的連接需要設計新的節點，根據電纜與電纜的組合方式的不同，常見的單層或雙層電纜的構造，根據配置方式的不同可以平行或放射線等形式。索網的輕量有效，符合人們對輕量和透明的普遍追求。皮亞諾設計位于意大利的Banca，Popolaredilodi總部室外廣場的玻璃屋頂，受力結構由上下兩組索網相互連接，玻璃夾在結構中間，水平方向的聯系索加強穩定，固定在周圍混凝土墻壁上，所有節點都是索索索連接

2.部件與部件的連接

部件更早出現，應用也更廣泛，部件可拉可壓，因此部件之間的連接設計也更加復雜變化。決定部件連接設計的因素主要有

a.部件之間的交角兩個方面。

b.部件各自的截面形式。前者由結構體系決定，后者可在連接設計階段選擇不同型號的鋼或組合，便于連接部件的設計。

交角不垂直時，應慎重選擇部件截面，降低節點設計難度。在柏林某信息中心的梁柱連接中，圓鋼管柱突然斷裂，與多塊鋼板焊接在工字鋼梁上，交接非常機械僵硬。與之形成對比，赫佐格設計的漢諾威展覽大廳屋頂處梁柱連接設計中，一方面，選擇拉索避免了桿件間的非垂直交接；另一方面，方形鋼管柱在連接處的分解與圓形變化，使其與圓形鋼管梁之間的連接過渡的自然合理。

在貝聿銘設計的美秀博物館屋頂構架中，多根桿件的立體交接沒有采用常規球形節點做法，而是設計了一個多方向板式鑄鋼節點構件，橫向鋼管貫穿其間且保持截面不變，其余構件在節點處轉化為鋼板與節點構件用螺栓連接，從而保證了結構面與屋頂面平行，取得簡潔平整的效果。如若用普通球形節點，那么龐大的節點勢必使屋頂構架顯得沉重，也無法反映傳統木構建筑中榫卯連接的簡潔，更難以取得這樣的藝術效果。

3.電纜與部件的連接

電纜最符合鋼材的材料性能，但由于只具有單向拉伸性能的柔性部件，電纜與部件的結合構體系可以獲得輕量穩定的雙重優勢，如近年來在大跨領域流行的張拉弦結構。即使跨度建筑中，索和部件的組合方式也相當普遍。

連接設計根據電纜的連續性，必須采用不同的連接部件對應:位于電纜端部的連接，必須通過電纜、螺栓、焊接部件的一系列部件和部件進行固定。該連接程序結構簡單合理，應用也非常普遍，同時可以選擇電纜夾緊焊接部件和焊接夾緊套的兩種不同方式。如意大利熱那亞舊港重新開發項目中，索膜與部件的連接分別采用灰色和白色的不同水平。但是，也可以通過電纜套的特殊設計直接結合部件電纜套的省略意味著電纜套必須承擔轉換電纜和部件角度的功能。例如，吉芭比文化中心電纜與基座的連接:尺寸夸張有力，轉動一定角度的電纜套整合了電纜套的功能，該節點在這種連接中獨特。電纜中部的連接可以用電纜夾，電纜夾(少數情況下也可以用焊接方法)固定電纜和部件的位置。在漢諾威貿易交易廳的魚腹梁中，上弦桿和下弦索的連接設計用索卡固定。

四、連接設計方法

相當部分分的鋼結構建筑中，結構對部件形式和尺寸的要求不太嚴格，給部件和連接設計帶來了相當大的設計馀地。建筑師對部件形式和尺寸的選擇與連接設計和連接形式有關。對于國內設計師來說，實際情況往往是有限型鋼的選擇和少數成型連接部件，因此設計方法尤為重要，即使這些方法和手段有純粹表現的顏色。

1.拆卸分解的對象是結構概念中抽象的單一構件，在實際連接中常表現為構件數量的拆卸或截面形式的拆卸。該手法在包括鋼結構在內的部件系統的連接設計中很常見，例如懸掛結構中的受壓部件經常分解為幾根部件的組合的柱子經常分解為柱子等。這些分解有的是出于結構受力的需要，有的僅僅是為了在構件中制造間隙，方便連接。復雜節點采用分解設計有利于提煉出連接的基本形式，從而達到簡化連接概念，整合節點設計的目的。

位于美國休斯敦名為CyTwombly畫廊的鋼結構屋面連接設計中，大量運用拆卸的概念，巧妙地將多層屋面結構與遮陽系統結合起來。首先是由工字鋼組成的網格形遮陽結構，天窗結構懸掛在遮陽結構下。由于拉伸部件符合鋼材的力學性質，尺寸小，懸掛的拉桿沒有分解，鋼梁力復雜(彎曲、剪切)，尺寸大，一根分解為兩根。整個屋頂設計邏輯清晰，表現出屋頂功能上的層次概念。

2.轉換截面形式的考慮和尺寸的轉換也是連接設計的主要問題。轉換的目的是縮小部件的截面，便于連接設計。部件截面一般分為兩類:管狀截面(如圓鋼管)和非管狀截面(如工字鋼)。前者之間的連接通常需要縮小截面，如網球節點縮小的實心鋼管。后者之間的連接通常對部件進行簡化處理。例如，去除寬翼，只保留型鋼的高度部分，與分解設計結合較多。除了改變部件的截面形狀外，沿垂直于部件軸線的面切斷部件后，設計新的節點連接也是常用的方法。例如，在以前討論過的美秀博物館屋頂框架節點中，鋼管截面的轉換不僅給連接帶來了便利，節點設計的靈活性也得到了體現，在表現傳遞力的同時，利用雕刻般的設計將力的流動視覺化、藝術化。

3.集成設計立足于減少部件的種類和數量，簡化連接方式，強調結構形式的整體性，使這樣的設計作品具有優雅的形象。該方法有兩個前提:

1)各節點受力方式相同。

2)結構部件的截面形狀相似，尺度相似。受力方式相同，保證了選擇相似截面的科學性，截面形式相似，尺度相似，保證了視覺的整體性。

福斯特設計的由鋼和玻璃組成的英國劍橋法律系樓的外表皮，模糊了窗、墻、屋頂之間的概念，構件間的連接采用整合設計正好表達了這一思想。編織狀的表皮是由許多高度極小的拱型空腹梁交織而成的結構，所有構件皆為圓形鋼管焊接，整個結構顯得勻質而典雅。無獨有偶，OMA設計的西雅圖中央圖書館的表皮設計運用了同樣原理。為了達到整合的效果，整個建筑的所有表面完全由相交成菱形的工字鋼組成，工字鋼截面形狀、尺度大小完全一致，聯結方式也統一采用鉚接，經過受力分析計算，在受力較大、需要加大截面高度的地方采用了兩根或三根工字鋼疊加完成，手法理性而又浪漫，成就了圖書館安靜祥和的氣氛。

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