钢结构建筑构件连接构造技术研究

论文摘要

钢材是一种既古老又现代的材料,铁的产生已经有三千多年的历史,但具有结构意义的钢铁建筑的出现却只是近200多年来的事情,钢结构建筑形式的出现,表现出了巨大的结构优越性,获得了迅速的应用和发展,其技术理论、配套体系也日臻成熟与完善。今天,在结构理论获得计算机帮助而取得突破的情况下,钢结构建筑设计的追求目标已不再仅仅是结构的宏伟与革新,而是将钢材作为一种表现元素与造型设计相结合,体现出一种忠实于材料与结构逻辑的理性造型艺术。钢结构建筑工业化、装配式的建造特点为钢结构建筑的设计带来了大量的构件连接和节点设计问题,对钢结构建筑构件连接技术的研究成了钢结构建筑技术研究的重要课题之一。本论文的研究从建筑学的专业视角出发,以材料学、力学、美学、建构理论和建筑构造原理等理论为基础,采用理论研究与实证研究相结合、以实证研究为主的研究方法,对钢结构建筑构件的材料表现、连接方式和形态表达进行了研究,探索现代钢结构建筑的设计理念与设计方法。文章分为三个部分:第一部分为背景和理论研究部分,包括第一章和第二章。第一章论述了论文研究的背景、目的、方法和基本框架;第二章对论文研究的相关概念进行了界定,对研究的理论基础进行了阐释,对钢结构建筑技术在国内外的应用和发展情况进行了总结并作了批判性的反思,提出了从材料、连接和形态三个主要方面对钢结构建筑构件连接技术进行研究的论文思路。第二部分为本体研究部分,包括第三章、第四章和第五章。第三章对钢材以及与之配合使用的几种常用材料:混凝土、玻璃和木材等从材料的物理性质、建筑表现及在钢结构建筑中的应用展开论述,侧重从材料的建筑表现方面来理解和认识材料;第四章以实证研究的方法,从解析构件连接的结构逻辑和建造逻辑两方面的关系入手,对构件连接的技术手段、连接方法和构造形式进行了分类的论述,总结提炼了钢结构建筑中钢构件的连接以及钢与混凝土、玻璃、木材等材料构件连接的技术方法;第五章对钢结构建筑构件及其连接节点的形态表达进行了研究,得出了构件连接形态生成的几条思路:对构件传力的表达、对建筑主题的回应、对建造工艺的表现,最后,从钢结构建筑体系与传统木构建筑体系的对比分析中,得出“线的构成”是钢结构建筑与木结构建筑共同的形态特征和从传统中来的构件连接设计思路。第三部分为结论部分,该部分在总结全文的基础上,提出了钢结构建筑构件连接构造设计和研究的基本内容、主要制约因素、有效的思维方法和形态生成手法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文研究的背景及目的
• 1.1.1 论文研究的背景
• 1.1.2 论文研究的目的
• 1.2 论文研究方法、视角及可行性
• 1.2.1 研究的方法
• 1.2.2 研究的视角
• 1.2.3 研究的可行性
• 1.3 论文研究的内容与结构框架
• 1.3.1 研究的内容
• 1.3.2 研究框架
• 2 钢结构建筑构件连接的相关问题综析
• 2.1 相关概念的界定
• 2.1.1 钢结构建筑
• 2.1.2 构件
• 2.1.3 节点
• 2.2 研究的理论基础
• 2.2.1 材料学理论
• 2.2.2 建构理论
• 2.2.3 形式美的基本规律
• 2.2.4 建筑力学原理
• 2.2.5 建筑构造原理
• 2.3 钢结构建筑技术的应用和发展历程
• 2.3.1 钢结构建筑技术在国外的应用和发展
• 2.3.2 钢结构建筑技术在我国的应用和发展
• 2.3.3 对钢结构建筑技术应用和发展的反思
• 2.4 钢结构建筑构件连接构造技术研究的几个方面
• 2.4.1 材料
• 2.4.2 连接
• 2.4.3 形态
• 2.5 小结
• 3 钢结构建筑构件的材料表现
• 3.1 钢材
• 3.1.1 钢材的材料性质
• 3.1.2 钢材的结构造型表现
• 3.1.3 钢材品种、规格及选用
• 3.2 混凝土
• 3.2.1 混凝土的材料性质
• 3.2.2 混凝土的建筑造型表现
• 3.2.3 混凝土在钢结构建筑中的应用
• 3.3 玻璃
• 3.3.1 玻璃的材料性质
• 3.3.2 玻璃的建筑空间表现
• 3.3.3 玻璃的品种及其选用
• 3.3.4 玻璃在钢结构建筑中的应用
• 3.4 木材
• 3.4.1 木材的材料性质
• 3.4.2 木材的建筑形态表现
• 3.5 小结
• 4 钢结构建筑构件的连接方式
• 4.1 钢材的连接技术
• 4.1.1 铆钉连接
• 4.1.2 焊缝连接
• 4.1.3 螺栓连接
• 4.1.4 销钉连接
• 4.2 钢构件连接的构造方式
• 4.2.1 直接连接
• 4.2.2 托座式连接
• 4.2.3 连接件式连接
• 4.2.4 销式连接
• 4.3 钢与混凝土的连接
• 4.3.1 钢构件与混凝土结构的连接
• 4.3.2 钢-混凝土组合构件技术
• 4.3.3 钢管混疑土与钢骨混凝土技术
• 4.4 钢与玻璃的连接
• 4.4.1 点支式连接
• 4.4.2 夹片式连接
• 4.4.3 无孔点支式连接
• 4.4.4 背栓式点连接
• 4.5 钢与木构件的连接
• 4.5.1 直接连接
• 4.5.2 连接件式连接
• 4.5.3 绑扎式连接
• 4.6 小结
• 5 钢结构建筑构件连接的形态表达
• 5.1 构件连接的技术性与艺术性
• 5.1.1 构件连接的技术性
• 5.1.2 构件连接的艺术性
• 5.1.3 技术与艺术的统一
• 5.2 钢结构建筑的形态特征
• 5.2.1 线型的杆件体系
• 5.2.2 多样的稳定性构件
• 5.2.3 格构化的构件形式
• 5.2.4 精美的细部构造
• 5.3 钢结构建筑构件的形态
• 5.3.1 柱的形态
• 5.3.2 杆的形态
• 5.3.3 索的形态
• 5.4 钢结构建筑构件连接的形态
• 5.4.1 连接节点的形态学意义
• 5.4.2 构件连接的力与形
• 5.4.3 构件连接的意与形
• 5.4.4 构件连接的艺与形
• 5.5 传统木构连接形式对钢结构建筑构件连接形态设计的启示
• 5.6 小结
• 6 结语
• 致谢
• 参考文献
• 附录