尽管结构形式的选择通常是结构工程师的工作，但建筑师也必须对影响结构和连接设计的因素有一定的了解。即使国内大部分钢连接部件的设计由厂家完成，建筑师也必须对现代钢结构建筑部件的连接方法、控制性原则和因素有清晰的认识。

一、钢结构部件和特点

钢结构部件的另一个特点是截面多样性:另一方面，钢材的各向均匀性可以加工成各种形状，与木材的各向非均匀性差异显着:同一线性结构部件，钢结构的截面多样性与木结构无法比拟，这也是有工字钢而没有工字木的原因，部件结构中的连接部件几乎都是钢在受力范围允许的情况下，不同型号的钢材的选择可以导致不同形式的连接。

二、连接设计受到的制约

钢材种类繁多，耐受性也不同，连接设计通常受到以下因素的制约:

1.部件来源:理论上钢结构部件和连接部件具有任何加工性，但在各具体项目中，结构部件和连接部件总是受到现实条件的制约。有经验的设计师通常选择易于获得、易于安装的型钢，设计简单有效的连接方式和连接部件。

2.连接手段的限制:钢结构施工特点之一采用工厂加工、现场组装。这是与传统的构筑方式不同而产生大量节点的原因。各种型钢之间的连接主要有铆接、焊接、栓接三种手段。钢结构建筑初期多采用铆接，施工简单，但需要在构件上挖出洞口，降低断面性能，节点容易产生集中应力，最近不采用。采用焊接节点，外观简洁，负荷传递效率连续，但施工作业要求高。后期出现的高强螺栓连接，同样可以达到类似焊接的强度要求，在现代钢结构中大量采用。

3.连接部件具有层次性:钢结构建筑结构体系之间存在复杂逻辑的层次关系，在连接层次上，该层次关系反映了部件尺寸和安装前后的差异。连接的目的是实现层次转换，也是实现力从三维转换到二维，最终传达到一维部件的关键。复杂的连接通常由立体连接部件、平面连接部件组合而成。

4.连接构件所处的平面：两个线性结构构件总是处在一个平面内，该平面为构件应力的发生平面，连接构件为了有效抵抗这个平面内的应力、弯矩或剪力，常常设计在此平面内，如钢管与拉索的焊片总处在这两者构成的平面中；在多个构件的连接情况下，组合的平面构件可以与立体的受力情况相对应。

三、连接对象的原型与连接的分类

钢结构建筑的结构构建包括杆件与索两种基本类型，由此产生的连接方式可分作索与索的连接，杆件与杆件的连接，索与杆件的连接。无论平面结构或是空间结构，由于构件单体的线性特质，结构体系的复杂与否并不会导致更多类型的连接，而复杂的连接可看作由这三种基本类型组合而成。

1.索与索的连接

索在结构体系中只承受拉力，内力沿索的轴线不变，索的截面不会因长度变化而变化。其连接特点如下：

a.位于端部的连接必须通过索套来实现。

b.电缆中部的连接可以用各种夹具完成。

c.多根电缆的连接需要设计新的节点，根据电缆与电缆的组合方式的不同，常见的单层或双层电缆的构造，根据配置方式的不同可以平行或放射线等形式。索网的轻量有效，符合人们对轻量和透明的普遍追求。皮亚诺设计位于意大利的Banca，Popolaredilodi总部室外广场的玻璃屋顶，受力结构由上下两组索网相互连接，玻璃夹在结构中间，水平方向的联系索加强稳定，固定在周围混凝土墙壁上，所有节点都是索索索连接

2.部件与部件的连接

部件更早出现，应用也更广泛，部件可拉可压，因此部件之间的连接设计也更加复杂变化。决定部件连接设计的因素主要有

a.部件之间的交角两个方面。

b.部件各自的截面形式。前者由结构体系决定，后者可在连接设计阶段选择不同型号的钢或组合，便于连接部件的设计。

交角不垂直时，应慎重选择部件截面，降低节点设计难度。在柏林某信息中心的梁柱连接中，圆钢管柱突然断裂，与多块钢板焊接在工字钢梁上，交接非常机械僵硬。与之形成对比，赫佐格设计的汉诺威展览大厅屋顶处梁柱连接设计中，一方面，选择拉索避免了杆件间的非垂直交接；另一方面，方形钢管柱在连接处的分解与圆形变化，使其与圆形钢管梁之间的连接过渡的自然合理。

在贝聿铭设计的美秀博物馆屋顶构架中，多根杆件的立体交接没有采用常规球形节点做法，而是设计了一个多方向板式铸钢节点构件，横向钢管贯穿其间且保持截面不变，其余构件在节点处转化为钢板与节点构件用螺栓连接，从而保证了结构面与屋顶面平行，取得简洁平整的效果。如若用普通球形节点，那么庞大的节点势必使屋顶构架显得沉重，也无法反映传统木构建筑中榫卯连接的简洁，更难以取得这样的艺术效果。

3.电缆与部件的连接

电缆最符合钢材的材料性能，但由于只具有单向拉伸性能的柔性部件，电缆与部件的结合构体系可以获得轻量稳定的双重优势，如近年来在大跨领域流行的张拉弦结构。即使跨度建筑中，索和部件的组合方式也相当普遍。

连接设计根据电缆的连续性，必须采用不同的连接部件对应:位于电缆端部的连接，必须通过电缆、螺栓、焊接部件的一系列部件和部件进行固定。该连接程序结构简单合理，应用也非常普遍，同时可以选择电缆夹紧焊接部件和焊接夹紧套的两种不同方式。如意大利热那亚旧港重新开发项目中，索膜与部件的连接分别采用灰色和白色的不同水平。但是，也可以通过电缆套的特殊设计直接结合部件电缆套的省略意味着电缆套必须承担转换电缆和部件角度的功能。例如，吉芭比文化中心电缆与基座的连接:尺寸夸张有力，转动一定角度的电缆套整合了电缆套的功能，该节点在这种连接中独特。电缆中部的连接可以用电缆夹，电缆夹(少数情况下也可以用焊接方法)固定电缆和部件的位置。在汉诺威贸易交易厅的鱼腹梁中，上弦杆和下弦索的连接设计用索卡固定。

四、连接设计方法

相当部分分的钢结构建筑中，结构对部件形式和尺寸的要求不太严格，给部件和连接设计带来了相当大的设计馀地。建筑师对部件形式和尺寸的选择与连接设计和连接形式有关。对于国内设计师来说，实际情况往往是有限型钢的选择和少数成型连接部件，因此设计方法尤为重要，即使这些方法和手段有纯粹表现的颜色。

1.拆卸分解的对象是结构概念中抽象的单一构件，在实际连接中常表现为构件数量的拆卸或截面形式的拆卸。该手法在包括钢结构在内的部件系统的连接设计中很常见，例如悬挂结构中的受压部件经常分解为几根部件的组合的柱子经常分解为柱子等。这些分解有的是出于结构受力的需要，有的仅仅是为了在构件中制造间隙，方便连接。复杂节点采用分解设计有利于提炼出连接的基本形式，从而达到简化连接概念，整合节点设计的目的。

位于美国休斯敦名为CyTwombly画廊的钢结构屋面连接设计中，大量运用拆卸的概念，巧妙地将多层屋面结构与遮阳系统结合起来。首先是由工字钢组成的网格形遮阳结构，天窗结构悬挂在遮阳结构下。由于拉伸部件符合钢材的力学性质，尺寸小，悬挂的拉杆没有分解，钢梁力复杂(弯曲、剪切)，尺寸大，一根分解为两根。整个屋顶设计逻辑清晰，表现出屋顶功能上的层次概念。

2.转换截面形式的考虑和尺寸的转换也是连接设计的主要问题。转换的目的是缩小部件的截面，便于连接设计。部件截面一般分为两类:管状截面(如圆钢管)和非管状截面(如工字钢)。前者之间的连接通常需要缩小截面，如网球节点缩小的实心钢管。后者之间的连接通常对部件进行简化处理。例如，去除宽翼，只保留型钢的高度部分，与分解设计结合较多。除了改变部件的截面形状外，沿垂直于部件轴线的面切断部件后，设计新的节点连接也是常用的方法。例如，在以前讨论过的美秀博物馆屋顶框架节点中，钢管截面的转换不仅给连接带来了便利，节点设计的灵活性也得到了体现，在表现传递力的同时，利用雕刻般的设计将力的流动视觉化、艺术化。

3.集成设计立足于减少部件的种类和数量，简化连接方式，强调结构形式的整体性，使这样的设计作品具有优雅的形象。该方法有两个前提:

1)各节点受力方式相同。

2)结构部件的截面形状相似，尺度相似。受力方式相同，保证了选择相似截面的科学性，截面形式相似，尺度相似，保证了视觉的整体性。

福斯特设计的由钢和玻璃组成的英国剑桥法律系楼的外表皮，模糊了窗、墙、屋顶之间的概念，构件间的连接采用整合设计正好表达了这一思想。编织状的表皮是由许多高度极小的拱型空腹梁交织而成的结构，所有构件皆为圆形钢管焊接，整个结构显得匀质而典雅。无独有偶，OMA设计的西雅图中央图书馆的表皮设计运用了同样原理。为了达到整合的效果，整个建筑的所有表面完全由相交成菱形的工字钢组成，工字钢截面形状、尺度大小完全一致，联结方式也统一采用铆接，经过受力分析计算，在受力较大、需要加大截面高度的地方采用了两根或三根工字钢叠加完成，手法理性而又浪漫，成就了图书馆安静祥和的气氛。

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