“輕、快、好、省”是中國工程院院士、同濟大學教授沈祖炎對鋼結構建筑的總結，也獲得業內的廣泛認可。人們常說，建筑物的好與壞，關鍵看設計。沈祖炎等所撰寫的《結構創新與優秀設計》通過對結構創新的動力、前提和途徑的總結與思考，給出了結構創新的內涵。《結構創新與優秀設計》提出了我國新時期工程建設中優秀設計的評判標準，并探討了如何產生優秀設計等問題，以期能夠給實際工程建設提供有益的參考和指導。

　　一、引言

　　當前，我國正在進行著最大規模的工程建設，而且這一建設高潮還會隨著我國全面建設小康社會的進程而持續相當一段時間。這種持續的、大規模的工程建設為結構工程的發展，特別是為結構創新能力的提升提供了歷史性的機遇。隨著我國社會經濟的發展與科學技術的進步以及人民物質文化生活需求的不斷提高，建筑設計造型愈來愈豐富，而且趨于多樣化、復雜化。這是近年來工程建設的新特點，它給結構工程帶來了很多新的挑戰，也提出了更高、更新、更廣的要求。在這種形勢下，結構工程在理論上和實踐中都出現了一定程度的創新，并產生了一些優秀設計;但在一些重大工程項目上也出現了一些不合理的現象。

　　二、結構創新

　　1.結構創新的動力、前提和途徑

　　第一，結構創新的動力。談到結構創新，人們不僅要問：是什么促使人類在建筑結構上不斷創新?結構創新的動力是什么?結構創新來源于人類社會的需求。隨著文化、經濟水平的不斷提高，人類對構成自身生存環境的建筑物的建筑需求、建筑功能等不斷求新、求變，而這種求新、求變以及由之而來的安全問題必將對建筑結構帶來新的要求和挑戰，因此，成為了結構創新源源不斷的動力。

　　第二，結構創新的前提。從20世紀70年代開始，世界工程領域發展就出現了學科交叉。現代建筑的發展在學科方面的相互交流、領域方面的相互滲透已經成為必然的趨勢。結構工程在吸收和融合工程力學、計算機技術、材料學、機電控制、信息工程、智能技術等學科的先進技術和在多個學科的交叉融合下，出現了很多創新。

　　材料領域的成果促進了各種新型材料的發展，結構工程應用這些成果，促成了新材料結構體系的應用和發展;機電和控制學科的成果，信息與通信技術、計算機仿真技術、傳感技術的成果，為結構工程實現各類現代使用功能和結構功能提供了技術條件;計算機技術和工程力學理論的發展為結構工程進行結構創新提供了強有力的保證，使得一些新型結構體系得以實現，使設計效率與工程質量得以大幅度提高。因此，能夠有效地采用這些學科的新成果是結構工程創新的前提。結構工程與材料學、工程力學、計算機仿真技術、信息工程學科有著密切的聯系。

　　第三，結構創新的途徑。結構創新的途徑無外乎源自理論研究和工程實踐兩大方面。從大的范圍來看，結構創新主要體現在結構材料、結構體系、結構功能、結構理論、結構試驗和施工技術等幾個方面;從小的方面，結構的節點與構件等同樣也能夠體現創新;從更為廣義的角度，使用成熟的理論與技術去解決工程實踐中的新問題，也是一種創造性的勞動。因此，結構創新的領域非常寬闊。總之，工程實踐的創新與發展推動了理論研究的進步，而理論研究成果的進步指導完善了工程實踐，這是結構工程科學得以不斷創新與發展的規律。

　　結構材料的發展和進步往往會使結構工程發生質的變化，為結構體系、結構承載能力和結構理論的創新提供了基礎。結構理論和結構試驗的發展為結構體系和結構功能的創新及其完善和持久提供了指導和技術支撐。施工技術的發展使結構創新變成了現實。

　　材料，是結構創新的基礎;試驗，是結構創新的驗證;理論，是結構創新的手段;施工，是結構創新的實現;功能，是結構創新的需求;體系，是結構創新的核心。以上幾個方面相互促進，共同發展。

　　2.結構材料的發展與結構創新

　　建筑結構材料大致經歷了土、木、石→鋼筋混凝土與鋼→新型輕質高強材料的發展過程。進入21世紀，建筑材料的發展趨勢具有三個重要特征：功能化，可持續發展化和多樣綜合化。新型材料充分吸收了現代技術的精華，把結構工程引入到一個全新的階段。

　　第一，傳統材料的改良

　　當前建筑結構工程中應用最為廣泛的建筑材料仍然是工業革命后發展起來的混凝土和鋼材。混凝土作為第一大建筑材料，鋼材作為第二大建筑材料都在向著高性能化方向發展。能顯著提高混凝土結構耐久性的高強、高性能混凝土在實際工程中的應用正在增多;可滿足建筑高層化和大跨距發展需求的高強度等級鋼材和超厚板鋼材，可提高結構抗震性能的低屈強比鋼和極低強度鋼，可提高大厚度鋼板焊接性能的高效焊接鋼，可提高鋼結構抗火性能和防腐、耐久性能的耐火、耐候鋼，也已研發成功并在一些實際工程中得以應用。

　　第二，玻璃材料。玻璃是第三大建筑用材料。近20年來，隨著各種鋼化玻璃的產生，結構工程師利用玻璃的結構功能，將玻璃作為主體結構材料進行了嶄新的設計和應用研究。

　　第三，合金材料。如不銹鋼、鋁合金、鋁鎂錳合金其作為結構主體構件材料的研究和應用也取得了較大的進展。

　　第四，高分子復合材料。碳纖維FRP(FiberReinforcedPolymer)復合材料已在工程中大量應用，在結構加固中相當普及，并取得了良好的經濟效果;在新建結構中的應用也在逐漸增多。膜材料從聚酯纖維的PVC、玻璃纖維的PTFE到無纖維的ETFE，其研究和應用取得了令人矚目的成果。結構工程師將高強度鋼索和膜材結合，創造了許多新穎、合理和經濟的結構體系。

　　從以上內容可以看出，結構材料的發展是結構創新的基礎。