鋼結(jié)構(gòu)設計在現(xiàn)代建筑中的應用

潘雪松

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司，北京100097）

鋼結(jié)構(gòu)設計在現(xiàn)代建筑中的應用

潘雪松

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司，北京100097）

目前，鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展速度十分迅猛，已不再僅僅應用于工業(yè)建筑工程中，其應用的范圍進一步擴大。為了更好地應用鋼結(jié)構(gòu)設計，了解鋼結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容以及具體特性，加強對鋼結(jié)構(gòu)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

鋼結(jié)構(gòu)設計；應用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.022

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢特點

1.1 成本低、工期短、工程化程度水平高

與傳統(tǒng)的木質(zhì)材料以及實質(zhì)材料相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑材料具有非常顯著的優(yōu)勢，鋼結(jié)構(gòu)建筑在模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標準的應用下，不僅能在很大程度上實現(xiàn)建筑工業(yè)化的規(guī)?；a(chǎn)，而且還促進了我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的迅速發(fā)展。此外，鋼結(jié)構(gòu)材料的使用，還能有效地提升建筑結(jié)構(gòu)配件之間實現(xiàn)通用和互換，比如鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠使不同建筑材料、不同形狀的材料以及不同制造力的材料實現(xiàn)構(gòu)配件之間的互通互換，進而更好地推動現(xiàn)代化建筑工程安全一體化的有效實現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的使用不僅有效地縮短了工程建設的工期，還能有效地降低工程建設的成本。當前，很多房地產(chǎn)建設單位都比較重視鋼結(jié)構(gòu)的使用，因為鋼結(jié)構(gòu)施工能夠有效地縮短大約40%的工期，有助于加快開發(fā)商資金的周轉(zhuǎn)。

1.2 結(jié)構(gòu)設計與建筑功能一體化

在國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)中，建筑工程可以說是其中比較重要的一個，而且隨著城市現(xiàn)代化建設的迅速發(fā)展，科技水平的不斷提高，對智能化建筑的要求也越來越高，同時也面臨更大的挑戰(zhàn)。而更多的房地產(chǎn)開發(fā)商對智能建筑的關(guān)注度以及建筑形象的塑造也越來越重視[1]。而在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程中，通過先進科學技術(shù)的嵌入，促進了智能化建筑的實現(xiàn)。能夠有效地解決在建筑設計過程中建筑形象受到建筑結(jié)構(gòu)限制的問題。不管是在建筑結(jié)構(gòu)的形體上還是在建筑的構(gòu)建上，或者在建筑的節(jié)點等方面都更好地實現(xiàn)了建筑更富有功能化。實現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)設計與功能、藝術(shù)融為一體，在很大程度上促進了建筑結(jié)構(gòu)整體形象的發(fā)展[2]。

1.3 能夠滿足建筑超高度、超跨度要求

國內(nèi)很多大型建筑的結(jié)構(gòu)形式均是鋼結(jié)構(gòu)配件形式，北京鳥巢就是鋼結(jié)構(gòu)建筑的典型代表之一。鋼結(jié)構(gòu)建筑所使用的鋼材，組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體，并且其性能與硬度較高，彈性模量也遠遠比傳統(tǒng)的建筑材料高很多。最為關(guān)鍵的就是鋼材的密度與強度的比值遠小于混凝土、木材、磚石材料，如此一來，在同樣的受力狀態(tài)下，鋼結(jié)構(gòu)的自重就比較小，從而就非常有利于實現(xiàn)一些高度和跨度較高的建筑結(jié)構(gòu)形體的靈活搭建。

2 鋼結(jié)構(gòu)設計在現(xiàn)代建筑中的主要特點

2.1 我國的鋼結(jié)構(gòu)設計非常注重建筑細節(jié)

鋼結(jié)構(gòu)建筑基本上都是鋼件連接組合而成，其主要構(gòu)件也就是鋼件。因此，在鋼結(jié)構(gòu)設計的過程中會布置許多連接點和連接位置，這些都屬于鋼結(jié)構(gòu)的細節(jié)設計，直接影響其建筑質(zhì)量。只有保證了鋼結(jié)構(gòu)連接細節(jié)設計的準確性和科學性，才能保障鋼結(jié)構(gòu)設計具有可行性，并提高鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)設計以建筑工程策劃為基礎(chǔ)

為了更好地實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設計的實用性，我國在進行鋼結(jié)構(gòu)設計前，先規(guī)劃好鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體施工方案，必須考慮鋼結(jié)構(gòu)施工方案的可行性和成本。鋼結(jié)構(gòu)的設計必須在建筑工程規(guī)劃的前提下進行，還要結(jié)合施工現(xiàn)場條件和建筑需求。在符合我國建筑行業(yè)規(guī)定的前提下，設計出施工便利、投入資金少并且滿足建筑需求的鋼結(jié)構(gòu)設計方案。

3 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設計要點分析

3.1 防火保護設計

鋼結(jié)構(gòu)雖然有較高的熔點，但在高溫情況下，鋼結(jié)構(gòu)不可避免地會發(fā)生一些物理和化學性質(zhì)的變化，所以，火災對鋼結(jié)構(gòu)建筑的負面影響遠遠比想象的大。當溫度達到400℃時，鋼結(jié)構(gòu)的強度和可承載壓力就會降低到平時的二分之一，一旦溫度達到600℃，那鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本遭到完全破壞，失去所有的強度和剛度。所以，在進行鋼結(jié)構(gòu)建筑設計時，必須考慮火災情況，對鋼結(jié)構(gòu)進行防火保護。對鋼結(jié)構(gòu)進行防火保護能有效地提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性，延長鋼結(jié)構(gòu)在火災中堅持的時間，降低火災對鋼結(jié)構(gòu)建筑的破壞，同時也能避免火災引起的二次危害。

3.2 防腐保護設計

鋼結(jié)構(gòu)的防侵蝕性一直以來都是建筑行業(yè)致力研究的課題。隨著建筑使用時間的增加，鋼結(jié)構(gòu)不可避免地會暴露于室外，經(jīng)過風雨等自然力的侵蝕必定會發(fā)生老化和生銹，不僅建筑的美觀度會受到影響，其穩(wěn)定性和安全性也會大大降低。為了解決這類問題，各種鋼結(jié)構(gòu)防腐材料應運而生。在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹防銹、防腐，以及防火蝕涂料是當前鋼結(jié)構(gòu)設計中最常見的做法之一。

3.3 污染防護設計

噪聲污染、光污染等是在建筑中較為常見的污染。噪聲污染就是建筑中的各種噪聲由于建筑結(jié)構(gòu)的隔音效果不好而導致的噪聲傳播以及建筑結(jié)構(gòu)設計的不合理導致的立體聲音圍繞效果不佳；光污染是指建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計的不合理導致光線影響居民的正常生活,除此之外,不合理的設計還會導致熱輻射無法有效進入室內(nèi)。

4 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景

建筑鋼結(jié)構(gòu)有著很大的發(fā)展優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在2方面：（1）鋼結(jié)構(gòu)本身的建筑屬性使其強度較高，而且應用靈活，與傳統(tǒng)的建筑材料相比，可以更大程度地利用建筑空間，并且適合的建筑風格也比較多；（2）鋼結(jié)構(gòu)的成本花費也較原來的建筑材料有較大的優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)建筑施工受到環(huán)境、地形、氣候等非人為因素的影響較小，大大縮短了工期。同時也減少了建筑垃圾的產(chǎn)生，降低了建筑施工成本，為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的開展做出了重要貢獻。然而，鋼結(jié)構(gòu)建筑也有著自身的缺陷，只有將這些缺點彌補，才能使之更快地發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)在我國有良好的發(fā)展前景已經(jīng)毋庸置疑，并且我國已經(jīng)為鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了較好的外部環(huán)境，具體表現(xiàn)在以下幾方面：（1）鋼材。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼材的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到了大幅度地提升，鋼材價格呈下降趨勢。這一情況可有效降低鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展成本，從而促進鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。而且與鋼結(jié)構(gòu)建筑配套的建筑材料也不斷地被研發(fā)出來，更是為鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。（2）鋼結(jié)構(gòu)設計和施工技術(shù)得到不斷的完善和發(fā)展，這是鋼結(jié)構(gòu)大力發(fā)展的根本保障。（3）鋼結(jié)構(gòu)建筑專業(yè)人才隊伍得到不斷的發(fā)展和壯大，為鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，使鋼結(jié)構(gòu)建筑更加專業(yè)化、標準化、科學化。雖然我國已經(jīng)為鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供了良好的外部環(huán)境，但要想保證鋼結(jié)構(gòu)建筑在激烈的市場競爭中立于不敗之地，必須加強鋼結(jié)構(gòu)建筑的創(chuàng)新能力，時刻保持創(chuàng)新活力。同時，鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展要與國家發(fā)展規(guī)劃相適應，促進鋼結(jié)構(gòu)建筑向海外發(fā)展，真正地將鋼結(jié)構(gòu)做大做強。

5 結(jié)論

鋼結(jié)構(gòu)以其良好的自身特性在我國的建筑項目中得到越來越廣泛的應用。它不僅能夠縮短建筑周期、減少施工成本，還具有較強的抗震性和環(huán)保性，使鋼結(jié)構(gòu)建筑既符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，也保證了建筑的安全性和可靠性，有助于企業(yè)獲得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑在未來的發(fā)展過程中具有良好的發(fā)展空間和發(fā)展前景，我們應加大對鋼結(jié)構(gòu)建筑應用的推廣力度，促進我國建筑行業(yè)平穩(wěn)、快速地發(fā)展。

【1】李盛林，程先楊.鋼結(jié)構(gòu)設計在現(xiàn)代建筑中的應用[J].江西建材，2015（22）45+48.

【2】楊洲.鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的技術(shù)應用與藝術(shù)表達[A].中國建筑學會.中國建筑學會2007年學術(shù)年會論文集[C].北京，中國建筑學會，2007:20.

Application of Steel Structure Design in the Modern Architecture

PAN Xue-song
(Datang Environment Industry Group Co.Ltd.,Beijing 100097,China)

At present,the steel structure is in rapid development in our country.Besides the ndustrial construction projects,it is further used in many fields.In order to better apply the steel structure design,the specific content and specific characteristics of the steel structure should be understood.It is of practical significance to strengthen the research of steel structure.

steel structure design;application

TU391

A

1007-9467（2016）08-0042-02

2016-08-02

潘雪松（1975～），男，北京海淀人，工程師，從事工業(yè)建構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設計研究。