劉科成

（中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100068）

0 序言

鋼混結(jié)構(gòu)建筑迄今為止已經(jīng)出現(xiàn)了上百年的時(shí)間，在全世界都有廣泛的應(yīng)用。尤其是在我國(guó)，在當(dāng)前鋼產(chǎn)量產(chǎn)能過剩的今天，我國(guó)鋼混結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)占據(jù)了我國(guó)總建筑量的一半以上。另一方面，在當(dāng)前綠色建筑的大背景下，鋼混結(jié)構(gòu)建筑順應(yīng)了國(guó)家關(guān)于綠色環(huán)保建筑的相關(guān)要求，在節(jié)能、節(jié)材、節(jié)地、減少環(huán)境污染等方面有著很大的提升空間，是我國(guó)建筑的拓展方向之一。本文基于前綠色建筑的背景，運(yùn)用舉例法對(duì)鋼混結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)進(jìn)行了列舉，然后從鋼筋工程與混凝土技術(shù)、鋼混結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)和鋼混結(jié)構(gòu)建筑中綠色建筑材料應(yīng)用三個(gè)層面進(jìn)行了研究，希望能為相關(guān)建筑項(xiàng)目提供參考建議，共同促進(jìn)我國(guó)新型建筑技術(shù)的進(jìn)一步提高。

1 鋼混結(jié)構(gòu)建筑概述

鋼混結(jié)構(gòu)建筑顧名思義是結(jié)合了建筑和鋼混結(jié)構(gòu)建筑兩種優(yōu)勢(shì)的建筑形式，其相對(duì)傳統(tǒng)的建筑類型有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和相對(duì)的劣勢(shì)。

1.1 相對(duì)優(yōu)勢(shì)

最為當(dāng)前建筑行業(yè)的主要類型，鋼混結(jié)構(gòu)在我國(guó)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。鋼混結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)主要在于其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)、環(huán)保優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為整體重量較輕和抗震效果良好，其建筑最常用的構(gòu)件為由熱軋型鋼和薄壁鋼管兩種，這兩種構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)在于其截面面積相對(duì)合理，自身結(jié)構(gòu)重量較輕，能夠起到良好的城中效果，此外鋼混結(jié)構(gòu)建筑的強(qiáng)度也非常高，相較于傳統(tǒng)建筑類型有著更高的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)抗震效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)建筑類型；環(huán)保優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為鋼混結(jié)構(gòu)建筑能夠大大減少施工過程中所產(chǎn)生的各類污染和能源損耗，因?yàn)槠浔旧硇枰ㄟ^吊裝等方式將制作好的鋼混結(jié)構(gòu)部件安裝到準(zhǔn)確位置，不需要產(chǎn)生傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)中的水污染、光污染和大氣污染。同時(shí)建筑構(gòu)件在建筑拆除之后還可以重復(fù)利用，同樣符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，充分貫徹了綠色建筑理念；經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在鋼混結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件通常都具備承載能力強(qiáng)、截面面積小等優(yōu)勢(shì)，相較傳統(tǒng)的建筑材料來說節(jié)約了大量的資源和費(fèi)用，同時(shí)其部件是在工廠預(yù)先加工完成好的，所以也充分節(jié)約了施工周期和時(shí)間成本，所以具備良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 相對(duì)劣勢(shì)

鋼混結(jié)構(gòu)件最為致命的一個(gè)弱點(diǎn)就是防火性能差，在鋼混結(jié)構(gòu)誕生的上百年時(shí)間中，因火災(zāi)而傾塌的鋼混結(jié)構(gòu)建筑數(shù)不勝數(shù)。比如在2001 年9 月11 日，紐約世貿(mào)中心雙子樓受到飛機(jī)沖撞，致使部分梁柱斷裂，同時(shí)發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)導(dǎo)致鋼材軟化，進(jìn)而整體失衡，造成上千人死亡，整座樓梯傾塌；在2010 年11 月15日，上海膠州路高層突發(fā)特大火災(zāi)，因鋼混結(jié)構(gòu)建筑自身缺陷，使得火勢(shì)蔓延極快，造成53 人死亡，71 人受傷；在2017 年12 月3 日，天津市城市大廈B 座泰禾金尊項(xiàng)目樓發(fā)生火災(zāi)，造成10 人死亡，5 人受傷；在2018 年7 月12 日，宜賓市陽(yáng)春工業(yè)園發(fā)生爆炸，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)，火災(zāi)在鋼混結(jié)構(gòu)廠區(qū)內(nèi)蔓延極快，造成19 人死亡，12 人受傷。種種血的教訓(xùn)告訴我們，鋼混結(jié)構(gòu)建筑本身的耐火性有著致命的缺陷，要想進(jìn)一步推廣鋼混結(jié)構(gòu)建筑，就需要針對(duì)這種缺陷進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)于鋼混結(jié)構(gòu)建筑來說，消除各部位鋼構(gòu)件的安全隱患是使用鋼混結(jié)構(gòu)的前提。

同時(shí)鋼混結(jié)構(gòu)建筑的相對(duì)劣勢(shì)還體現(xiàn)在技術(shù)門檻和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)上，新型的鋼混結(jié)構(gòu)建筑的技術(shù)門檻相對(duì)較高，需要結(jié)合當(dāng)前的信息技術(shù)，建立一個(gè)科學(xué)完備的數(shù)字模型，并且對(duì)于各種情況進(jìn)行反復(fù)模擬，同時(shí)對(duì)其他類似的項(xiàng)目進(jìn)行反復(fù)對(duì)照，才能最終取得相應(yīng)的設(shè)計(jì)成果；技術(shù)門檻高就代表了鋼混結(jié)構(gòu)建筑的項(xiàng)目所需要的相對(duì)人才和研究較少，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的關(guān)于新型鋼混結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈沒有完全成型，進(jìn)而限制了鋼混結(jié)構(gòu)建筑的進(jìn)一步發(fā)展。

2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 鋼筋工程與混凝土技術(shù)

鋼筋混凝土技術(shù)是房屋建設(shè)的基礎(chǔ)，只有利用鋼筋和混凝土有效地構(gòu)筑起房屋的基礎(chǔ)架構(gòu)，才能保證后續(xù)施工的正常進(jìn)行，進(jìn)而對(duì)房屋建筑的質(zhì)量進(jìn)行保證。鋼筋混凝土用鋼筋主要有熱軋鋼筋、冷拔鋼筋等。剛進(jìn)場(chǎng)的原材料進(jìn)場(chǎng)應(yīng)按檢驗(yàn)批次抽樣進(jìn)行檢測(cè)，常規(guī)檢測(cè)鋼筋的理論重量、公稱截面面積、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、極限變形、斷后伸長(zhǎng)率等。在施工應(yīng)用環(huán)節(jié)，要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙展開工作，做到所有環(huán)節(jié)都要符合規(guī)范規(guī)定和實(shí)際要求，才能實(shí)現(xiàn)安全性跟穩(wěn)固性。在鋼筋加工時(shí)要注意鋼筋應(yīng)平直、無損傷，表面不得有裂紋、油污、顆粒狀或片狀老銹。

在建設(shè)房屋的過程中，我們?cè)谶\(yùn)用混凝土技術(shù)展開澆筑工作的時(shí)候，首先要明確與建筑工程有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)都與國(guó)家規(guī)定相符和。在施工的所有環(huán)節(jié)中，混凝土的澆筑一直以來都在扮演著十分重要的角色，一旦澆筑環(huán)節(jié)發(fā)生了質(zhì)量問題，會(huì)大大降低混凝土材料整體的澆筑質(zhì)量，對(duì)施工的安全性造成一定的影響。在建筑中，充分的攪拌材料能夠高效去除雜物與產(chǎn)生的氣泡，并且還能使施工整體質(zhì)量得到充分保證。在具體應(yīng)用過程中，我們除了要確保施工的整體質(zhì)量與性能以外，還要逐漸完善澆筑的效果，全面提高材料的施工質(zhì)量。

2.2 鋼混結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)

以筆者參與過的酒店鋼混結(jié)構(gòu)建筑為例，此類鋼筋混凝土建筑對(duì)于消防安全非常重視，筆者以此類鋼筋混凝土建筑中的鋼柱、樓板空腔和豎向管井三個(gè)方面為例，探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

鋼柱的設(shè)計(jì)主要在于防火外層的包裹，通常情況下鋼混結(jié)構(gòu)建筑的鋼柱截面呈方管狀，所以內(nèi)部也可進(jìn)行填充?？梢圆捎霉潭ǚ阑鸢鍖?duì)外層進(jìn)行防火層包裹，在鋼柱的內(nèi)部填充相應(yīng)的高溫巖棉，并用鋁箔布進(jìn)行兩者之間的隔離。

豎向管井保護(hù)措施具體可以分為三個(gè)部分：首先是關(guān)于井壁的設(shè)計(jì)，因?yàn)殇摻罨炷两ㄖ奶厥庑?，?duì)豎向管井的井壁耐火極限有著一定的要求，尤其是酒店類鋼混結(jié)構(gòu)建筑，其耐火極限不得低于1h。筆者采取的方案是針對(duì)性的采用纖維增強(qiáng)硅酸鈣板和精鋼龍骨等作為井壁的主要結(jié)構(gòu)，在其中填充一定厚度的高溫巖棉，提高豎向管井井壁的耐火極限；其次是豎向管井與樓板空腔需要進(jìn)行水平的防火分隔，防止發(fā)生火災(zāi)時(shí)豎向豎井出現(xiàn)相應(yīng)的隱患；最后是豎向管井應(yīng)當(dāng)高于混凝土樓板耐火極限，同樣需要采用水平防火分隔的方式填充相應(yīng)的防火板和防火封堵材料。

樓板空腔的防護(hù)措施防火措施同樣分為三個(gè)部分，首先，增加每塊樓板外圍四周的側(cè)面需要進(jìn)行相應(yīng)的防火分隔設(shè)計(jì)，針對(duì)筆者所負(fù)責(zé)的酒店類型鋼筋混凝土建筑來說，筆者在最外側(cè)增加了纖維增強(qiáng)硅酸鈣板，同時(shí)在間隙處填充一定厚度的高溫巖棉和防火水泥；其次是針對(duì)樓板空間中的排風(fēng)管道防火設(shè)計(jì)，此類排風(fēng)管道一方面需要在火災(zāi)來臨時(shí)及時(shí)進(jìn)行火災(zāi)煙的排放，另一方面也起著一定的阻隔作用，對(duì)于消防安全意義重大，所以筆者同樣采用了一定厚度的高溫延綿進(jìn)行分割和保溫設(shè)計(jì)；最后是樓板空腔頂部的各類管道口，采用防火水泥和高溫巖棉進(jìn)行填縫處理。

2.3 鋼混結(jié)構(gòu)建筑中綠色建筑材料應(yīng)用

綠色建筑材料是新型建筑理念的重要實(shí)踐步驟，所以鋼混結(jié)構(gòu)建筑在其推廣和應(yīng)用的過程中，需要積極地使用綠色、環(huán)保的原材料，鼓勵(lì)使用節(jié)能門窗、中空玻璃、保溫性墻體、組合樓板等綠色原材料。針對(duì)鋼混結(jié)構(gòu)建筑鼓勵(lì)業(yè)主和設(shè)計(jì)人員采用新的結(jié)構(gòu)形式，加大對(duì)施工技術(shù)人員的培訓(xùn)，完善鋼混結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)規(guī)程，保證鋼混結(jié)構(gòu)建筑的施工質(zhì)量，充分體現(xiàn)建筑工程的綠色元素。

質(zhì)量監(jiān)管體系也能夠加速此類建筑材料的應(yīng)用，一方面增強(qiáng)混凝土施工人員的責(zé)任意識(shí)，讓相關(guān)人員意識(shí)到綠色建筑材料在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑中所發(fā)揮的作用，在保證建筑工程質(zhì)量的前提下完成綠色建筑材料在鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。另一方面利用先進(jìn)的信息技術(shù)，比如BIM 等相關(guān)軟件，建立起完善的質(zhì)量監(jiān)管體系，提高鋼筋混凝土建筑施工效率的同時(shí)減少相應(yīng)的污染，讓鋼筋混凝土建筑變得更加的綠色環(huán)保和節(jié)能，提高此類建筑的應(yīng)用層面，加速我國(guó)相關(guān)建筑技術(shù)的升級(jí)。

3 總結(jié)

總而言之，作為當(dāng)前建筑技術(shù)的代表之一，鋼混結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用需要結(jié)合所在地區(qū)的環(huán)境、政策和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度進(jìn)行靈活調(diào)整。本文以鋼混結(jié)構(gòu)建筑為例，列舉了建筑技術(shù)在此類項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用情況，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分考察當(dāng)?shù)氐母黜?xiàng)特點(diǎn)，合理的使用各項(xiàng)建筑技術(shù)，共同為本地的建筑施工提供技術(shù)應(yīng)用依據(jù)和使用結(jié)果。