潘雪松

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

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用

潘雪松

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)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(yīng)用于工業(yè)建筑工程中，其應(yīng)用的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。為了更好地應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，了解鋼結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容以及具體特性，加強(qiáng)對鋼結(jié)構(gòu)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

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

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢特點(diǎn)

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(shí)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(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用下，不僅能在很大程度上實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的規(guī)模化生產(chǎn)，而且還促進(jìn)了我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)構(gòu)配件之間的互通互換，進(jìn)而更好地推動現(xiàn)代化建筑工程安全一體化的有效實(shí)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的使用不僅有效地縮短了工程建設(shè)的工期，還能有效地降低工程建設(shè)的成本。當(dāng)前，很多房地產(chǎn)建設(shè)單位都比較重視鋼結(jié)構(gòu)的使用，因?yàn)殇摻Y(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(shè)計(jì)與建筑功能一體化

在國民經(jīng)濟(jì)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(shè)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(jìn)科學(xué)技術(shù)的嵌入，促進(jìn)了智能化建筑的實(shí)現(xiàn)。能夠有效地解決在建筑設(shè)計(jì)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(diǎn)等方面都更好地實(shí)現(xiàn)了建筑更富有功能化。實(shí)現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能、藝術(shù)融為一體，在很大程度上促進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(qiáng)度的比值遠(yuǎn)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(shí)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(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑中的主要特點(diǎn)

2.1 我國的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常注重建筑細(xì)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(shè)計(jì)的過程中會布置許多連接點(diǎn)和連接位置，這些都屬于鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，直接影響其建筑質(zhì)量。只有保證了鋼結(jié)構(gòu)連接細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，才能保障鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)以建筑工程策劃為基礎(chǔ)

為了更好地實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用性，我國在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)必須在建筑工程規(guī)劃的前提下進(jìn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案。

3 現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 防火保護(hù)設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)雖然有較高的熔點(diǎn)，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(xué)性質(zhì)的變化，所以，火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)建筑的負(fù)面影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)比想象的大。當(dāng)溫度達(dá)到400℃時，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和可承載壓力就會降低到平時的二分之一，一旦溫度達(dá)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(qiáng)度和剛度。所以，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)時，必須考慮火災(zāi)情況，對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火保護(hù)。對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火保護(hù)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(zāi)中堅(jiān)持的時間，降低火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)建筑的破壞，同時也能避免火災(zāi)引起的二次危害。

3.2 防腐保護(hù)設(shè)計(jì)

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(fēng)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(yīng)運(yùn)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(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常見的做法之一。

3.3 污染防護(hù)設(shè)計(jì)

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(dǎo)致的噪聲傳播以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)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(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)致光線影響居民的正常生活,除此之外,不合理的設(shè)計(jì)還會導(dǎo)致熱輻射無法有效進(jìn)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(qiáng)度較高，而且應(yīng)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(fēng)格也比較多；（2）鋼結(jié)構(gòu)的成本花費(fèi)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(xiàn)。然而，鋼結(jié)構(gòu)建筑也有著自身的缺陷，只有將這些缺點(diǎn)彌補(bǔ)，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(xué)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(jìn)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(shè)計(jì)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)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(qiáng)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(yīng)，促進(jìn)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(qiáng)。

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(xiàng)目中得到越來越廣泛的應(yīng)用。它不僅能夠縮短建筑周期、減少施工成本，還具有較強(qiáng)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(jì)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(yīng)加大對鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用的推廣力度，促進(jìn)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(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)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(yīng)用與藝術(shù)表達(dá)[A].中國建筑學(xué)會.中國建筑學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文集[C].北京，中國建筑學(xué)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(shè)計(jì)研究。