簡析建筑工程鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計要點

常軍政　魏根旺

（河南連興建筑安裝有限公司）

簡析建筑工程鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計要點

常軍政魏根旺

（河南連興建筑安裝有限公司）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑工程施工也步入快速良性的發(fā)展道路。在現(xiàn)代建筑工程的施工設(shè)計中對鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)的運用越來越多，尤其是一些城市的地標(biāo)性建筑和大型的公共建筑，對特鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高。本文通過對鋼結(jié)構(gòu)建筑施工設(shè)計的特點以及技術(shù)層面和建筑設(shè)計與表現(xiàn)等方面進(jìn)行了探討。

現(xiàn)代建筑；鋼結(jié)構(gòu)；要點分析

1　鋼結(jié)構(gòu)建筑特點

（1）預(yù)工程化程度高，建設(shè)成本較低，工期也相對較短。鋼結(jié)構(gòu)建筑模數(shù)實施的是協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這樣既實現(xiàn)了建筑工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)，又提高了建筑預(yù)工程化。同時又使不同材料、形狀及制造方法的建筑工程構(gòu)配件具有通用性、互換性。鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)工程化也能使材料加工和安裝一體化，能降低建設(shè)成本。加快施工速度，縮短工期，從而為房地產(chǎn)開發(fā)商資金周轉(zhuǎn)加快速度，讓建筑物盡早投入使用。

（2）建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計功能一體化，令建筑功能多樣化。在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，結(jié)構(gòu)構(gòu)成是重要因素。結(jié)構(gòu)的形體，構(gòu)件，節(jié)點從很大程度上對建筑的形象是一種制約。只有建筑與結(jié)構(gòu)的設(shè)計和功能的設(shè)計融為一體，才能使建筑更富藝術(shù)性。

（3）鋼結(jié)構(gòu)建筑能適應(yīng)超高、超跨度的需要。由于鋼材強(qiáng)度高，彈性模量更高，其重力又遠(yuǎn)小于磚石，混凝土，木材，可以運用于跨度大和高度高的結(jié)構(gòu)及靈活結(jié)構(gòu)形式。目前人類已掌握了建造跨度超過1000m的超大穹頂與高度超過1000m最高至4000m的超高層建筑的能力，這類建筑大多都是標(biāo)志性建筑。

（4）鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能與環(huán)保。我國是世界上最大的磚砌體建筑和混凝土建筑大國，因此鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展在資源、能源都嚴(yán)重短缺情況下更具重要意義。鋼材具有高強(qiáng)度、高效能，它有很高的循環(huán)再利用價值。此外它還具有節(jié)能性，首先，鋼結(jié)構(gòu)住宅采用的是全封閉保溫隔熱防潮系統(tǒng)，溫差小，熱損低；其次，和磚混結(jié)構(gòu)相比較，鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)墻體面積較小，能節(jié)約空調(diào)所需要的能源，減少維護(hù)成本。

2　鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計及技術(shù)

（1）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)。建筑形象的設(shè)計是一個概念形象的過程，在建筑設(shè)計領(lǐng)域中廣為關(guān)注。目前信息革命化仍然被廣泛滲透、涉及到社會活動的各種領(lǐng)域，現(xiàn)代科學(xué)思維也被融入到建筑設(shè)計者的作品中。新項目規(guī)劃，建筑景觀設(shè)計等都發(fā)生了很大的變化，建筑設(shè)計宗旨從單純追求美，轉(zhuǎn)變?yōu)樽非髥栴}的合理解決途徑，改變了人類以前對建筑物的認(rèn)識和設(shè)計。

（2）鋼結(jié)構(gòu)建筑對細(xì)部設(shè)計的要求比較高。工程建筑設(shè)計越復(fù)雜對精致程度的要求就越高，同時對細(xì)部設(shè)計要求也高，因為細(xì)部設(shè)計決定著最終質(zhì)量。在目前的鋼結(jié)構(gòu)建筑物中，金屬結(jié)構(gòu)桿件及連接金屬桿件的節(jié)點細(xì)部，一般都是暴露在外面，使建筑帶有強(qiáng)烈的科技感。因而，在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)建筑細(xì)部時，保證高要求很重要。目前，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中已經(jīng)應(yīng)受到行業(yè)人士的重視。

（3）鋼結(jié)構(gòu)建筑與策劃。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計也具有建筑設(shè)計的一般屬性，所以建筑師不能隨心所欲的進(jìn)行設(shè)計。業(yè)主設(shè)計任務(wù)書對建筑師平面及設(shè)計構(gòu)思的作用很大。在設(shè)計過程包含了持續(xù)信息和知識交流的整合。此外，鋼結(jié)構(gòu)建筑專業(yè)化能豐富設(shè)計知識、有效整合設(shè)計資源、促使市場專家對建筑質(zhì)量肩負(fù)起共同的責(zé)任，能讓設(shè)計和業(yè)主的經(jīng)營意圖有效結(jié)合起來，使投資項目獲利和減少風(fēng)險。

3　鋼結(jié)構(gòu)中建筑設(shè)計中常見問題

（1）防火問題。由于鋼材的耐火性差，火災(zāi)是鋼結(jié)構(gòu)建筑最大的公敵。鋼材本身為非燃燒材料，但是它不耐火，當(dāng)溫度達(dá)到400℃時，其屈服強(qiáng)度降至室溫下強(qiáng)度的一半，溫度達(dá)到600℃時鋼材基本全部喪失強(qiáng)度、剛度。采用無防火保護(hù)措施的鋼結(jié)構(gòu)建筑物，發(fā)生火災(zāi)時，很容易使建筑損壞。比如美國世貿(mào)中心大樓的“9.11”事件，就是個慘痛的教訓(xùn)。從火災(zāi)案例中我們發(fā)現(xiàn)兩類常見現(xiàn)象：①防火保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中達(dá)不到規(guī)定的耐火時間而被破壞；②防火保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生時超過預(yù)期的耐火時限但沒有遭破壞。在建筑構(gòu)造防火問題中，一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比較容易解決，但是鋼結(jié)構(gòu)建筑必考慮更多因素。鋼結(jié)構(gòu)建筑通?？刹扇∫韵聝煞N常用防火措施：①采用新型的防火板（即保全板）。②根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)部位的不同分別使用厚型或薄型防火涂料，不管采用什么材料一定要在露明部位涂刷裝飾漆。

（2）防腐問題。由于鋼結(jié)構(gòu)的建筑鋼材會長時間暴露在外，必然會受到風(fēng)雨等自然的侵蝕，進(jìn)而產(chǎn)生生銹老化，使其自身承載力慢慢下降，最終建筑物的美觀也會受到影響。防腐問題是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中亟待解決的問題。現(xiàn)階段常見的做法主要是采用新型防腐鋼材料和新型構(gòu)造材料。在建筑工程設(shè)計中，當(dāng)設(shè)計人員遇到鋼結(jié)構(gòu)建筑時對必須對所設(shè)計的建筑做出防腐處理。如涂抹防銹涂料。防火涂料屬于油漆類涂料，一般施工方法是先刷紅丹防銹底漆兩度后再刷鋼結(jié)構(gòu)面漆兩度（面漆顏色由甲方定）。鋼結(jié)構(gòu)建筑對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工有特別的要求，構(gòu)件出廠前必須涂刷紅丹防銹底漆一道，鋼結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整好后，必須將其清洗干凈后再刷一層底漆，兩層面漆。

（3）鋼結(jié)構(gòu)中建筑物理問題。

①保溫外部環(huán)境對住宅建筑的熱輻射主要是從兩個方面產(chǎn)生的熱環(huán)境：a.透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)被室內(nèi)表面吸收，產(chǎn)生加熱效果。b.被建筑外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面吸收，其中部分熱量通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)逐步進(jìn)入到室內(nèi)。目前解決的辦法有兩種：a.研制出優(yōu)化保溫材料，提高建筑物熱環(huán)境的性能。如使用高效反射性材料，能將大部分紅外線返射回去，從而隨著建筑物起到保溫、隔熱的作用；b.使用高效節(jié)能玻璃、硅氣凝膠、新型節(jié)能墻體材料，這樣既能達(dá)到節(jié)能目的，又能起到保溫隔熱的作用。需要注意的是：防止保溫材料產(chǎn)生的凝結(jié)水。外保溫、中間保溫能預(yù)防保溫材料受蒸汽滲透積累遇到的潮濕。內(nèi)保溫施工法容易讓保溫材料在冬季受潮，外保溫能避免主要承重結(jié)構(gòu)受到的室外溫度的劇烈波動的影響，能提高耐久性。

②吸音。常見的建筑大廳，特別是音樂廳中頂棚上設(shè)置的反射板增加的反射聲音幾乎能同時到達(dá)聽眾耳邊，但是也缺少了側(cè)向反射帶來的圍繞感。在此類建筑設(shè)計中，要綜合考慮到材料和技術(shù)的運用，其中包括吸聲性能、及裝飾性、強(qiáng)度、防火、吸濕、加工等方面。目前被廣泛應(yīng)用在音質(zhì)設(shè)計中，噪聲控制技術(shù)的解決方式一般是增加吸聲材料、吸聲結(jié)構(gòu)。a.吸聲材料的本身就具有吸聲的特性。如玻璃棉、巖棉等，纖維、多孔材料有良好的吸聲性，受空氣粘滯阻力、空氣分子、孔隙壁的摩擦，使聲能轉(zhuǎn)化成摩擦熱能后產(chǎn)生吸聲效果。b.吸聲結(jié)構(gòu)。材料本身可能不具吸聲特性，但在材料制成的過程中會使某種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生吸聲，如穿孔石膏板吊頂。

③隔音噪聲對于建筑來說是密不可分，噪聲防治與治理已成為建筑界必須采取的重要措施之一。噪聲規(guī)劃，噪聲控制理論正逐漸引起建筑界人士的關(guān)注。一般隔聲間外墻使用的都是隔聲性能較好材料及結(jié)構(gòu)。像磚和混凝土及紙面石膏板墻等。監(jiān)測使用隔聲窗，進(jìn)出部分使用隔聲門、吸聲迷道等方式。

4　結(jié)論

通過以上分析，不難得出幾點結(jié)論，首先在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中應(yīng)該根據(jù)不同建筑條件的不同有所側(cè)重。其次，鋼結(jié)構(gòu)建筑科技含量高，結(jié)構(gòu)本身就是建筑的表現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)表現(xiàn)和工藝不僅是再現(xiàn)形象構(gòu)思的必經(jīng)手段，還會對建筑形象產(chǎn)生極大地影響。再者，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，審美觀的改變必然使得鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷地去擴(kuò)大自身尋求更高更快的發(fā)展。在不久的將來一定能把我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)發(fā)展到國際的前列。為國家衛(wèi)世界創(chuàng)造出更多的技術(shù)和藝術(shù)有機(jī)融合的鋼結(jié)構(gòu)精品建筑。

[1]鄧向飛.談鋼結(jié)構(gòu)建筑及技術(shù)構(gòu)思與表現(xiàn)[J].中華民居：學(xué)術(shù)刊，2010，09.

[2]張慶風(fēng)，張小玲.鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計和施工技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

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2015-3-8