基于綠色化建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用策略研究

耿歡歡

中國汽車工業(yè)工程有限公司 天津 300113

前言

鋼結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代的“綠色建筑”，因其具有自重輕、施工周期短、投資回收快、安裝容易、抗震性能好、環(huán)境污染少等特點，被廣泛應(yīng)用于住宅、廠房辦公、商業(yè)、體育和展覽等建筑中，且發(fā)展迅速。伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的日趨完善，鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)也實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。鋼結(jié)構(gòu)具備綠色建筑的條件，是有利于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的建筑，它順應(yīng)時代的發(fā)展和市場的需要，已成為中國建筑的主流，同時也為住宅產(chǎn)業(yè)化的盡早全面實現(xiàn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

1 相關(guān)概述研究

1.1 綠色施工概述

建筑施工活動在一定程度上破壞了環(huán)境之間的和諧和平衡，近年來，環(huán)保一直作為熱門話題貫穿于各個行業(yè)。在低碳建筑時代，在綠色意識不斷強化的今天，建筑形成的每個流程包括建筑材料、建筑施工、建筑使用等過程，都應(yīng)減少化石能源使用，提高能效，不斷降低二氧化碳排放量，這已逐漸成為建筑業(yè)的主流趨勢。作為綠色建筑的鋼結(jié)構(gòu)，其施工過程更應(yīng)符合綠色環(huán)保。相對于傳統(tǒng)的施工活動，綠色施工是綠色建筑全壽命周期的一個組成部分，是隨著綠色建筑概念的普及而提出的。綠色施工是指在建設(shè)中以保證質(zhì)量、安全等為前提，利用科學(xué)的管理方法和先進(jìn)的技術(shù)，最大程度地節(jié)約資源，減少施工活動對環(huán)境的負(fù)面影響，滿足節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)以及舒適的要求。綠色施工同綠色建筑一樣，是建立在可持續(xù)發(fā)展理念上，是可持續(xù)發(fā)展思想在施工中的體現(xiàn)。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)概述

鋼結(jié)構(gòu)建筑是以鋼材作為建筑的主體結(jié)構(gòu)，通常由型鋼和鋼板等鋼材制成各種建筑構(gòu)件，表現(xiàn)形式為鋼梁、鋼柱、鋼桁架等，并采用焊縫、螺栓或鉚釘?shù)倪B接方式，將各部件拼裝成完整的結(jié)構(gòu)體系，再配以輕質(zhì)墻板或節(jié)能磚等新型材料作為外圍墻體建造而成。當(dāng)前國家大力提倡構(gòu)建和諧社會，發(fā)展節(jié)能省地型住宅，推廣住宅產(chǎn)業(yè)化，特別是在一些大中型城市，更需要解決寸土寸金的實際情況及滿足人們對生活空間、生存環(huán)境等提出的更高要求，人們在追求舒適性的同時越來越注重建筑的美觀性及布局的獨特性。另外，低碳經(jīng)濟(jì)已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新潮流，此趨勢在我國也同樣受到高度重視。因此，在這樣的大背景下，鋼結(jié)構(gòu)因其自身獨特的優(yōu)點應(yīng)運而生，并得到廣泛使用，同時利用鋼結(jié)構(gòu)，通過靈活設(shè)計來實現(xiàn)異形建筑則成為建筑中最好的選擇。鋼結(jié)構(gòu)建筑承載力高、密閉性好，而且比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)用料省，易拆除，且回收率高，此建筑的外圍墻體也多采用如節(jié)能磚、防火涂料等環(huán)保材料，這大大降低了鋼鐵污染所帶來的高風(fēng)險，符合國家綠色環(huán)保、節(jié)能減排的政策[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計原則

為了保證鋼結(jié)構(gòu)廠房的空間工作，提高其整體剛度，承受和傳遞縱向水平力，防止桿件產(chǎn)生過大的變形，避免壓桿失穩(wěn)，以及保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)的形式，車間吊車的設(shè)置，振動設(shè)備以及廠房的跨度、高度，溫度區(qū)段的長度等情況布置可靠的支撐系統(tǒng)。廠房每一溫度區(qū)段應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定的柱間支撐系統(tǒng)，并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協(xié)調(diào)。下柱支撐的位置是決定廠房縱向結(jié)構(gòu)變形方向的重要因素，并影響溫度應(yīng)力的大小，下柱支撐應(yīng)盡可能設(shè)在溫度區(qū)段的中部，使吊車梁等縱向構(gòu)件能隨著溫度變化比較自由地向區(qū)段兩端伸縮。當(dāng)溫度區(qū)段的長度不大時，一般在溫度區(qū)段的中部設(shè)置一道下段柱支撐，但溫度區(qū)段的長度大于150m時，為了保證廠房的縱向剛度，應(yīng)在溫度區(qū)段內(nèi)設(shè)置兩道下段柱支撐，其位置應(yīng)盡可能布置在溫度區(qū)段中間三分之一的范圍內(nèi)，為了避免過大的溫度應(yīng)力，兩道支撐的中心距離不宜大于72m。

另外，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房圖紙的設(shè)計也非常重要，無論在什么樣的工程中，圖紙是工程施工的依據(jù)。在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計期間，要組織施工單位專業(yè)技術(shù)人員對圖紙進(jìn)行會審，檢查施工圖紙中的“錯、漏、碰、缺”，力爭把問題解決在施工之前，減少因圖紙問題對工程質(zhì)量、進(jìn)度的影響。鋼結(jié)構(gòu)工程要針對制作階段和安裝階段分別編制施工組織設(shè)計，其中制作工藝內(nèi)容應(yīng)包括制作階段各工序、各分項的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求，以及為保證產(chǎn)品質(zhì)量而制訂的各項具體措施[2]。

3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中存在的問題

3.1 質(zhì)量方面的問題

質(zhì)量是建筑行業(yè)取勝的關(guān)鍵，它切實關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全。在鋼結(jié)構(gòu)建筑項目施工過程中，主要是其施工質(zhì)量問題的復(fù)雜性，其復(fù)雜性主要是由于鋼結(jié)構(gòu)建筑引發(fā)的質(zhì)量問題因素比較多。有時候即使是同一性質(zhì)的問題，引起的原因也有所不同，這樣子看來，專業(yè)人員在對其出現(xiàn)的質(zhì)量問題很難做出及時準(zhǔn)確的判斷。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)建筑的腐蝕問題

對于處在較強腐蝕性介質(zhì)內(nèi)的建筑物不適合也不能采用鋼結(jié)構(gòu)，因為鋼結(jié)構(gòu)建筑特別要注意的是防護(hù)，尤其是對于其中的薄壁構(gòu)件特別要注意防護(hù)。在對于鋼結(jié)構(gòu)的處理上要遵循一定的程序，如在涂油漆之前必須要清除鋼結(jié)構(gòu)的銹跡，并且油漆的質(zhì)量和涂層的厚度都有明文規(guī)定，所以在涂油漆時都要符合相關(guān)的規(guī)范和要求，一定要避免設(shè)計上使結(jié)構(gòu)受潮、漏雨。另外，對于是最新建造的鋼結(jié)構(gòu)建筑一般情況下都要進(jìn)行再次翻新即重新涂刷涂料，這樣一般費用比較高。針對此類問題，目前國內(nèi)外都在積極開發(fā)研究各種高性能材料用以適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)容易腐蝕這一情況。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)工程項目的嚴(yán)重性

鋼結(jié)構(gòu)工程項目出現(xiàn)了質(zhì)量問題，一般情況下會影響施工的順利進(jìn)行，造成施工成本增加，拖延工期，更加嚴(yán)重的是引起建筑物倒塌，造成人民生命財產(chǎn)的損害。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)建筑在木屑特定條件下，如低溫則可能造成建筑發(fā)生斷裂現(xiàn)象，這些問題都會對社會造成一定的不良影響，應(yīng)該引起設(shè)計者的重視，尤其是在開始設(shè)計的時候，就應(yīng)該考慮到這些因素，以免發(fā)生不必要的損害[3]。

4 基于綠色化建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用策略

4.1 設(shè)計過程中應(yīng)該注重概念設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程中都應(yīng)該強調(diào)“概念設(shè)計”，它在結(jié)構(gòu)選型和布置階段尤其重要。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、震害、破壞機(jī)理、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗中所獲得設(shè)計思想，對一些難以做出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，要從全局的角度來確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施。另外，設(shè)計中應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)布置符合規(guī)則性要求，并作除彈性設(shè)計外的彈塑性層間位移驗算。設(shè)計時可依據(jù)前期的計算機(jī)設(shè)計程序，將其各部分構(gòu)件按生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行后期制作拼裝，將設(shè)計與生產(chǎn)完美結(jié)合，在豐富建筑風(fēng)格的同時，也提高了施工效率。

4.2 嚴(yán)格控制預(yù)算

首先，要降低材料損耗。要保證各種材料的有效利用，杜絕原材料不合理使用而造成浪費現(xiàn)象。另外，要加強定額管理。施工前由項目預(yù)算員測算出各工種、各部位的預(yù)算定額，然后由專業(yè)施工員根據(jù)預(yù)算定額，分任務(wù)給各施工班組，使每個工作人員明白施工目標(biāo)，把經(jīng)濟(jì)效益與職工的勞動緊密地結(jié)合起來，充分調(diào)動職工的勞動積極性。

4.3 采用正確施工方法

在鋼結(jié)構(gòu)安裝與防護(hù)工作中，應(yīng)建立科學(xué)有效的保障體系和操作規(guī)范。施工中必須保證鋼構(gòu)件全部安裝，使之具有空間剛度和可靠的穩(wěn)定性。在安裝之前準(zhǔn)備工作要做充分，包括清理場地，修筑道路，運輸構(gòu)件，構(gòu)件的就位、堆放、拼裝、加固、檢查清理、彈線編號以及吊裝機(jī)具的準(zhǔn)備等。另外，鋼結(jié)構(gòu)的測量是鋼結(jié)構(gòu)工程中的關(guān)鍵程序，關(guān)系到整個工程的質(zhì)量。測量的主要內(nèi)容是土建工序交接的基礎(chǔ)點的復(fù)測和鋼柱安裝后的垂直度控制；沉降觀測等。

4.4 施工過程要注意環(huán)境保護(hù)

為了達(dá)到綠色施工的目的，現(xiàn)場搭建活動房屋之前應(yīng)按規(guī)劃部門的要求取得相關(guān)手續(xù)，保證搭建設(shè)施的材料符合規(guī)范，工程結(jié)束后選擇有合法資質(zhì)的拆除公司將臨時設(shè)施拆除。另外，建設(shè)單位或者施工單位應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)方法，隔斷地下水進(jìn)入施工區(qū)域，限制施工降水，同時還要控制好施工揚塵，保持建筑環(huán)境的和諧。除了這些，施工單位還要做好渣土綠色運輸、降低聲、光排放等，保證建筑活動符合綠色要求。

5 結(jié)束語

綜上所述，目前鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有了很大的發(fā)展，不管是在數(shù)量上還是在質(zhì)量上都較以前有了跨時代的發(fā)展。文章通過對鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計，以及后期施工過程中所面臨的主要問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究，可以看出，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)將得到越來越廣泛的應(yīng)用，未來也將會出現(xiàn)更加新穎和有特點的結(jié)構(gòu)形式，這就需要我們鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程上不斷完善與加強，從而推進(jìn)我國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的發(fā)展與進(jìn)步。