鋼結(jié)構(gòu)建筑中的環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)分析

譚慶鋒(上海寶冶集團(tuán)有限公司，上海 200941)

隨著世界污染加重，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視，形成了綠色建筑設(shè)計(jì)的概念，而鋼結(jié)構(gòu)作為環(huán)保材料對(duì)于緩解因建筑造成的污染有著重要作用，而且我國(guó)鋼材的產(chǎn)量以及質(zhì)量都有著不同程度上的提高，鋼材行業(yè)水平也有著明顯的發(fā)展，有能力滿足建筑的鋼材需要，并能夠?qū)嶋H運(yùn)用到城市建設(shè)中。

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)

1.1 鋼結(jié)構(gòu)減少環(huán)境污染

隨著時(shí)代發(fā)展，對(duì)建筑材料的要求越來(lái)越高，原有的建筑材料，像是石灰、水泥、石磚等在使用過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵以及相關(guān)的建筑廢料，不僅僅會(huì)造成環(huán)境污染，而且會(huì)對(duì)工人的身體健康造成威脅，每年都會(huì)有部分工人因常年在工地施工而患病，影響身體健康，而鋼材的引入恰好彌補(bǔ)了這一不足之處，減少了粉塵的產(chǎn)生，鋼材也可以進(jìn)行回收利用，對(duì)環(huán)境污染影響較小，能夠最大程度上減少了廢料的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了建筑材料的循環(huán)利用，有利于資源的可持續(xù)發(fā)展。鋼材料主要是由碳素鋼、合成鋼等化學(xué)物質(zhì)過(guò)程構(gòu)成，對(duì)環(huán)境影響較少，而且生產(chǎn)過(guò)程制作周期短，制作簡(jiǎn)便，廢氣產(chǎn)生量較少，損耗資源也較少，所以鋼材制作過(guò)程對(duì)環(huán)境影響較小，適宜大規(guī)模推廣[1,2]。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)

首先，鋼材在設(shè)計(jì)方面靈活多樣，可以根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)鋼材進(jìn)行切割，從實(shí)際生活中，增加室內(nèi)的使用面積，減少經(jīng)濟(jì)損耗，滿足設(shè)計(jì)的個(gè)性化需求，最大程度上減少能耗，減少資源的浪費(fèi)，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)，能夠減少建筑工期，從而減少人力、財(cái)力的損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能化設(shè)計(jì)。其次，鋼結(jié)構(gòu)工作可靠性高，具有極好的抗震性與抗拉伸性，能夠有效抵抗自然災(zāi)害對(duì)于人們生命健康的威脅。綜上所述，在當(dāng)代建筑活動(dòng)中，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，符合我國(guó)保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，符合時(shí)代發(fā)展的大趨勢(shì)，所以，鋼結(jié)構(gòu)建筑在生活中得到了大力推廣。

2 鋼結(jié)構(gòu)建筑面臨的問(wèn)題

2.1 鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差

在實(shí)際建設(shè)活動(dòng)中，建筑物免不了風(fēng)吹日曬，遭受風(fēng)雨侵襲，而這種情景顯然不適合運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)建筑，鋼材耐腐蝕性較差，在長(zhǎng)期的露天環(huán)境中，很容易導(dǎo)致鋼材的腐朽，從而導(dǎo)致鋼材的承重力降低，影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用壽命，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，這就需要對(duì)鋼材進(jìn)行特殊的處理，例如，除銹或者涂料，但是會(huì)加大建筑成本，所以，在建筑表層并不適合運(yùn)用鋼材料[3-5]。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火

鋼結(jié)構(gòu)作為一種優(yōu)質(zhì)的節(jié)能材料，在保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源方面有重要作用，但是鋼結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)也限制了鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)在常溫下，密封性好、結(jié)構(gòu)可靠性高，但是在高溫下，尤其是在溫度超過(guò)150℃的情況下，鋼材性質(zhì)極易發(fā)生變化，熔點(diǎn)較高，承載能力和結(jié)構(gòu)可靠性都會(huì)有不同程度的下降，并且隨著溫度的不斷升高，持續(xù)下降，所以當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建筑在高溫下極易發(fā)生坍塌，鋼材會(huì)發(fā)生不同程度上的扭曲，從而發(fā)生斷裂，造成人員傷亡，所以在鋼結(jié)構(gòu)建筑中一定要涂抹防火層，并且做好防火設(shè)施，做好消防演練活動(dòng)，與此同時(shí)也會(huì)加大建設(shè)成本，但是總體成本與其他建筑相比還是有較大優(yōu)勢(shì)，并且在常溫環(huán)境下，還是一種相當(dāng)優(yōu)質(zhì)的節(jié)能材料。

2.3 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑認(rèn)識(shí)不足

鋼結(jié)構(gòu)建筑是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，雖然鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)建筑相比存在一定的優(yōu)勢(shì)，但是用戶與開(kāi)發(fā)商對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展陷入瓶頸。首先在傳統(tǒng)觀念中，總是認(rèn)為鋼材價(jià)值較高，從而認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)住宅建造成本較高，導(dǎo)致預(yù)售成本較高，使得更多的人選擇混凝土建筑，選擇鋼結(jié)構(gòu)建筑欲望較低；其次，部分人認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)建筑對(duì)技術(shù)、設(shè)備等方面的要求較高，與之相反的是，鋼結(jié)構(gòu)建筑操作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)施工便利[6,7]，對(duì)技術(shù)的要求主要集中在節(jié)能環(huán)保方面，對(duì)建設(shè)要求相對(duì)較低。最后，也是最重要的，缺少相關(guān)的技術(shù)人才，在錯(cuò)誤觀念的引導(dǎo)下，招募的工人大多缺少實(shí)際的建筑經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)門(mén)檻不高，缺少必要的專(zhuān)業(yè)技能，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過(guò)程中的專(zhuān)業(yè)性、技術(shù)型認(rèn)識(shí)不到位，缺少對(duì)其重要性的認(rèn)識(shí)，不能合理有效地進(jìn)行實(shí)踐操作活動(dòng)，所以這就要求對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行職業(yè)技能培訓(xùn)，充分掌握相關(guān)知識(shí)技能，并且充分認(rèn)識(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑行業(yè)的重要性，能夠以最大的激情投入到鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)活動(dòng)之中去。鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展止步不前與民眾觀念的落后有很大關(guān)系，所以，這就要求整個(gè)建筑行業(yè)的觀念的改善和進(jìn)步，從根本上上改變傳統(tǒng)觀念，同時(shí)要加大宣傳力度，加大民眾對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的了解[8-10]。

3 鋼結(jié)構(gòu)建筑的環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 使用熱阻斷技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)建筑在節(jié)能環(huán)保方面發(fā)揮了重要作用，主要是因?yàn)橐肓藷嶙钄嗉夹g(shù)，合理分配熱能，熱阻斷技術(shù)主要原理是截?cái)嗷蛘咦柚篃崮芟蜾摬牡膫鬏?，使得鋼材溫度不超過(guò)臨界溫度，可以克服鋼材耐熱不耐火的缺點(diǎn)，阻滯了熱量，避免火災(zāi)發(fā)生，達(dá)到了保護(hù)鋼材的目的，同時(shí)在熱學(xué)上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，阻斷外部熱能向內(nèi)部傳輸，將熱能合理分配，將熱能的利用率最大化。熱阻斷技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用廣泛，例如在鋼材結(jié)構(gòu)上設(shè)置小孔，排放熱量，經(jīng)過(guò)研究顯示，這種方式具有極佳的節(jié)能減排效果，或者在鋼材表面設(shè)置保溫材料、具有阻斷功能的金屬片等，熱能經(jīng)過(guò)保溫材料和金屬片吸收后，到達(dá)鋼材的熱能就會(huì)大大減少，會(huì)起到極佳的保溫效果，對(duì)節(jié)能減排也有很好的效果，但是對(duì)保溫材料要求嚴(yán)格，必須具有極好的保溫以及電阻功能。這兩種方式都是采用了熱阻斷原理，在保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)建筑的同時(shí)，合理分配熱能，起到節(jié)能作用。

3.2 防污染設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)建筑中，由于使用傳統(tǒng)的混凝土、石灰等材料，或者是構(gòu)造角度問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的隔音效果不好，從而導(dǎo)致噪聲污染，而鋼結(jié)構(gòu)建筑就會(huì)有效解決噪聲污染問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)建筑建造過(guò)程中，由于鋼材的特殊性，在聲音傳播過(guò)程中，會(huì)極大削弱聲音，而且鋼結(jié)構(gòu)建筑特殊的建設(shè)角度，也會(huì)使得聲音大大減弱，鋼結(jié)構(gòu)建筑在表層會(huì)使用隔音玻璃，內(nèi)部也多使用隔音材料，所以在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，噪聲污染的影響幾乎微乎其微?，F(xiàn)在，隨著時(shí)代發(fā)展，高層建筑越來(lái)越常見(jiàn)，伴隨著樓層的增高，隨之出現(xiàn)的是因陽(yáng)光照射在外墻玻璃上而導(dǎo)致的光污染，而光污染出現(xiàn)的主要原因是建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)不合理，沒(méi)有充分考慮光線與外墻玻璃之間的角度，從而對(duì)居民的生產(chǎn)生活造成極大的不便利，而鋼結(jié)構(gòu)建筑的防污染設(shè)計(jì)有效解決了這個(gè)問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)建筑根據(jù)綠色建筑設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)了鋼結(jié)構(gòu)玻璃幕墻，鋼結(jié)構(gòu)玻璃幕墻是使用鋼材制作玻璃，并加入了防光材料，有效阻止了光線的直射，并且鋼結(jié)構(gòu)的融合，使其具有極強(qiáng)的抗震性，極大程度上減少了建筑物的重量，同時(shí)具有極強(qiáng)的環(huán)保節(jié)能效果，減少了城市廢料以及光污染的產(chǎn)生。所以，鋼結(jié)構(gòu)建筑在保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排方面具有重要作用，能夠有效解決光污染和噪聲污染的影響，并且實(shí)現(xiàn)鋼材建筑材料與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的融合，促進(jìn)了我國(guó)環(huán)保節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。

3.3 使用節(jié)能型材料

在鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)過(guò)程中，由于鋼材制作簡(jiǎn)便、施工日期短，使得鋼結(jié)構(gòu)建筑住宅形式靈活，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以在實(shí)際施工過(guò)程中，多使用節(jié)能型材料，例如節(jié)能板、復(fù)合型樓板等，材質(zhì)輕、污染低，在促進(jìn)節(jié)能環(huán)保方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，最大程度上減少建筑污染，同時(shí)也可以減少建筑物的質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑面積的有效分割，擴(kuò)大使用面積，獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。所以，鋼結(jié)構(gòu)建筑事業(yè)的發(fā)展能夠推動(dòng)我國(guó)環(huán)保節(jié)能事業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑在建設(shè)過(guò)程中與多項(xiàng)環(huán)保技術(shù)相融合，在促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)鋼材產(chǎn)量明顯提高，鋼結(jié)構(gòu)建筑事業(yè)也得到了一定程度上的發(fā)展，各地都開(kāi)展了鋼結(jié)構(gòu)建筑的開(kāi)發(fā)與研究工作，尤其是在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)環(huán)保節(jié)能方面，鋼結(jié)構(gòu)建筑在環(huán)保節(jié)能以及可持續(xù)發(fā)展方面的巨大貢獻(xiàn)，是傳統(tǒng)的建筑行業(yè)不能比擬的，所以國(guó)家進(jìn)行大力的資金與技術(shù)支持，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑，在未來(lái)將會(huì)實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑與智能化等新科技產(chǎn)品的融合，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑事業(yè)的新發(fā)展。