摘 要：隨著鋼材產能的不斷發(fā)展，以及鋼結構住宅在多面的優(yōu)勢，這種類型的建筑受到了越來越多的關注。本文對鋼結構住宅以及節(jié)能材料進行了簡要的介紹，同時對鋼結構住宅的節(jié)能設計進行了分析，并對幾種柱體的節(jié)能性能進行了測試。

關鍵詞：鋼結構；節(jié)能設計；柱體

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）07-0017-02

1 鋼結構住宅概況

長期以來我國的建筑形式均以土木結構為主，隨著建筑技術以及建筑材料的不斷發(fā)展，近代建筑開始以鋼筋混凝土或磚混結構為主要的建筑形式。20世紀五六十年代，國內大跨度公共建筑、工業(yè)廠房、橋梁等開始以鋼結構的形式出現(xiàn)，但是除了這類建筑使用鋼結構之外，住宅上使用較少。近些年來，我國鋼材產量有著非常明顯的提高，其中粗鋼產量已經連續(xù)多年位居世界第一。正是因為鋼結構在使用性能上的優(yōu)越表現(xiàn)，使得整個建筑市場開始全面的關注鋼結構住宅的開發(fā)與建設。尤其是一些大型鋼材生產企業(yè)，如山東濟鋼、萊鋼等，均開始嘗試鋼結構節(jié)能住宅的開發(fā)與研究。

相比較鋼筋混凝土或磚混結構的建筑而言，鋼結構住宅有著以下幾個方面的優(yōu)勢：

1.1 鋼結構住宅結構形式較為靈活

經過科學合理的設計，可以實現(xiàn)鋼結構建筑大開間、靈活分割等特點，實現(xiàn)住宅結構上的靈活設計。

1.2 住宅圍護結構節(jié)能性優(yōu)越

在實際建設過程中，鋼結構住宅通常會配套安裝輕質節(jié)能墻板或一些新型的復合樓板，這相對于傳統(tǒng)建筑結構所使用的材料而言，在節(jié)能性上有著非常大的優(yōu)勢。

1.3 建筑產業(yè)化的構建更為簡單

鋼結構建筑大部分的構件都可以在工廠內提前進行加工，所以在實際使用過程中能夠很好的進行現(xiàn)場裝配。

1.4 鋼結構建筑綜合經濟效益好

雖然說鋼結構住宅的單位建設面積成本較其他建筑形式要高出一些，但是鋼結構住宅的施工周期較短，而且能夠大幅度的提高室內的使用面積，最大限度的降低住宅的基礎造價，從而更好的實現(xiàn)建筑的綜合經濟效益。一旦實現(xiàn)鋼結構建筑的產業(yè)化，就可以大幅度的降低整個鋼結構建筑造價。

1.5 鋼結構建筑環(huán)保性能好

鋼材從使用價值的角度來說，可以看作是一種可重復利用的材料，這相對于傳統(tǒng)建筑所使用的材料而言，對于建筑垃圾的減少有著非常大影響。此外，鋼結構建筑的施工現(xiàn)場可以實現(xiàn)完全干作業(yè)，對環(huán)境的污染程度大幅度降低。

1.6 鋼結構建筑的力學性能非常優(yōu)越

近幾年我國多次發(fā)生非常嚴重的地震災害，在多次的實際抗震救災工作中發(fā)現(xiàn)，很多鋼結構的高層建筑在抗震性能上相對于傳統(tǒng)建筑有著非常大的優(yōu)勢。所以在地震頻發(fā)的國家或者地區(qū)，全面推廣鋼結構建筑的建設有著非常重要的現(xiàn)實意義。

2 節(jié)能建筑材料

所謂節(jié)能建筑材料，是指在生產和制造這種材料的過程中可以保護環(huán)境，節(jié)約能源，并且通過相關技術手段將這些材料應用于建筑建設過程中后，可以大幅度提高建筑節(jié)能率的材料。所以，建筑節(jié)能所指的不僅僅是使用過程中的節(jié)能，還包括建筑材料制造過程中的節(jié)能。根據(jù)對節(jié)能建筑的研究分析可以知道，建筑行業(yè)內對于節(jié)能建筑材料的評定標準，最關注的就是該材料在各個季節(jié)的熱阻抗性。通常情況下，建筑節(jié)能材料的絕熱性能是關鍵，而且材料應該輕質、多孔，有著較低的導熱系數(shù)。就目前節(jié)能材料在建筑中的應用來看，大多數(shù)是用于圍護結構保溫層的建設上，對建筑的保溫、承重、防水等性能改善有著非常大的幫助。

3 鋼結構住宅節(jié)能設計

雖然鋼結構住宅相較于傳統(tǒng)建筑材料住宅而言有著非常多的優(yōu)勢，但是鋼材的熱導率卻是混凝土的30多倍。所以鋼結構住宅在保溫節(jié)能上需要進行更為細致的設計與建設。熱橋是鋼結構住宅中應該著重注意的地方，所謂熱橋就是在建筑中因為多種構造因素，使得建筑圍護結構的局部位置導熱率增大，與建筑總體導熱率不匹配，從而出現(xiàn)熱量大量流失的部位。正是因為鋼結構住宅中鋼材在導熱性能上的優(yōu)越表現(xiàn)，使得鋼結構住宅在施工設計上需要進行有針對性的節(jié)能設計。當前鋼結構節(jié)能構造基本都是從以下幾個方面出發(fā)：

3.1 建筑結構設計上盡量減少熱橋的出現(xiàn)

通常情況下，熱橋在建筑的結構當中很難完全回避，譬如T型拐角處、建筑樓板層處。但是鋼結構住宅又具有非常靈活多變的設計，所以這對于熱橋的控制提供了很大的幫助。

3.2 鋼結構住宅內部設置熱阻斷部分

在住宅的關鍵部位進行鋼材的開孔處理，這樣既不會對建筑的力學性能造成影響，同時還能夠實現(xiàn)很好的建筑節(jié)能效果。

3.3 對住宅熱橋部位進行局部的保溫設計

有些自保溫建筑結構中，因為建筑墻體本來就具有一定的節(jié)能性能，不再需要進行其他的保溫設計，但是對于鋼結構住宅而言，房屋梁柱部位需要進行有針對性的保溫設計，以提高房屋整體的節(jié)能特性。

4 多種柱體形式的節(jié)能對比

我們取1m2單位面積的墻體來進行不同建筑形式的熱橋室內表面最低溫度以及能量耗失兩項指標的對比，對比用墻體中部具有不同的構造柱體：

350×350鋼筋混凝土柱；

350×350×16×18H型鋼柱；

350×350×8空心方鋼管柱；

350×350×8方鋼管混凝土柱。

經過實際測試可得：單從所對比的這兩個指標而言，鋼結構的這幾種柱體形式，在節(jié)能效果上均沒有鋼筋混凝土結構好。這3種測試用鋼結構柱體在節(jié)能效率上的關系為：H型鋼柱>空心方鋼管柱>鋼筋混凝土柱。

在測試中可以明顯的看住，混凝土柱即使不用作保溫結構，也能夠對室內露點溫度起到一定的效果。但是鋼結構的柱體就必須進行保溫結構的實際，否則就很難以達到室內露點溫度的要求。這里針對上述幾種鋼結構柱體，建議使用5mm的聚苯顆粒保溫砂漿進行外保溫處理。

墻體如果進行了中柱設計，勢必會對墻體的保溫性能產生很大的影響。即使這部分墻體進行了保溫處理，滿足了最低露點溫度的眼球，但是在構造過程中所形成的附加熱量損失也非常之大，對于房屋整體的節(jié)能效率貢獻不大。

通常情況下，室內墻面的溫度應該不低于露點溫度，所以對于鋼筋混凝土柱而言，一般不再進行保溫處理。但是對于鋼結構建筑而言，其熱工性能較差，所以需要進行局部的熱橋處理。

上述幾種結構中，H型鋼結構可以通過科學合理的構造措施來實現(xiàn)熱橋效應的大幅度降低。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，H型鋼結構建筑如果腹板區(qū)域不進行砌塊的填充處理，熱橋現(xiàn)象就會非常明顯。

參考文獻

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[3] 于春剛.住宅產業(yè)化一鋼結構住宅圍護體系及發(fā)展策略研究[D].上海：同濟大學，2006.

作者簡介：賀晨云（1973-），男，漢，山西省呂梁市柳林縣，大學本科、工學碩士，工程師，結構工程。