摘要：建筑自人類產(chǎn)生以來都是人們生活的重要組成部分，在很長時(shí)間里運(yùn)用的都是石材和木材等，隨著科技的發(fā)展新型材料廣泛運(yùn)用于建筑中，如鋼材等等。因鋼結(jié)構(gòu)建筑具有抗震性能好、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固和施工速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其是在節(jié)約能源和資源方面具有其他材料有不可比擬的優(yōu)勢，使得鋼結(jié)構(gòu)成為綠色建筑的首要構(gòu)架之一，是值得我們推廣和發(fā)展的新型建筑技術(shù)。而且建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)能方面的發(fā)展現(xiàn)狀近年來，隨著全球能源問題的日益嚴(yán)峻和“可持續(xù)發(fā)展”理念在國內(nèi)的推廣，建筑業(yè)作為復(fù)雜的工程項(xiàng)目，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)越來越受到社會(huì)的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)建筑;節(jié)能設(shè)計(jì)思路;節(jié)能設(shè)計(jì)方法

我國傳統(tǒng)的建筑形式上以土木構(gòu)造為主，近代建筑則是以鋼筋混凝土、磚混結(jié)構(gòu)等為主.在20世紀(jì)60-70年代，鋼結(jié)構(gòu)建筑開始出現(xiàn)在大跨度公共建筑、工業(yè)廠房、橋梁、高聳建筑當(dāng)中，而鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用較少.近些年來，中國鋼材產(chǎn)量大幅提高，已經(jīng)連續(xù)幾年粗鋼產(chǎn)量居世界第一鋼結(jié)構(gòu)以其優(yōu)良的性能，使得國家和建筑開發(fā)商也開始更多的把目光投在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅的開發(fā)上來.國家開始更加關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)建筑，由山東萊鋼、杭蕭鋼構(gòu)等企業(yè)實(shí)驗(yàn)性建成一批鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅，反響良好。鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種新型的建筑體系有可通房地產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、冶金業(yè)之間的行業(yè)界線，集合成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)體系，這就是業(yè)內(nèi)人士普遍看好的鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)主要有：大大節(jié)約施工時(shí)間，施工不受季節(jié)影響;增大住宅空間使用面積;減少建筑垃圾和環(huán)境污染，建筑材料可重復(fù)利用;拉動(dòng)其他新型建材行業(yè)的發(fā)展;抗震性能好;使用中易于改造、靈活方便;給人帶來舒適感。本文就鋼結(jié)構(gòu)建筑中節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)今天探討。

1"關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)在節(jié)能建筑中應(yīng)用的特點(diǎn)分析

1.1"鋼結(jié)構(gòu)在節(jié)能建筑中的優(yōu)勢

鋼結(jié)構(gòu)作為我國建筑中承重梁柱的重要結(jié)構(gòu)之一，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)形式上比較靈活，這也使得大開向和靈活分割在建筑中得以實(shí)現(xiàn);剛結(jié)構(gòu)建筑能夠使建筑實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，能夠有效的縮短建筑工程的施工周期，相比于其他建筑結(jié)構(gòu)還能夠提升室內(nèi)使用面積，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益;鋼材能夠回收再利用，對(duì)環(huán)境污染比較小，降低社會(huì)的總能耗;鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能極強(qiáng)，具有良好的抗震和抗拉伸能力，對(duì)于抵御一些自然災(zāi)害具有其他建筑結(jié)構(gòu)不可比擬的優(yōu)勢等。

1.2"鋼結(jié)構(gòu)在節(jié)能建筑中的劣勢

雖然鋼結(jié)構(gòu)建筑相比于其他建筑結(jié)構(gòu)具有較大的優(yōu)勢，但是也不得不重視鋼結(jié)構(gòu)的劣勢，需要采取相應(yīng)的措施應(yīng)對(duì)這些問題。首先是鋼結(jié)構(gòu)的耐火問題，常溫狀態(tài)下，鋼結(jié)構(gòu)是一種性能優(yōu)異的建筑材料，但是當(dāng)鋼材外界溫度超過250℃之后，鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低非?？欤?dāng)溫度超過550℃之后，鋼結(jié)構(gòu)的承載力將會(huì)嚴(yán)重降低，因而鋼結(jié)構(gòu)建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，建筑坍塌和損壞的速度十分快。其次是鋼結(jié)構(gòu)的防腐問題，由于鋼結(jié)構(gòu)處于露天的環(huán)境中，鋼材很容易生銹和腐蝕，進(jìn)而降低鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的承載力，同時(shí)也會(huì)影響建筑美觀，因而鋼材的防腐問題對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用壽命影響比較大。最后是鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一旦制定出來是不能夠輕易變動(dòng)的，使得鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的市場風(fēng)險(xiǎn)比較大。

2"關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)思路

目前常用的幾種鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能構(gòu)造，都是針對(duì)鋼材具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)而進(jìn)行設(shè)計(jì)的：

（1）在結(jié)構(gòu)上盡量避免熱橋。一般情況下，熱橋是無法避免的，但對(duì)于靈活性極強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)住宅構(gòu)造來說，還是有很大可能性的。如輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)中，在墻的交接處使用普雷斯特角背襯連接件就可以有效的消除熱橋效應(yīng);

（2）鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置熱阻斷。在鋼結(jié)構(gòu)的特殊部位進(jìn)行開孔處理時(shí)目前比較成熟的一種處理方法。處理后的鋼結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能損失不大，熱學(xué)節(jié)能效果良好。另外還有在接口位置進(jìn)行熱阻斷也有一定的可行性，但是這種方法對(duì)墊片的要求很高，必須具備一定的熱阻和抗壓或抗剪切強(qiáng)度。

（3）對(duì)熱橋部位進(jìn)行局部保溫。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)梁柱等部位需要單獨(dú)進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)，同時(shí)可以與防火設(shè)計(jì)結(jié)合起來。從而實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火和節(jié)能效果，這是一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。

3關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)方法

3.1"梁柱的節(jié)能設(shè)計(jì)

目前鋼結(jié)構(gòu)的梁柱構(gòu)造主要有H型鋼柱、鋼管混凝土柱和空心方鋼管柱三種主要形式，鋼柱截面形式的差異也會(huì)導(dǎo)致鋼柱傳熱路徑的不同，其節(jié)能設(shè)計(jì)的差異也比較明顯。H型鋼柱可以通過科學(xué)合理的構(gòu)造措施來降低鋼柱內(nèi)部的熱橋效應(yīng)，通常做法是在腹板區(qū)填充砌塊。H型鋼柱一般不需要作保溫處理，可以結(jié)合工程實(shí)際情況在鋼柱內(nèi)外涂抹防火層等材料，由于鋼柱的導(dǎo)熱系數(shù)要比這類材料的導(dǎo)熱系數(shù)大得多，能夠起到一定的保溫效果。如果對(duì)節(jié)能要求比較高的鋼結(jié)構(gòu)建筑，則必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，進(jìn)而得出保溫構(gòu)造，同時(shí)還需要增加腹板高度以及減少厚度也能夠起到節(jié)能的效果，但是翼緣板的厚度對(duì)節(jié)能影響比較小。梁柱的節(jié)能設(shè)計(jì)采用內(nèi)外相結(jié)合的方式，并且將一個(gè)圓形倒角設(shè)置在角部，建立溫度場的過渡，能夠起到消除極小溫度點(diǎn)。

3.2"陽臺(tái)和挑梁的節(jié)能設(shè)計(jì)

由于鋼結(jié)構(gòu)建筑主要采用混凝土—壓型鋼板的組合樓板，但是陽臺(tái)還基本上采用混凝土的懸挑板結(jié)構(gòu)，因而在交界處的十字形節(jié)點(diǎn)位置，很容易形成熱橋，影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的節(jié)能，國外一般采用在熱橋的連接部位的構(gòu)件之間增加一個(gè)墊塊來隔斷熱橋之間的聯(lián)系，這種設(shè)計(jì)思路在輕鋼結(jié)構(gòu)的建筑中應(yīng)用效果比較好，但是對(duì)于荷載比較大以及對(duì)連接點(diǎn)力學(xué)要求比較高的部位應(yīng)該慎重使用，普通材質(zhì)的墊塊很難滿足力學(xué)性能的要求。

挑梁的節(jié)能設(shè)計(jì)可以采用柱體保溫的方式進(jìn)行節(jié)能，在挑梁局部延伸外包加厚保溫層的綜合構(gòu)造方案，這種設(shè)計(jì)方式充分考慮了經(jīng)濟(jì)性能和熱工性能。

3.3"建筑砌體的節(jié)能設(shè)計(jì)

由于混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的彈性模量、線膨脹系數(shù)和梁柱界面尺寸的差異，以及鋼結(jié)構(gòu)容許層間位移較大，使得鋼結(jié)構(gòu)建筑的裂縫問題要比其他結(jié)構(gòu)嚴(yán)重，如何解決砌體的裂縫成為鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能的主要問題之一。

（1）采用彈性接縫材料。在墻體和框架連接部位采用彈性材料層粘結(jié)是目前鋼結(jié)構(gòu)墻體開裂最常見的處理方法。通過該層材料來吸收結(jié)構(gòu)的相對(duì)變形，消除應(yīng)力。因此，設(shè)置彈性緩沖層被認(rèn)為是一種有效防止砌體因溫度應(yīng)力而開裂的構(gòu)造措施。但這種方法對(duì)接縫材料的要求相當(dāng)高，仍然需要進(jìn)行大量的研究。

（2）設(shè)置構(gòu)造柱。在傳統(tǒng)建筑方式中，對(duì)于應(yīng)力集中的門窗洞邊等邊緣部位，常采用設(shè)置構(gòu)造柱的措施以加強(qiáng)局部構(gòu)造強(qiáng)度阻止裂縫的發(fā)生。但在鋼結(jié)構(gòu)框架中，通過減小單塊墻體面積的方法來減小溫度應(yīng)力的做法是不可取的，不過對(duì)于其他應(yīng)力產(chǎn)生開裂的情況具有很好的效果。

（3）分離式構(gòu)造。在鋼結(jié)構(gòu)中采用以放為主的方式，放開墻體與柱體的鏈接，以便二者在一定范圍內(nèi)可以自由變形。因此，可以防止溫度、干縮、框架水平位移等因素造成的裂縫。但在設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮墻體對(duì)框架的側(cè)向支持。

4"結(jié)語

本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)存在的一些問題進(jìn)行探討，同時(shí)也對(duì)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)提供一些建議，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)適宜工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化、商品化程度高。它能將節(jié)能、防水、隔熱、門窗等先進(jìn)的成品集合在一起，實(shí)現(xiàn)綜合成套應(yīng)用，將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工安裝一體化，提高住宅的產(chǎn)業(yè)化水平。今后隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市改造需要拆除大量的舊建筑，鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的拆除更容易實(shí)施，鋼材回收利用率高、拆除成本低、污染較小，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。隨著鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，相信節(jié)能、綠色的鋼結(jié)構(gòu)建筑必將成為未來建筑發(fā)展的方向之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳志華，王小盾，李樹海.鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)造及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].鋼結(jié)構(gòu)，2004（3）：39-43.

[2]丁維.發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能住宅建筑體系推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[J].鋼結(jié)構(gòu)，2007，22（7）：20-24.

[3]清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能2009年度發(fā)展研究報(bào)告[R].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.