呂欣

摘要：鋼結構是當前國內(nèi)外高層、超高層的重要結構形式之一，建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展領先的國家，鋼結構類工程應用十分廣泛。我國作為受地震災害影響較大的國家之一，采用傳統(tǒng)的砼結構、砌體結構在抗震性能方面與鋼結構具有一定差距。鋼結構自身所具有的施工建設周期短、環(huán)境效應小、抗震性能好等優(yōu)點，使得鋼結構在現(xiàn)代工程建設中占有較大比重。但由于鋼結構傳熱和導熱系數(shù)較高，使得鋼結構整體保溫、隔熱等性能較差，在國內(nèi)北方大部分地區(qū)使用中節(jié)能設計成為鋼結構設計的重要研究課題。

關鍵詞：鋼結構；熱橋效應；節(jié)能設計

引言

自古以來，國內(nèi)傳統(tǒng)的工程建設主要以土木原材料為主。隨著現(xiàn)代科學技術水平的提高，大量的新型材料極大程度帶動了工程建設的發(fā)展步伐，如鋼筋混凝土結構、鋼結構等，新型材料從出現(xiàn)到當前，基本替代了傳統(tǒng)的建筑材料。鋼結構作為新時代的重要建筑材料之一，其強度高、抗震特性好等特點，使得鋼結構工程具有著較大的發(fā)展?jié)摿1-2]。當前國內(nèi)鋼產(chǎn)量排在世界首位，其中大量的鋼材用于工程建設，隨著我國民眾整體素質(zhì)的提高，對于建筑節(jié)能方面的意識也不斷提升，為此，現(xiàn)代鋼結構工程開發(fā)過程中，越來越注重鋼結構的節(jié)能設計[3]。本文重點對鋼結構工程的特點、優(yōu)勢、不足進行分析，并總結鋼結構工程的節(jié)能設計措施。

1、實際工程中的應用及和特性分析

1.1鋼結構工程選用的結構形式

當前工程建設中鋼結構常見的形式主要包括：鋼框架結構、鋼混凝土組合結構、輕鋼結構等，鋼結構梁柱主要通過螺栓、焊接等形式進行連接，結構整體的變形性能較好。國內(nèi)常見的大跨度結構、單層和多層工業(yè)廠房、現(xiàn)代辦公樓等。鋼結構的迅速推廣使用給工程建設帶來了生機，但也存在著許多問題，比如鋼結構自身的傳熱系數(shù)較大造成的保溫性能差等問題[4]。隨著當前國內(nèi)外能源和資源的日益枯竭，節(jié)能環(huán)保意識不斷深入人心，對于鋼結構類建筑的節(jié)能設計直接影響著鋼結構工程能夠在未來發(fā)展中廣泛應用。

1.2鋼結構優(yōu)點分析

通過大量工程實踐證明，鋼結構工程具有良好的抗震性能，在水平和豎向地震作用下，具有良好的變形性能，較傳統(tǒng)建筑具有良好的延性、抗扭強度、抗拉強度等。此外，鋼結構易于回收利用和環(huán)保耐用的特性，為建設綠色環(huán)保工程提供了支撐。鋼結構中運用現(xiàn)代CL保溫體系的墻體，達到了較好的節(jié)能效果，為鋼結構的推廣和使用提供了保證。

1.3鋼結構存在的問題分析

工程實踐證明，鋼結構再耐火性、耐久性等方面，與混凝土結構、砌體結構等有較大差距，為此，鋼結構防火設計、防銹蝕設計必須加以重視；鋼結構工程建設需要大量的鋼材，而鋼材的礦石開采和冶煉均具有較高的能耗，同時鋼結構工程的造價較高等問題，困擾著鋼結構工程的進一步推廣和使用。此外，鋼結構工程自身的節(jié)能保溫性能差問題，也是困擾鋼結構發(fā)展的重要因素，再加上當前鋼結構設計中，配套的保溫措施不夠成熟，直接造成了鋼結構保溫和節(jié)能指標達不到要求。

2、輕型鋼結構采取節(jié)能設計必要性

（1）一般條件下，鋼構件的的傳熱系數(shù)超過為混凝土構件的30倍，良好的導熱性能使其在建筑工程中的節(jié)能設計遠達不到建設方、建筑規(guī)范和標準的要求。由于保溫性能達不到要求，造成了大量鋼結構工程的能源損失，為此，鋼結構設計中必須采取科學的節(jié)能防護措施。

（2）鋼結構主要構件為鋼材，其鋼柱、鋼梁等在隔熱和保溫方面相比傳統(tǒng)建筑差，同時因為溫差的變化造成鋼結構的變形、承載性能均發(fā)生變化。比如近年來國內(nèi)較長的鋼結構工程，由于沒有科學的防護，使得溫度應力過大，造成的倒塌等工程事故，為此，必須對鋼結構做好維護處理和溫度區(qū)段劃分措施。

（3）鋼結構中，因為大量鋼構件的使用，造成鋼結構整體構成的連續(xù)導體，對室內(nèi)外溫度的傳遞沒有形成阻隔，使得鋼結構房屋的舒適性、適用性較差。想要持續(xù)鋼結構工程的應用，必須解決這些問題。

3、輕型鋼結構采取的節(jié)能設計措施

通過鋼結構的特點和節(jié)能設計必要性分析，主要節(jié)能設計措施如下：

（1）鋼結構選型方面，可以通過構造做法來消除鋼梁、鋼柱連接部分和圍護結構部分的熱橋效應。比如對于外部墻板等設計，可以采取外墻板包鋼梁、鋼柱的形式，并選取外保溫材料提高鋼結構圍護結構的保溫性能。

（2）選用特殊的構造形式來提高鋼結構的保溫和隔熱性能，比如選取中間隔斷的方式來避免熱量的直接傳遞。比如設置溫度伸縮縫、加填充物（如擠塑板、巖棉等）來提高結構整體的保溫特性。

（3）采取隔離設計措施。傳統(tǒng)鋼結構設計均需要鋼柱構件、墻體等于地面和外界直接接觸，這就造成了熱量的直接損失，在設計中，可以采取與地面或外部環(huán)境隔離的方式，減少熱量直接傳遞到大地或外部環(huán)境中。比如采取隔空設計的方式、雙層設計措施等。

（4）根據(jù)鋼結構自身所具有的特性來實現(xiàn)節(jié)能設計。比如，可以對鋼結構各部分構件采取防火設計時，對其采取節(jié)能防護處理。比如，鋼構件表面的防火涂料可以選取不可燃的材料，在提高耐火性的同時，提升鋼結構的保溫特性。比如，對在鋼結構表面或構件中間填塞巖棉制品、玻璃棉板等不可燃保溫材料。

（5）選取新型材料，來提升鋼結構的保溫性能。比如可以選用智能材料，對于熱量容易散失的節(jié)點、邊緣構件等進行處理。起到吸收熱能、阻隔寒冷的效用。

4、結 語

當前國內(nèi)大量的工程選用鋼結構形式，該結構形式一定程度上給建筑的安全性能、承載力和適用性等方面提供了保障，但隨著大量鋼結構應用中，節(jié)能、隔熱、防火性能差的問題不斷凸顯在人們面前，本文通過分析現(xiàn)代鋼結構的主要形式、特點和應用范疇的分析，指出了鋼結構的有點和不足，并提出了節(jié)能設計的必要性。隨后本文以設計角度出發(fā)，提出了鋼結構節(jié)能設計的主要措施，如合理的結構形式、科學的構造設計、合理的隔離措施和新型材料應用等。希望通過本文對鋼結構的節(jié)能措施設計分析，能夠為大量應用的鋼結構工程項目提供指導和參考。

參考文獻：

[1]GB500l8一2002，冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范[S]

[2]JGJ99一98，高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程[S]

[3]GB50189一2005，公共建筑節(jié)能設計標準[S]

[4]顧馥保，城市住宅建筑設計[M]，中國建筑工業(yè)出版社，2007