鋼結構設計在現代建筑中的應用

潘雪松

（大唐環境產業集團股份有限公司，北京100097）

鋼結構設計在現代建筑中的應用

潘雪松

（大唐環境產業集團股份有限公司，北京100097）

目前，鋼結構在我國的發展速度十分迅猛，已不再僅僅應用于工業建筑工程中，其應用的范圍進一步擴大。為了更好地應用鋼結構設計，了解鋼結構的具體內容以及具體特性，加強對鋼結構的研究具有重要的現實意義。

鋼結構設計；應用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.022

1 鋼結構建筑的優勢特點

1.1 成本低、工期短、工程化程度水平高

與傳統的木質材料以及實質材料相比，鋼結構建筑材料具有非常顯著的優勢，鋼結構建筑在模數協調統一標準的應用下，不僅能在很大程度上實現建筑工業化的規模化生產，而且還促進了我國工業產業經濟的迅速發展。此外，鋼結構材料的使用，還能有效地提升建筑結構配件之間實現通用和互換，比如鋼結構建筑能夠使不同建筑材料、不同形狀的材料以及不同制造力的材料實現構配件之間的互通互換，進而更好地推動現代化建筑工程安全一體化的有效實現，鋼結構的使用不僅有效地縮短了工程建設的工期，還能有效地降低工程建設的成本。當前，很多房地產建設單位都比較重視鋼結構的使用，因為鋼結構施工能夠有效地縮短大約40%的工期，有助于加快開發商資金的周轉。

1.2 結構設計與建筑功能一體化

在國民經濟支柱產業中，建筑工程可以說是其中比較重要的一個，而且隨著城市現代化建設的迅速發展，科技水平的不斷提高，對智能化建筑的要求也越來越高，同時也面臨更大的挑戰。而更多的房地產開發商對智能建筑的關注度以及建筑形象的塑造也越來越重視[1]。而在鋼結構建筑施工過程中，通過先進科學技術的嵌入，促進了智能化建筑的實現。能夠有效地解決在建筑設計過程中建筑形象受到建筑結構限制的問題。不管是在建筑結構的形體上還是在建筑的構建上，或者在建筑的節點等方面都更好地實現了建筑更富有功能化。實現了建筑結構設計與功能、藝術融為一體，在很大程度上促進了建筑結構整體形象的發展[2]。

1.3 能夠滿足建筑超高度、超跨度要求

國內很多大型建筑的結構形式均是鋼結構配件形式，北京鳥巢就是鋼結構建筑的典型代表之一。鋼結構建筑所使用的鋼材，組織均勻，接近于各向同性勻質體，并且其性能與硬度較高，彈性模量也遠遠比傳統的建筑材料高很多。最為關鍵的就是鋼材的密度與強度的比值遠小于混凝土、木材、磚石材料，如此一來，在同樣的受力狀態下，鋼結構的自重就比較小，從而就非常有利于實現一些高度和跨度較高的建筑結構形體的靈活搭建。

2 鋼結構設計在現代建筑中的主要特點

2.1 我國的鋼結構設計非常注重建筑細節

鋼結構建筑基本上都是鋼件連接組合而成，其主要構件也就是鋼件。因此，在鋼結構設計的過程中會布置許多連接點和連接位置，這些都屬于鋼結構的細節設計，直接影響其建筑質量。只有保證了鋼結構連接細節設計的準確性和科學性，才能保障鋼結構設計具有可行性，并提高鋼結構施工質量。

2.2 鋼結構設計以建筑工程策劃為基礎

為了更好地實現鋼結構設計的實用性，我國在進行鋼結構設計前，先規劃好鋼結構建筑的整體施工方案，必須考慮鋼結構施工方案的可行性和成本。鋼結構的設計必須在建筑工程規劃的前提下進行，還要結合施工現場條件和建筑需求。在符合我國建筑行業規定的前提下，設計出施工便利、投入資金少并且滿足建筑需求的鋼結構設計方案。

3 現代鋼結構建筑的設計要點分析

3.1 防火保護設計

鋼結構雖然有較高的熔點，但在高溫情況下，鋼結構不可避免地會發生一些物理和化學性質的變化，所以，火災對鋼結構建筑的負面影響遠遠比想象的大。當溫度達到400℃時，鋼結構的強度和可承載壓力就會降低到平時的二分之一，一旦溫度達到600℃，那鋼結構的內部結構基本遭到完全破壞，失去所有的強度和剛度。所以，在進行鋼結構建筑設計時，必須考慮火災情況，對鋼結構進行防火保護。對鋼結構進行防火保護能有效地提高鋼結構的耐火性，延長鋼結構在火災中堅持的時間，降低火災對鋼結構建筑的破壞，同時也能避免火災引起的二次危害。

3.2 防腐保護設計

鋼結構的防侵蝕性一直以來都是建筑行業致力研究的課題。隨著建筑使用時間的增加，鋼結構不可避免地會暴露于室外，經過風雨等自然力的侵蝕必定會發生老化和生銹，不僅建筑的美觀度會受到影響，其穩定性和安全性也會大大降低。為了解決這類問題，各種鋼結構防腐材料應運而生。在鋼結構表面涂抹防銹、防腐，以及防火蝕涂料是當前鋼結構設計中最常見的做法之一。

3.3 污染防護設計

噪聲污染、光污染等是在建筑中較為常見的污染。噪聲污染就是建筑中的各種噪聲由于建筑結構的隔音效果不好而導致的噪聲傳播以及建筑結構設計的不合理導致的立體聲音圍繞效果不佳；光污染是指建筑內部結構設計的不合理導致光線影響居民的正常生活,除此之外,不合理的設計還會導致熱輻射無法有效進入室內。

4 鋼結構的發展前景

建筑鋼結構有著很大的發展優勢，主要體現在2方面：（1）鋼結構本身的建筑屬性使其強度較高，而且應用靈活，與傳統的建筑材料相比，可以更大程度地利用建筑空間，并且適合的建筑風格也比較多；（2）鋼結構的成本花費也較原來的建筑材料有較大的優勢。鋼結構建筑施工受到環境、地形、氣候等非人為因素的影響較小，大大縮短了工期。同時也減少了建筑垃圾的產生，降低了建筑施工成本，為我國可持續發展戰略的開展做出了重要貢獻。然而，鋼結構建筑也有著自身的缺陷，只有將這些缺點彌補，才能使之更快地發展。鋼結構在我國有良好的發展前景已經毋庸置疑，并且我國已經為鋼結構的發展提供了較好的外部環境，具體表現在以下幾方面：（1）鋼材。隨著科學技術的不斷發展，鋼材的產量和質量都得到了大幅度地提升，鋼材價格呈下降趨勢。這一情況可有效降低鋼結構建筑的發展成本，從而促進鋼結構建筑的發展。而且與鋼結構建筑配套的建筑材料也不斷地被研發出來，更是為鋼結構建筑的發展創造了良好的條件。（2）鋼結構設計和施工技術得到不斷的完善和發展，這是鋼結構大力發展的根本保障。（3）鋼結構建筑專業人才隊伍得到不斷的發展和壯大，為鋼結構建筑的發展奠定了基礎，使鋼結構建筑更加專業化、標準化、科學化。雖然我國已經為鋼結構建筑的發展提供了良好的外部環境，但要想保證鋼結構建筑在激烈的市場競爭中立于不敗之地，必須加強鋼結構建筑的創新能力，時刻保持創新活力。同時，鋼結構建筑的發展要與國家發展規劃相適應，促進鋼結構建筑向海外發展，真正地將鋼結構做大做強。

5 結論

鋼結構以其良好的自身特性在我國的建筑項目中得到越來越廣泛的應用。它不僅能夠縮短建筑周期、減少施工成本，還具有較強的抗震性和環保性，使鋼結構建筑既符合可持續發展戰略的要求，也保證了建筑的安全性和可靠性，有助于企業獲得良好的社會效益和經濟效益。因此，鋼結構建筑在未來的發展過程中具有良好的發展空間和發展前景，我們應加大對鋼結構建筑應用的推廣力度，促進我國建筑行業平穩、快速地發展。

【1】李盛林，程先楊.鋼結構設計在現代建筑中的應用[J].江西建材，2015（22）45+48.

【2】楊洲.鋼結構在建筑中的技術應用與藝術表達[A].中國建筑學會.中國建筑學會2007年學術年會論文集[C].北京，中國建筑學會，2007:20.

Application of Steel Structure Design in the Modern Architecture

PAN Xue-song
(Datang Environment Industry Group Co.Ltd.,Beijing 100097,China)

At present,the steel structure is in rapid development in our country.Besides the ndustrial construction projects,it is further used in many fields.In order to better apply the steel structure design,the specific content and specific characteristics of the steel structure should be understood.It is of practical significance to strengthen the research of steel structure.

steel structure design;application

TU391

A

1007-9467（2016）08-0042-02

2016-08-02

潘雪松（1975～），男，北京海淀人，工程師，從事工業建構筑物的結構設計研究。