試析現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

文/ 陳璨、高揚(yáng)、葛堯、馮帆 中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 北京 100053

1、導(dǎo)言

以鋼結(jié)構(gòu)作為骨架，與多種復(fù)合材料進(jìn)行配合裝配而成的建筑即為鋼結(jié)構(gòu)建筑，在這種建筑當(dāng)中使用的材料，都能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、批量化以及系列化的生產(chǎn)，而且具有功能強(qiáng)大、成本低廉、環(huán)保性能良好的特點(diǎn)，在不斷發(fā)展的過(guò)程中，正在逐漸取代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑形式，在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中已經(jīng)成為了工業(yè)建筑的一種標(biāo)志，而且，從某種程度上來(lái)講，鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠?qū)?guó)家建筑水平直觀的反映出來(lái)，因此有必要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的研究。

2、建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)概述

建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，即按照建筑工程方面的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)則等設(shè)計(jì)具有通用性的建筑物、構(gòu)筑物、構(gòu)配件、零部件、工程設(shè)備等，繪制出附有說(shuō)明書(shū)的施工圖，以此提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，推廣先進(jìn)技術(shù)和促進(jìn)建筑工業(yè)化的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后，蘇聯(lián)和一些東歐國(guó)家在城市建設(shè)中大量采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，對(duì)住宅、電影院、文化館以及一些小型的單層或多層的廠房，都編制了全國(guó)或地區(qū)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖。

3、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 建材能夠進(jìn)行循環(huán)利用

雖然我國(guó)國(guó)土資源遼闊，但從資源的人均占有率來(lái)看，我國(guó)的各項(xiàng)資源都非常的短缺，因此，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有非常重要的意義，而建筑行業(yè)本身又是一項(xiàng)資源消耗較高的行業(yè)，節(jié)能減排是現(xiàn)代建筑行業(yè)的主要發(fā)展方向，也是很多建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑當(dāng)中，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)建材的循環(huán)利用，并可滿足綠色設(shè)計(jì)的要求，較之傳統(tǒng)形式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑，鋼結(jié)構(gòu)的建筑不但能夠保證循環(huán)利用，確保建筑的強(qiáng)度要求，而且在具體施工時(shí)，不用進(jìn)行建模處理，能夠有效提升建筑行業(yè)的環(huán)保性，對(duì)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有至關(guān)重要的作用。

3.2 能夠?qū)ㄖ械某叨取⒊缍仍O(shè)計(jì)的要求加以滿足

鋼材與相關(guān)的同性均質(zhì)體比較接近，而且強(qiáng)度和彈性都比較突出，與同等強(qiáng)度的磚石、混凝土或木材相比，鋼結(jié)構(gòu)材料具有更小的密度，在受力相同的情況下，鋼結(jié)構(gòu)具有較小的自重，能夠使設(shè)計(jì)當(dāng)中一些超跨度和超高度方面的設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)，而且，鋼結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)形體上富有變化，具有較強(qiáng)的靈活性，能夠使建筑結(jié)構(gòu)中的各項(xiàng)要求得到很好的滿足。

4、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中存在的不足

4.1 耐火性能差

在正常溫度下，鋼材是一種綜合性能較強(qiáng)的建筑材料，但如果鋼材使用的環(huán)境溫度超過(guò)250℃時(shí)，就會(huì)對(duì)鋼材的剛度和強(qiáng)度造成巨大的影響，使其剛度下降至78%，強(qiáng)度下降至40%，在溫度達(dá)到550℃的情況下，鋼材的承載能力就會(huì)完全喪失，如果鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)的防火措施，一旦出現(xiàn)火災(zāi)問(wèn)題，容易對(duì)建筑造成巨大的損害，而鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中的防火問(wèn)題也是建筑領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

4.2 存在防腐問(wèn)題

如果將鋼結(jié)構(gòu)材料在自然中暴露使用，非常容易對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生銹蝕作用，而眾所周知，鋼材一旦產(chǎn)生銹蝕問(wèn)題，就會(huì)對(duì)其承載力造成一定的影響，同時(shí)還會(huì)影響到建筑的美觀性，所以，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)剛才防腐方面的問(wèn)題加以考慮。

5、現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

5.1 淺析鋼結(jié)構(gòu)建筑方面的構(gòu)思

在對(duì)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思的過(guò)程中，一定要將設(shè)計(jì)的可操作性及可行性進(jìn)行深入的思考，設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑應(yīng)該盡量將建筑與機(jī)構(gòu)方面的構(gòu)思結(jié)合起來(lái)，在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑當(dāng)中，其構(gòu)思主要體現(xiàn)在鋼材的靈活應(yīng)用上，當(dāng)然也要對(duì)傳統(tǒng)意義中的建筑構(gòu)思加以體現(xiàn)，因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要與建筑的各參與方進(jìn)行溝通，包括機(jī)械工程師、結(jié)構(gòu)工程師等專業(yè)人員，通過(guò)多方努力，使鋼結(jié)構(gòu)建筑中的構(gòu)思能夠順利實(shí)施，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)各建筑材料的特性、組成結(jié)構(gòu)的形式、相關(guān)使用技術(shù)進(jìn)行深入的了解，只有如此，才能使建筑構(gòu)思具有較強(qiáng)的可行性，結(jié)合自身構(gòu)思，能夠使鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑獲得更加強(qiáng)烈的個(gè)性，使此類建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的順利實(shí)施得到保證。

5.2 建筑節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)相識(shí)的建筑結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方面存在很大的差別，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)決定著設(shè)計(jì)的成敗，在鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中，很多節(jié)點(diǎn)都是明露在外的，這種節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與中國(guó)傳統(tǒng)建筑當(dāng)中的榫卯結(jié)構(gòu)大致相同，確保這些節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理性，能夠?qū)摻Y(jié)構(gòu)建筑所具備的機(jī)構(gòu)美感很好的體現(xiàn)出來(lái)，為了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑自身的防火需求加以滿足，部分設(shè)計(jì)人員在對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)使用一些防火設(shè)計(jì)，例如，使用防火板材將節(jié)點(diǎn)封閉起來(lái)，或在節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行防火涂料的涂刷，使用防火板進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的美觀性受到一定的影響，而防火涂料會(huì)提升節(jié)點(diǎn)的防火性能，且不會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)的連接和美觀性造成影響，因此需要在設(shè)計(jì)當(dāng)中進(jìn)行有效的推廣和應(yīng)用。

5.3 地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)以下內(nèi)容保持注意：在具體設(shè)計(jì)以前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)工程所在地的地質(zhì)水文條件進(jìn)行詳細(xì)的勘察，明確土地的荷載能力以及建筑物造型等內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的形式加以確定，在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)時(shí)，為了使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具備良好的整體性，應(yīng)該對(duì)交叉梁條形式的地基結(jié)構(gòu)加以應(yīng)用。

結(jié)論：

綜上所述，在建筑行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)的建筑形式得到了廣泛的應(yīng)用，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑相比，這種建筑形式更加環(huán)保、且施工成本不高，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的時(shí)，一定要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)加以明確，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，不斷提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性，使其鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的質(zhì)量得到保證，從而推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。