鋼結構建筑中的環保節能設計分析

譚慶鋒(上海寶冶集團有限公司，上海 200941)

隨著世界污染加重，人們對環境保護越來越重視，形成了綠色建筑設計的概念，而鋼結構作為環保材料對于緩解因建筑造成的污染有著重要作用，而且我國鋼材的產量以及質量都有著不同程度上的提高，鋼材行業水平也有著明顯的發展，有能力滿足建筑的鋼材需要，并能夠實際運用到城市建設中。

1 鋼結構建筑的優勢

1.1 鋼結構減少環境污染

隨著時代發展，對建筑材料的要求越來越高，原有的建筑材料，像是石灰、水泥、石磚等在使用過程中，不可避免的會產生大量的粉塵以及相關的建筑廢料，不僅僅會造成環境污染，而且會對工人的身體健康造成威脅，每年都會有部分工人因常年在工地施工而患病，影響身體健康，而鋼材的引入恰好彌補了這一不足之處，減少了粉塵的產生，鋼材也可以進行回收利用，對環境污染影響較小，能夠最大程度上減少了廢料的產生，實現了建筑材料的循環利用，有利于資源的可持續發展。鋼材料主要是由碳素鋼、合成鋼等化學物質過程構成，對環境影響較少，而且生產過程制作周期短，制作簡便，廢氣產生量較少，損耗資源也較少，所以鋼材制作過程對環境影響較小，適宜大規模推廣[1,2]。

1.2 鋼結構的節能設計

首先，鋼材在設計方面靈活多樣，可以根據設計對鋼材進行切割，從實際生活中，增加室內的使用面積，減少經濟損耗，滿足設計的個性化需求，最大程度上減少能耗，減少資源的浪費，同時鋼結構建筑能夠實現產業化設計，能夠減少建筑工期，從而減少人力、財力的損耗，實現節能化設計。其次，鋼結構工作可靠性高，具有極好的抗震性與抗拉伸性，能夠有效抵抗自然災害對于人們生命健康的威脅。綜上所述，在當代建筑活動中，鋼結構建筑具有節能環保的特點，符合我國保護環境的基本國策，符合時代發展的大趨勢，所以，鋼結構建筑在生活中得到了大力推廣。

2 鋼結構建筑面臨的問題

2.1 鋼結構耐腐蝕性差

在實際建設活動中，建筑物免不了風吹日曬，遭受風雨侵襲，而這種情景顯然不適合運用鋼結構建筑，鋼材耐腐蝕性較差，在長期的露天環境中，很容易導致鋼材的腐朽，從而導致鋼材的承重力降低，影響鋼結構建筑的使用壽命，造成不必要的經濟損失，這就需要對鋼材進行特殊的處理，例如，除銹或者涂料，但是會加大建筑成本，所以，在建筑表層并不適合運用鋼材料[3-5]。

2.2 鋼結構耐熱不耐火

鋼結構作為一種優質的節能材料，在保護環境，節約能源方面有重要作用，但是鋼結構存在的缺點也限制了鋼結構住宅的發展。鋼結構在常溫下，密封性好、結構可靠性高，但是在高溫下，尤其是在溫度超過150℃的情況下，鋼材性質極易發生變化，熔點較高，承載能力和結構可靠性都會有不同程度的下降，并且隨著溫度的不斷升高，持續下降，所以當發生火災時，鋼結構建筑在高溫下極易發生坍塌，鋼材會發生不同程度上的扭曲，從而發生斷裂，造成人員傷亡，所以在鋼結構建筑中一定要涂抹防火層，并且做好防火設施，做好消防演練活動，與此同時也會加大建設成本，但是總體成本與其他建筑相比還是有較大優勢，并且在常溫環境下，還是一種相當優質的節能材料。

2.3 對鋼結構建筑認識不足

鋼結構建筑是時代發展的產物，雖然鋼結構建筑與傳統建筑相比存在一定的優勢，但是用戶與開發商對鋼結構建筑認識不足，導致鋼結構建筑發展陷入瓶頸。首先在傳統觀念中，總是認為鋼材價值較高，從而認為鋼結構住宅建造成本較高，導致預售成本較高，使得更多的人選擇混凝土建筑，選擇鋼結構建筑欲望較低；其次，部分人認為鋼結構建筑對技術、設備等方面的要求較高，與之相反的是，鋼結構建筑操作簡單，設計施工便利[6,7]，對技術的要求主要集中在節能環保方面，對建設要求相對較低。最后，也是最重要的，缺少相關的技術人才，在錯誤觀念的引導下，招募的工人大多缺少實際的建筑經驗，技術門檻不高，缺少必要的專業技能，對鋼結構建設過程中的專業性、技術型認識不到位，缺少對其重要性的認識，不能合理有效地進行實踐操作活動，所以這就要求對相關工作人員進行職業技能培訓，充分掌握相關知識技能，并且充分認識鋼結構建筑行業的重要性，能夠以最大的激情投入到鋼結構建設活動之中去。鋼結構建筑的發展止步不前與民眾觀念的落后有很大關系，所以，這就要求整個建筑行業的觀念的改善和進步，從根本上上改變傳統觀念，同時要加大宣傳力度，加大民眾對鋼結構建筑的了解[8-10]。

3 鋼結構建筑的環保節能設計

3.1 使用熱阻斷技術

鋼結構建筑在節能環保方面發揮了重要作用，主要是因為引入了熱阻斷技術，合理分配熱能，熱阻斷技術主要原理是截斷或者阻止熱能向鋼材的傳輸，使得鋼材溫度不超過臨界溫度，可以克服鋼材耐熱不耐火的缺點，阻滯了熱量，避免火災發生，達到了保護鋼材的目的，同時在熱學上實現了節能減排，阻斷外部熱能向內部傳輸，將熱能合理分配，將熱能的利用率最大化。熱阻斷技術在鋼結構建筑中的應用廣泛，例如在鋼材結構上設置小孔，排放熱量，經過研究顯示，這種方式具有極佳的節能減排效果，或者在鋼材表面設置保溫材料、具有阻斷功能的金屬片等，熱能經過保溫材料和金屬片吸收后，到達鋼材的熱能就會大大減少，會起到極佳的保溫效果，對節能減排也有很好的效果，但是對保溫材料要求嚴格，必須具有極好的保溫以及電阻功能。這兩種方式都是采用了熱阻斷原理，在保護鋼結構建筑的同時，合理分配熱能，起到節能作用。

3.2 防污染設計

在傳統的結構建筑中，由于使用傳統的混凝土、石灰等材料，或者是構造角度問題，會導致建筑結構的隔音效果不好，從而導致噪聲污染，而鋼結構建筑就會有效解決噪聲污染問題。鋼結構建筑建造過程中，由于鋼材的特殊性，在聲音傳播過程中，會極大削弱聲音，而且鋼結構建筑特殊的建設角度，也會使得聲音大大減弱，鋼結構建筑在表層會使用隔音玻璃，內部也多使用隔音材料，所以在鋼結構建筑中，噪聲污染的影響幾乎微乎其微。現在，隨著時代發展，高層建筑越來越常見，伴隨著樓層的增高，隨之出現的是因陽光照射在外墻玻璃上而導致的光污染，而光污染出現的主要原因是建筑內部設計不合理，沒有充分考慮光線與外墻玻璃之間的角度，從而對居民的生產生活造成極大的不便利，而鋼結構建筑的防污染設計有效解決了這個問題。鋼結構建筑根據綠色建筑設計原理，設計了鋼結構玻璃幕墻，鋼結構玻璃幕墻是使用鋼材制作玻璃，并加入了防光材料，有效阻止了光線的直射，并且鋼結構的融合，使其具有極強的抗震性，極大程度上減少了建筑物的重量，同時具有極強的環保節能效果，減少了城市廢料以及光污染的產生。所以，鋼結構建筑在保護環境、節能減排方面具有重要作用，能夠有效解決光污染和噪聲污染的影響，并且實現鋼材建筑材料與現代科學技術的融合，促進了我國環保節能事業的發展。

3.3 使用節能型材料

在鋼結構建筑建設過程中，由于鋼材制作簡便、施工日期短，使得鋼結構建筑住宅形式靈活，可以根據現實需要進行設計，所以在實際施工過程中，多使用節能型材料，例如節能板、復合型樓板等，材質輕、污染低，在促進節能環保方面具有極大的優勢，最大程度上減少建筑污染，同時也可以減少建筑物的質量，能夠實現對建筑面積的有效分割，擴大使用面積，獲得一定的經濟效益。所以，鋼結構建筑事業的發展能夠推動我國環保節能事業的發展，鋼結構建筑在建設過程中與多項環保技術相融合，在促進科學技術發展的同時，實現了節能減排。

4 結語

隨著我國建筑事業的發展，我國鋼材產量明顯提高，鋼結構建筑事業也得到了一定程度上的發展，各地都開展了鋼結構建筑的開發與研究工作，尤其是在鋼結構建設環保節能方面，鋼結構建筑在環保節能以及可持續發展方面的巨大貢獻，是傳統的建筑行業不能比擬的，所以國家進行大力的資金與技術支持，大力發展鋼結構建筑，在未來將會實現鋼結構建筑與智能化等新科技產品的融合，實現鋼結構建筑事業的新發展。