鋼結構在建筑物智能節能的應用

王坤

摘 要：由于鋼結構建筑屬于綠色建筑的典型代表，近年來日益受到人們的歡迎，使得鋼結構在建筑施工過程中得到了廣泛的應用和推廣。本文從鋼結構在建筑施工過程中的特點出發，對鋼結構建筑節能中存在的問題進行詳細的分析和研究，并提出有效的節能應用技術，從而提高鋼結構在建筑物中的節能效果。

關鍵詞：鋼結構；建筑物；智能；節能；應用

隨著科學技術的發展，大量新型鋼結構材料不斷涌現，鋼結構的施工技術也不斷提高，從而使得鋼結構建筑體系在建筑中的應用日益廣泛，但由于鋼結構建筑體系起步較晚，其建筑設計、施工技術以及運行維護等方面仍存在著較多不足。因此，在施工過程中必須要對鋼結構體系進行科學合理的利用，提高建筑物的智能節能效果，為人們提供安全的生活環境。

1 鋼結構建筑體系在建筑施工中的特點

在建筑物施工過程中，對鋼結構建筑體系進行科學合理的利用，不僅能夠提高建筑物的智能節能效果，還具備如下優點：（1）如果在輕鋼結構建筑物的外墻和屋面中添加保溫材料，建筑物能夠起到良好的保溫作用；（2）輕鋼結構的建筑物還能夠還很好的起到防火作用[1]；（3）在輕鋼結構建筑物的內外墻中填充玻璃棉，可對聲音等進行很好的隔離，減少噪音。

2 智能節能建筑物建設過程中鋼結構應用存在的問題

2.1 熱橋

在智能節能建筑建設過程中應用鋼結構最常見的問題是熱橋現象。熱橋是指建筑施工過程中由于構件之間的連接不暢以及局部材料傳熱系數大于建筑物周圍材料的傳熱系數，使得建筑物熱量在散播的過程中不夠均勻，出現局部熱量過大的現象[2]。鋼結構本身具備很強的熱導率，是混凝體的35倍，故在建筑物的鋼制梁柱部位會產生熱橋現象。

2.2 耐火性較差

鋼結構雖具有良好的耐熱性，但其耐火性較差。在建筑施工過程中，雖然鋼材屬于非燃燒體，但鋼材遇到570°F-750°F之間的高溫時，其彈性模量以及強度就會不斷降低，如遇到930°F的高溫，鋼材的靜態平衡穩定性就將失去，如果溫度達到1100°F，鋼結構就會瞬間崩塌[3]。因此，如鋼結構建筑物發生火災，將會出現軟化、變形等現象，鋼結構的強度也會不斷下降，主要是因為火災的溫度在1470°F-1830°F之間。

2.3 隔音效果差

由于鋼結構建筑自身的重量較輕，且存在較多的空腔，其墻體不能作為承重結構，所以在建筑施工過程中，為減輕建筑物整體結構的荷載，會采用大量的輕質墻體。輕質墻體的使用，雖能夠減輕建筑物整體負荷，但其隔音效果相對較差，降低了居住的舒適度。

3 提高鋼結構建筑節能效果的應用技術

3.1 梁柱節能技術

鋼梁柱是鋼結構建筑最為主要的框架構件，一般情況下最常見的鋼梁柱為H型鋼柱、空心方鋼管柱和鋼管混凝土柱。在建筑物建設過程中不同鋼梁柱的使用，其傳熱路徑存在一定的差異，因此節能技術也不一樣。在建筑物建設過程中，鋼柱是被墻體所包圍，且在鋼柱的裸露部分設置了外保溫，同時在鋼柱體的內部設置一道保溫層，從而有效提高建筑物的防火能力以及隔音保溫能力。在鋼梁柱節能設計過程中，多數使用蜂窩構件——為一種空腹構件，主要由普通H型鋼加工焊接而成，其充分利用鋼結構的構建特點，在建筑物施工過程中不需在鋼結構柱體中添加保溫層，就能起到很好的節能效果。

3.2 陽臺挑梁節能技術

如今鋼結構建筑的陽臺設計與傳統鋼筋混凝土建筑一樣，都是在施工過程中采用懸挑板。但鋼結構建筑樓板在施工過程中一般是采用壓型鋼板和混凝土組合樓板，在布置過程中由于改變了鋼柱室內溫度場的分布，使得建筑物出現了熱橋現象。因此在陽臺挑梁鋼柱設計過程中，必須要對柱體的外保溫厚度、挑梁外包長度或者挑梁保溫厚度三者之一進行改變，從而改變挑梁溫度場的分布，提高建筑物的節能效果。

3.3 外窗節能技術

在智能節能建筑物建設過程中，鋼結構外窗主要起采光、通風和隔斷作用。由于門窗占建筑物結構面積的30%，但其能量消耗占建筑物結構的50%，同時外窗厚度要遠超過墻體，所以必須采取合理方法提高鋼結構建筑物外窗的保溫性能。一是提高鋼結構建筑物外窗的熱阻，該方法主要是對外窗材料進行改善，以提高外窗保溫隔熱性能，一般情況下是使用新型節能玻璃材料和新型節能窗框材料。二是提高外窗的氣密性，在鋼結構建筑物中外窗的節能效果與氣密性聯系緊密，影響外窗氣密性的主要因素有窗戶的開關方式、密封材料的性能等，其中窗戶的開關方式影響最大，故必須選擇正確的開關方式，同時將門窗與窗框之間的縫隙用材料填充，以提高外窗的氣密性。

3.4 物聯網技術

物聯網技術也就是將物與物相連的網絡，是信息時代以及工業時代的產物，其將傳感技術、信息通信技術以及控制技術進行了有效結合，把物品和基礎設施通過不同的傳感器與互聯網相連接，實現數據通信，從而對物品進行識別、定位和監管。在鋼結構智能節能建筑物建設過程中，應用物聯網技術，不僅可對新能源進行合理利用，還可對建筑物中的溫室氣體進行有效排放，最大程度提高節能效果。如在建筑物中安裝中央空調以及地暖設施，并對其進行有效設置，通過中央空調可對建筑物的熱橋現象進行有效改善，而地暖設施則可起到保溫作用，由此可見，在鋼結構建筑物建設過程中應用物聯網技術是非常重要的。

4 結語

綜上所述，在智能節能建筑物建設過程中應用鋼結構建筑體系，雖能夠起到節能作用，但由于鋼結構建筑體系起步較晚，在建筑物建設過程中應用鋼結構建筑體系仍存在較多的問題，因此施工單位需要采取合理的應用技術，對相關問題進行有效解決，從而提高建筑物的節能效果。

參考文獻：

[1]李望河，方有珍.鋼結構在建筑物改造中的應用事例分析[J].四川建筑科學研究，2006（06）.

[2]趙俊.鋼結構建筑圍護結構節能效果虛擬優化方法[J].武漢理工大學，2014（04）.

[3]王恒華，施紅軍，俞廣東，穆保崗.鋼結構在建筑物加固與改造工程中的應用[J].鋼結構，2001（10）.endprint