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

文/ 陳璨、高揚、葛堯、馮帆 中國五洲工程設(shè)計集團有限公司 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)，而且具有功能強大、成本低廉、環(huán)保性能良好的特點，在不斷發(fā)展的過程中，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，從某種程度上來講，鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠?qū)医ㄖ街庇^的反映出來，因此有必要對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計進行不斷的研究。

2、建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計概述

建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，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，繪制出附有說明書的施工圖，以此提高勞動生產(chǎn)率，推廣先進技術(shù)和促進建筑工業(yè)化的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后，蘇聯(lián)和一些東歐國家在城市建設(shè)中大量采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，對住宅、電影院、文化館以及一些小型的單層或多層的廠房，都編制了全國或地區(qū)級的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖。

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

3.1 建材能夠進行循環(huán)利用

雖然我國國土資源遼闊，但從資源的人均占有率來看，我國的各項資源都非常的短缺，因此，實施可持續(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)計的重點內(nèi)容。鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑當(dāng)中，通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，可實現(xiàn)建材的循環(huán)利用，并可滿足綠色設(shè)計的要求，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，確保建筑的強度要求，而且在具體施工時，不用進行建模處理，能夠有效提升建筑行業(yè)的環(huán)保性，對建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(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，而且強度和彈性都比較突出，與同等強度的磚石、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)計當(dāng)中一些超跨度和超高度方面的設(shè)計得以實現(xiàn)，而且，鋼結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)形體上富有變化，具有較強的靈活性，能夠使建筑結(jié)構(gòu)中的各項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的建筑材料，但如果鋼材使用的環(huán)境溫度超過250℃時，就會對鋼材的剛度和強度造成巨大的影響，使其剛度下降至78%，強度下降至40%，在溫度達到550℃的情況下，鋼材的承載能力就會完全喪失，如果鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中沒有設(shè)置相應(yīng)的防火措施，一旦出現(xiàn)火災(zāi)問題，容易對建筑造成巨大的損害，而鋼結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)中的防火問題也是建筑領(lǐng)域研究的重點內(nèi)容之一。

4.2 存在防腐問題

如果將鋼結(jié)構(gòu)材料在自然中暴露使用，非常容易對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生銹蝕作用，而眾所周知，鋼材一旦產(chǎn)生銹蝕問題，就會對其承載力造成一定的影響，同時還會影響到建筑的美觀性，所以，在對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的過程中，需要對剛才防腐方面的問題加以考慮。

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

5.1 淺析鋼結(jié)構(gòu)建筑方面的構(gòu)思

在對現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑進行設(shè)計構(gòu)思的過程中，一定要將設(shè)計的可操作性及可行性進行深入的思考，設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑應(yīng)該盡量將建筑與機構(gòu)方面的構(gòu)思結(jié)合起來，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)計人員必須要與建筑的各參與方進行溝通，包括機械工程師、結(jié)構(gòu)工程師等專業(yè)人員，通過多方努力，使鋼結(jié)構(gòu)建筑中的構(gòu)思能夠順利實施，設(shè)計人員應(yīng)該對各建筑材料的特性、組成結(jié)構(gòu)的形式、相關(guān)使用技術(shù)進行深入的了解，只有如此，才能使建筑構(gòu)思具有較強的可行性，結(jié)合自身構(gòu)思，能夠使鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑獲得更加強烈的個性，使此類建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的順利實施得到保證。

5.2 建筑節(jié)點設(shè)計

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

5.3 地基結(jié)構(gòu)設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計當(dāng)中，地基結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項非常重要的內(nèi)容，在對其進行設(shè)計的過程中，應(yīng)該對以下內(nèi)容保持注意：在具體設(shè)計以前，設(shè)計人員應(yīng)該對工程所在地的地質(zhì)水文條件進行詳細的勘察，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)，對基礎(chǔ)設(shè)計的形式加以確定，在設(shè)計框架結(jié)構(gòu)時，為了使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具備良好的整體性，應(yīng)該對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)計人員在對其進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的時，一定要對鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點加以明確，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計要點，不斷提升設(shè)計的科學(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，從而推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。