基于綠色化建筑的鋼結構設計技術應用策略研究

耿歡歡

中國汽車工業工程有限公司 天津 300113

前言

鋼結構作為現代的“綠色建筑”，因其具有自重輕、施工周期短、投資回收快、安裝容易、抗震性能好、環境污染少等特點，被廣泛應用于住宅、廠房辦公、商業、體育和展覽等建筑中，且發展迅速。伴隨著我國社會經濟的發展及科學技術的日趨完善，鋼結構的生產也實現了質的飛躍。鋼結構具備綠色建筑的條件，是有利于保護環境、節約能源的建筑，它順應時代的發展和市場的需要，已成為中國建筑的主流，同時也為住宅產業化的盡早全面實現奠定了堅實基礎。

1 相關概述研究

1.1 綠色施工概述

建筑施工活動在一定程度上破壞了環境之間的和諧和平衡，近年來，環保一直作為熱門話題貫穿于各個行業。在低碳建筑時代，在綠色意識不斷強化的今天，建筑形成的每個流程包括建筑材料、建筑施工、建筑使用等過程，都應減少化石能源使用，提高能效，不斷降低二氧化碳排放量，這已逐漸成為建筑業的主流趨勢。作為綠色建筑的鋼結構，其施工過程更應符合綠色環保。相對于傳統的施工活動，綠色施工是綠色建筑全壽命周期的一個組成部分，是隨著綠色建筑概念的普及而提出的。綠色施工是指在建設中以保證質量、安全等為前提，利用科學的管理方法和先進的技術，最大程度地節約資源，減少施工活動對環境的負面影響，滿足節地、節能、節水、節材和環境保護以及舒適的要求。綠色施工同綠色建筑一樣，是建立在可持續發展理念上，是可持續發展思想在施工中的體現。

1.2 鋼結構設計技術概述

鋼結構建筑是以鋼材作為建筑的主體結構，通常由型鋼和鋼板等鋼材制成各種建筑構件，表現形式為鋼梁、鋼柱、鋼桁架等，并采用焊縫、螺栓或鉚釘的連接方式，將各部件拼裝成完整的結構體系，再配以輕質墻板或節能磚等新型材料作為外圍墻體建造而成。當前國家大力提倡構建和諧社會，發展節能省地型住宅，推廣住宅產業化，特別是在一些大中型城市，更需要解決寸土寸金的實際情況及滿足人們對生活空間、生存環境等提出的更高要求，人們在追求舒適性的同時越來越注重建筑的美觀性及布局的獨特性。另外，低碳經濟已成為全球經濟發展的新潮流，此趨勢在我國也同樣受到高度重視。因此，在這樣的大背景下，鋼結構因其自身獨特的優點應運而生，并得到廣泛使用，同時利用鋼結構，通過靈活設計來實現異形建筑則成為建筑中最好的選擇。鋼結構建筑承載力高、密閉性好，而且比傳統結構用料省，易拆除，且回收率高，此建筑的外圍墻體也多采用如節能磚、防火涂料等環保材料，這大大降低了鋼鐵污染所帶來的高風險，符合國家綠色環保、節能減排的政策[1]。

2 鋼結構工業廠房的設計原則

為了保證鋼結構廠房的空間工作，提高其整體剛度，承受和傳遞縱向水平力，防止桿件產生過大的變形，避免壓桿失穩，以及保證結構的整體穩定性，應根據廠房結構的形式，車間吊車的設置，振動設備以及廠房的跨度、高度，溫度區段的長度等情況布置可靠的支撐系統。廠房每一溫度區段應設置穩定的柱間支撐系統，并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協調。下柱支撐的位置是決定廠房縱向結構變形方向的重要因素，并影響溫度應力的大小，下柱支撐應盡可能設在溫度區段的中部，使吊車梁等縱向構件能隨著溫度變化比較自由地向區段兩端伸縮。當溫度區段的長度不大時，一般在溫度區段的中部設置一道下段柱支撐，但溫度區段的長度大于150m時，為了保證廠房的縱向剛度，應在溫度區段內設置兩道下段柱支撐，其位置應盡可能布置在溫度區段中間三分之一的范圍內，為了避免過大的溫度應力，兩道支撐的中心距離不宜大于72m。

另外，鋼結構工業廠房圖紙的設計也非常重要，無論在什么樣的工程中，圖紙是工程施工的依據。在鋼結構工業廠房的設計期間，要組織施工單位專業技術人員對圖紙進行會審，檢查施工圖紙中的“錯、漏、碰、缺”，力爭把問題解決在施工之前，減少因圖紙問題對工程質量、進度的影響。鋼結構工程要針對制作階段和安裝階段分別編制施工組織設計，其中制作工藝內容應包括制作階段各工序、各分項的質量標準、技術要求，以及為保證產品質量而制訂的各項具體措施[2]。

3 鋼結構設計施工中存在的問題

3.1 質量方面的問題

質量是建筑行業取勝的關鍵，它切實關系到人民生命財產的安全。在鋼結構建筑項目施工過程中，主要是其施工質量問題的復雜性，其復雜性主要是由于鋼結構建筑引發的質量問題因素比較多。有時候即使是同一性質的問題，引起的原因也有所不同，這樣子看來，專業人員在對其出現的質量問題很難做出及時準確的判斷。

3.2 鋼結構建筑的腐蝕問題

對于處在較強腐蝕性介質內的建筑物不適合也不能采用鋼結構，因為鋼結構建筑特別要注意的是防護，尤其是對于其中的薄壁構件特別要注意防護。在對于鋼結構的處理上要遵循一定的程序，如在涂油漆之前必須要清除鋼結構的銹跡，并且油漆的質量和涂層的厚度都有明文規定，所以在涂油漆時都要符合相關的規范和要求，一定要避免設計上使結構受潮、漏雨。另外，對于是最新建造的鋼結構建筑一般情況下都要進行再次翻新即重新涂刷涂料，這樣一般費用比較高。針對此類問題，目前國內外都在積極開發研究各種高性能材料用以適應鋼結構容易腐蝕這一情況。

3.3 鋼結構工程項目的嚴重性

鋼結構工程項目出現了質量問題，一般情況下會影響施工的順利進行，造成施工成本增加，拖延工期，更加嚴重的是引起建筑物倒塌，造成人民生命財產的損害。除此之外，鋼結構建筑在木屑特定條件下，如低溫則可能造成建筑發生斷裂現象，這些問題都會對社會造成一定的不良影響，應該引起設計者的重視，尤其是在開始設計的時候，就應該考慮到這些因素，以免發生不必要的損害[3]。

4 基于綠色化建筑的鋼結構設計技術應用策略

4.1 設計過程中應該注重概念設計

在鋼結構設計的整個過程中都應該強調“概念設計”，它在結構選型和布置階段尤其重要。在鋼結構設計中應依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、震害、破壞機理、試驗現象和工程經驗中所獲得設計思想，對一些難以做出精確理性分析或規范未規定的問題，要從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。另外，設計中應盡量使結構布置符合規則性要求，并作除彈性設計外的彈塑性層間位移驗算。設計時可依據前期的計算機設計程序，將其各部分構件按生產標準進行后期制作拼裝，將設計與生產完美結合，在豐富建筑風格的同時，也提高了施工效率。

4.2 嚴格控制預算

首先，要降低材料損耗。要保證各種材料的有效利用，杜絕原材料不合理使用而造成浪費現象。另外，要加強定額管理。施工前由項目預算員測算出各工種、各部位的預算定額，然后由專業施工員根據預算定額，分任務給各施工班組，使每個工作人員明白施工目標，把經濟效益與職工的勞動緊密地結合起來，充分調動職工的勞動積極性。

4.3 采用正確施工方法

在鋼結構安裝與防護工作中，應建立科學有效的保障體系和操作規范。施工中必須保證鋼構件全部安裝，使之具有空間剛度和可靠的穩定性。在安裝之前準備工作要做充分，包括清理場地，修筑道路，運輸構件，構件的就位、堆放、拼裝、加固、檢查清理、彈線編號以及吊裝機具的準備等。另外，鋼結構的測量是鋼結構工程中的關鍵程序，關系到整個工程的質量。測量的主要內容是土建工序交接的基礎點的復測和鋼柱安裝后的垂直度控制；沉降觀測等。

4.4 施工過程要注意環境保護

為了達到綠色施工的目的，現場搭建活動房屋之前應按規劃部門的要求取得相關手續，保證搭建設施的材料符合規范，工程結束后選擇有合法資質的拆除公司將臨時設施拆除。另外，建設單位或者施工單位應當采取相應方法，隔斷地下水進入施工區域，限制施工降水，同時還要控制好施工揚塵，保持建筑環境的和諧。除了這些，施工單位還要做好渣土綠色運輸、降低聲、光排放等，保證建筑活動符合綠色要求。

5 結束語

綜上所述，目前鋼結構的應用有了很大的發展，不管是在數量上還是在質量上都較以前有了跨時代的發展。文章通過對鋼結構建筑設計，以及后期施工過程中所面臨的主要問題進行了詳細的分析與研究，可以看出，隨著我國經濟建設以及鋼結構建筑行業的發展，鋼結構建筑行業將得到越來越廣泛的應用，未來也將會出現更加新穎和有特點的結構形式，這就需要我們鋼結構設計人員在鋼結構的設計過程上不斷完善與加強，從而推進我國鋼結構應用的發展與進步。