建筑施工論文范文芻議鋼結構建筑設計

　　摘 要：鋼結構住宅屬于高效率，高技術的產業，加快鋼結構住宅的研究與發展，將促進我國建筑業向技術密集型產業轉化。近年來，我國鋼結構住宅的性能和技術要求已經明確，關鍵技術已取得了突破性進展。鋼結構住宅具有環保和可持續發展的概念，他將成為我國建筑現代化發展的一個重要標志。

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　　一、鋼結構建筑的發展歷史及背景

　　我國自1949年全國解放后，鋼結構就在大跨重型工業廠房、大型公共建

　　筑和高聳結構中得到了應用。尤其是近20年來，鋼結構更加廣泛應用于土木工

　　程的公共建筑中，比如沈陽桃仙國際機場屋蓋，北京天文館新館工程等，我國目前不僅能生產各種類型的建筑鋼材，同時鋼材生產的新技術、新工藝、新產品日益也增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產，使建筑結構充滿現代化時代氣息，實際證明鋼結構建筑在我國更具有廣闊的發展前景。

　　二、現代鋼結構的建筑特點

　　(一)預工程化程度高，建設成本降低，工期縮短

　　鋼結構建筑模數協調統一標準實現了建筑工業化大規模生產，提高了建筑預期工程不同材料、不同形狀和不同制造方法的建筑構配件具有一定的通用性和互換性。同時鋼結構建筑的預工程化使材料加工和安裝一體化，大大降低了建設成本;并且加快了施工速度，使工期能夠縮短40%以上，從而加快了房地產開發商的資金周轉速度，使建筑能更早投入使用。

　　(二)建筑與結構的設計與功能一體化，使建筑更富有功能化

　　在鋼結構建筑中，結構成為形象構成的重要因素，結構的形體，構件，節點從很大程度上導致并制約著建筑的形象。建筑與結構的設計與功能只有做到一體化，才能使建筑更富有功能化以便隨后的各個設計環節進行下去，創造出技術與藝術融為一體的鋼結構建筑。北京2008年奧運會國家體育場投標方案中有許多方案都體現了鋼結構建筑的這一特點。例如清華大學建筑設計院設計的可開合式方案，在體育場大屋面的中央設置兩個半圓型的玻璃頂面，同時相對旋轉、平行滑動完成大屋面的開合;又如中國建筑設計研究院場館方案外觀即為建筑的結構，形象完美純凈，功能與結構達到了完美統一。

　　(三)鋼結構建筑能夠滿足超高度和超跨度的要求

　　鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質體，強度高，彈性模量亦高。其密度與強度的比值遠小于磚石，混凝土，木材，在同樣受力情況下鋼結構自重小，從而可以做成跨度較大和高度較高的結構以及靈活的結構形體。現在人類已具有建造跨度超過1000米的超大穹頂與高度超過1000米最高至4000米的超高層建筑的能力。并且鋼索與膜結構相結合形成索膜結構體系更能滿足建筑對跨度的要求， 使這類型建筑成為標志性建筑。

　　(四)原材料可以循環使用，有助于環保和可持續發展

　　發展鋼結構對于資源，能源都非常短缺的我國意義尤為重大。目前國際上引

　　人矚目的新型住宅產品已引入我國，其環保節能的特點主要體現在：

　　(1)該類型住宅采用全封閉式保溫隔熱防潮系統，溫度變化小，熱損失低。不論冬夏，都具有舒適當居住環境。室外0攝氏度時，室內仍可以保持17攝氏度以上;在室外溫度達到30攝氏度的情況下，室內溫度僅為21攝氏度左右。

　　(2)與磚混結構住宅相比，可節能60%以上，冬夏季空調設備可節約耗電30%以上，結構的廢舊利用為100%，與磚混結構比較，同樣樓層凈高條件下，鋼結構維護墻體面積小，節約空調所需能源，減小維護費用。

　　三 鋼結構建筑設計與技術表現

　　(一) 鋼結構建筑設計的技術表現

　　建筑形象的構思是一個概念形象的創作過程，是建筑創作的難點之一，也是建筑設計中備受關注的核心問題之一。回顧工業革命以來建筑與科學技術關系的發展，可以明顯地發現建筑對技術變革反應的遲滯性，這從一個側面反映了建筑學在社會文化當中的深層地位，以及建筑學與人的生活方式的密切聯系。另外方興未艾的信息革命正在廣泛地滲透并涉及社會活動的每個領域，使現代科學思維融入到建筑設計中，新項目的建筑和景觀設計方法發生了巨大的變化。建筑設計

　　的宗旨也從單純的追求美發展到追求問題的合理解決，從根本上改變了人們以往對建筑的認識和設計方式，并最終影響了人類千百年來形成的傳統建筑觀。

　　(二) 鋼結構建筑細部設計有較高要求

　　在現代鋼結構建筑中，各種金屬結構桿件、連接金屬桿件的節點細部，常常暴露在外，使建筑帶有強烈的科技感。因而，對鋼結構建筑來說細部質量保持較高的設計要求是非常重要的，在鋼結構建筑中應受到特別重視。

　　(三) 建筑策劃也是鋼結構建筑設計與表現的影響因素

　　專業設計師、市場專家及開發商之間的協調，設計過程包括了持續的信息和知識的交流與整合。另外，鋼結構建筑的專業化不但能提供豐富的設計知識而且能有效的整合設計資源和市場專家共同對建筑負責，使設計和業主的經營意圖有效的結合起來，使項目獲利和減少風險。

　　四 現代鋼結構中建筑設計所面臨的問題

　　(一)鋼結構中建筑設計的防火問題

　　火災是對鋼結構建筑的最大危害，鋼材雖為非燃燒材料，但鋼不耐火，溫度

　　為400度時，鋼材的屈服強度將降至室溫下強度的一半，溫度達到600度時，鋼材基本損失全部強度和剛度，因此當建筑采用無防火保護措施的鋼結構時，一旦發生火災，很容易使建筑損壞。從發生的鋼結構建筑火災案例可以發現兩類現象，一類為防火保護的鋼結構在火災中沒有達到規定的耐火時間而破壞，另一類防火保護的鋼結構在火災中超過了預期的耐火時間而并沒有破壞。建筑的構造防火問題一般在鋼筋混凝土結構上較易解決， 而在鋼結構建筑上則需考慮更多的因素，以下為兩種常用防火措施：一是采用進口的新型防火板——保全板;二是根據鋼結構的部位不同分別采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂裝飾漆。

　　(二) 鋼結構中建筑物理問題

　　1.保溫。外部環境對建筑的熱輻射主要從兩個方面影響建筑的熱環境：一

　　是透過窗戶進入室內，并被室內表面所吸收，產生了加熱的效果;二是被建筑的外圍護結構表面吸收 其中一部分熱量通過建筑圍護結構的熱傳導逐漸進入內。由于玻璃可以讓陽光直接射入室內從而迅速升高室溫，特別是隨著新型玻璃材料的不斷出現，玻璃的熱工性能逐步改進，建筑采光與建筑保溫之間的矛盾已日趨淡化，“ 遮蔽”與“ 阻隔”走向平衡。

　　(1)研制、優化保溫材料的構造，提高建筑熱環境性能。例如在建筑物得內外表面或者外層結構的空氣層中，采用高效反射材料，可以將大部分的紅外射線反射回去，從而建筑物起到保溫和隔熱作用;此外還可運用高效節能玻璃，硅氣凝膠，新型節能墻體材料，達到節能的目的。

　　(2)防止保溫材料凝結水外保溫和中間保溫作法。可防止保溫材料由于蒸汽的滲透積累而受潮。內保溫作法則保溫材料有可能在冬季受潮，外保溫可避免主要承重結構受到室外溫度的劇烈波動影響，從而提高其耐久性。

　　2.吸音。在一些建筑大廳中，尤其是在音樂廳中頂棚反射板增加的反射聲幾乎同時到達聽眾的雙耳，缺少側向反射帶來的圍繞感。在這類建筑的設計中，需要綜合考慮材料的使用，包括吸聲性能以及裝飾性、強度、防火、吸濕、加工等多方面。目前廣泛地應用于音質設計和噪聲控制中的解決途徑是：

　　(1)吸聲材料：材料本身具有吸聲特性。如玻璃棉、巖棉等纖維或多孔材料具有良好的吸聲性能，由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦，使聲能轉化為摩擦熱能而吸聲。

　　(2)吸聲結構：材料本身可以不具有吸聲特性，但材料制成某種結構而產生吸聲。如穿孔石膏板吊頂。

　　五、鋼結構住宅將向可持續建筑方向發展

　　對于鋼結構住宅，我們可采取以下一些措施：

　　(1)采取節約化措施。改進建筑熱工性能，利用自然通風與采光，利用各種清潔能源和可再生能源，采用高效照明，減少采用機械設備，改經建筑熱工性能手段，選擇低耗能建材，利用舊建材與地方材料，采用節水設備，選擇制造時耗少水的建材(如減少混凝土用量) 。

　　(2)采用生態化措施。在屋頂設置太陽能收集器，收集雨水，廢水處理后再回用等。從土壤的成分，結構分析入手，并對坡度，地下水，土壤侵蝕，場地動植物資源，光能資源，風能資源等進行研究，以適當的建筑形式和設備措施實現順應小氣候的目標。

　　(3)采用人性化措施。提供更高質量的聲，光，熱，濕度環境和景觀環境。堅強自然通風，使用熱回收通風系統。

　　(4)采用集約化措施。實行生命周期成本預算。對各類建筑元素的原始價格，運行消耗進行測算。

　　六、結論

　　鋼結構建筑設計應根據不同具體條件的不同而有所側重，我們所提倡，發展的可持續發展觀促使鋼結構建筑設計越來越深入人心和受世人矚目。

　　參考文獻：

　　[1]馬樹新.關于廣泛開展鋼結構建筑設計的建議[J].建筑學報,2010.