钢结构设计在现代建筑中的应用

潘雪松

（大唐环境产业集团股份有限公司，北京100097）

钢结构设计在现代建筑中的应用

潘雪松

（大唐环境产业集团股份有限公司，北京100097）

目前，钢结构在我国的发展速度十分迅猛，已不再仅仅应用于工业建筑工程中，其应用的范围进一步扩大。为了更好地应用钢结构设计，了解钢结构的具体内容以及具体特性，加强对钢结构的研究具有重要的现实意义。

钢结构设计；应用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.022

1 钢结构建筑的优势特点

1.1 成本低、工期短、工程化程度水平高

与传统的木质材料以及实质材料相比，钢结构建筑材料具有非常显著的优势，钢结构建筑在模数协调统一标准的应用下，不仅能在很大程度上实现建筑工业化的规模化生产，而且还促进了我国工业产业经济的迅速发展。此外，钢结构材料的使用，还能有效地提升建筑结构配件之间实现通用和互换，比如钢结构建筑能够使不同建筑材料、不同形状的材料以及不同制造力的材料实现构配件之间的互通互换，进而更好地推动现代化建筑工程安全一体化的有效实现，钢结构的使用不仅有效地缩短了工程建设的工期，还能有效地降低工程建设的成本。当前，很多房地产建设单位都比较重视钢结构的使用，因为钢结构施工能够有效地缩短大约40%的工期，有助于加快开发商资金的周转。

1.2 结构设计与建筑功能一体化

在国民经济支柱产业中，建筑工程可以说是其中比较重要的一个，而且随着城市现代化建设的迅速发展，科技水平的不断提高，对智能化建筑的要求也越来越高，同时也面临更大的挑战。而更多的房地产开发商对智能建筑的关注度以及建筑形象的塑造也越来越重视[1]。而在钢结构建筑施工过程中，通过先进科学技术的嵌入，促进了智能化建筑的实现。能够有效地解决在建筑设计过程中建筑形象受到建筑结构限制的问题。不管是在建筑结构的形体上还是在建筑的构建上，或者在建筑的节点等方面都更好地实现了建筑更富有功能化。实现了建筑结构设计与功能、艺术融为一体，在很大程度上促进了建筑结构整体形象的发展[2]。

1.3 能够满足建筑超高度、超跨度要求

国内很多大型建筑的结构形式均是钢结构配件形式，北京鸟巢就是钢结构建筑的典型代表之一。钢结构建筑所使用的钢材，组织均匀，接近于各向同性匀质体，并且其性能与硬度较高，弹性模量也远远比传统的建筑材料高很多。最为关键的就是钢材的密度与强度的比值远小于混凝土、木材、砖石材料，如此一来，在同样的受力状态下，钢结构的自重就比较小，从而就非常有利于实现一些高度和跨度较高的建筑结构形体的灵活搭建。

2 钢结构设计在现代建筑中的主要特点

2.1 我国的钢结构设计非常注重建筑细节

钢结构建筑基本上都是钢件连接组合而成，其主要构件也就是钢件。因此，在钢结构设计的过程中会布置许多连接点和连接位置，这些都属于钢结构的细节设计，直接影响其建筑质量。只有保证了钢结构连接细节设计的准确性和科学性，才能保障钢结构设计具有可行性，并提高钢结构施工质量。

2.2 钢结构设计以建筑工程策划为基础

为了更好地实现钢结构设计的实用性，我国在进行钢结构设计前，先规划好钢结构建筑的整体施工方案，必须考虑钢结构施工方案的可行性和成本。钢结构的设计必须在建筑工程规划的前提下进行，还要结合施工现场条件和建筑需求。在符合我国建筑行业规定的前提下，设计出施工便利、投入资金少并且满足建筑需求的钢结构设计方案。

3 现代钢结构建筑的设计要点分析

3.1 防火保护设计

钢结构虽然有较高的熔点，但在高温情况下，钢结构不可避免地会发生一些物理和化学性质的变化，所以，火灾对钢结构建筑的负面影响远远比想象的大。当温度达到400℃时，钢结构的强度和可承载压力就会降低到平时的二分之一，一旦温度达到600℃，那钢结构的内部结构基本遭到完全破坏，失去所有的强度和刚度。所以，在进行钢结构建筑设计时，必须考虑火灾情况，对钢结构进行防火保护。对钢结构进行防火保护能有效地提高钢结构的耐火性，延长钢结构在火灾中坚持的时间，降低火灾对钢结构建筑的破坏，同时也能避免火灾引起的二次危害。

3.2 防腐保护设计

钢结构的防侵蚀性一直以来都是建筑行业致力研究的课题。随着建筑使用时间的增加，钢结构不可避免地会暴露于室外，经过风雨等自然力的侵蚀必定会发生老化和生锈，不仅建筑的美观度会受到影响，其稳定性和安全性也会大大降低。为了解决这类问题，各种钢结构防腐材料应运而生。在钢结构表面涂抹防锈、防腐，以及防火蚀涂料是当前钢结构设计中最常见的做法之一。

3.3 污染防护设计

噪声污染、光污染等是在建筑中较为常见的污染。噪声污染就是建筑中的各种噪声由于建筑结构的隔音效果不好而导致的噪声传播以及建筑结构设计的不合理导致的立体声音围绕效果不佳；光污染是指建筑内部结构设计的不合理导致光线影响居民的正常生活,除此之外,不合理的设计还会导致热辐射无法有效进入室内。

4 钢结构的发展前景

建筑钢结构有着很大的发展优势，主要体现在2方面：（1）钢结构本身的建筑属性使其强度较高，而且应用灵活，与传统的建筑材料相比，可以更大程度地利用建筑空间，并且适合的建筑风格也比较多；（2）钢结构的成本花费也较原来的建筑材料有较大的优势。钢结构建筑施工受到环境、地形、气候等非人为因素的影响较小，大大缩短了工期。同时也减少了建筑垃圾的产生，降低了建筑施工成本，为我国可持续发展战略的开展做出了重要贡献。然而，钢结构建筑也有着自身的缺陷，只有将这些缺点弥补，才能使之更快地发展。钢结构在我国有良好的发展前景已经毋庸置疑，并且我国已经为钢结构的发展提供了较好的外部环境，具体表现在以下几方面：（1）钢材。随着科学技术的不断发展，钢材的产量和质量都得到了大幅度地提升，钢材价格呈下降趋势。这一情况可有效降低钢结构建筑的发展成本，从而促进钢结构建筑的发展。而且与钢结构建筑配套的建筑材料也不断地被研发出来，更是为钢结构建筑的发展创造了良好的条件。（2）钢结构设计和施工技术得到不断的完善和发展，这是钢结构大力发展的根本保障。（3）钢结构建筑专业人才队伍得到不断的发展和壮大，为钢结构建筑的发展奠定了基础，使钢结构建筑更加专业化、标准化、科学化。虽然我国已经为钢结构建筑的发展提供了良好的外部环境，但要想保证钢结构建筑在激烈的市场竞争中立于不败之地，必须加强钢结构建筑的创新能力，时刻保持创新活力。同时，钢结构建筑的发展要与国家发展规划相适应，促进钢结构建筑向海外发展，真正地将钢结构做大做强。

5 结论

钢结构以其良好的自身特性在我国的建筑项目中得到越来越广泛的应用。它不仅能够缩短建筑周期、减少施工成本，还具有较强的抗震性和环保性，使钢结构建筑既符合可持续发展战略的要求，也保证了建筑的安全性和可靠性，有助于企业获得良好的社会效益和经济效益。因此，钢结构建筑在未来的发展过程中具有良好的发展空间和发展前景，我们应加大对钢结构建筑应用的推广力度，促进我国建筑行业平稳、快速地发展。

【1】李盛林，程先杨.钢结构设计在现代建筑中的应用[J].江西建材，2015（22）45+48.

【2】杨洲.钢结构在建筑中的技术应用与艺术表达[A].中国建筑学会.中国建筑学会2007年学术年会论文集[C].北京，中国建筑学会，2007:20.

Application of Steel Structure Design in the Modern Architecture

PAN Xue-song
(Datang Environment Industry Group Co.Ltd.,Beijing 100097,China)

At present,the steel structure is in rapid development in our country.Besides the ndustrial construction projects,it is further used in many fields.In order to better apply the steel structure design,the specific content and specific characteristics of the steel structure should be understood.It is of practical significance to strengthen the research of steel structure.

steel structure design;application

TU391

A

1007-9467（2016）08-0042-02

2016-08-02

潘雪松（1975～），男，北京海淀人，工程师，从事工业建构筑物的结构设计研究。