摘要:随着建筑规模和建设数量的增加,现代建筑工程纷纷开始使用钢结构设计施工技术来提高工程建设的周期和质量,为此钢结构在建筑设计中的应用也非常的广泛,常见于建筑的主体结构或者建筑中某些大跨度的构件中。相比于其他结构,钢结构具有匀质、高强、施工速度快、抗震性好、回收率高等优点,更加适用于绿色建筑设计中,以便在同样的结构跨度之下,增强建筑的安全性,节省更多的材料,实现资源的可循环利用。
关键词:钢结构;绿色建筑;应用
引言
随着绿色建筑理念的提出,钢结构建筑逐渐在建筑市场中崭露头角,我国越来越多的高层建筑、轻钢别墅等民用建筑纷纷开始使用钢结构构建进行工程建设。钢结构具备施工周期短、施工污染小、施工材料可回收利用等优点。
1现代建筑钢结构优势
与传统建筑混凝土结构施工方式相比,钢结构建筑的施工速度和效率都具有显著提高,而且可以通过模块化的施工形式,有效缩短施工工期,减少建筑单位的资金投入,提高后期经济效益。第一,对于应用在建筑施工中的各个钢结构部件,建筑单位可以委托加工工厂提前进行制作,这样在施工阶段,施工人员就只需要对其进行焊接就可以完成施工流程。这种模式的施工流程对于加快施工进度、尽快完成交付,具有显著的作用,同时也和当前时代快节奏的生活相适应。第二,相比于混凝土结构和砖瓦结构的建筑物,钢结构建筑物在抗震性能方面具有非常优异的表现,对于抵抗地震灾害,保护建筑用户的人身安全具有重要的意义,特别是在一些地震高发地区和国家,钢结构建筑物的应用具有更加明显的作用。第三,在建筑物中应用钢结构,具有更高的节能性和环保性。因为与传统的混凝土和砖瓦结构建筑施工相比,钢结构建筑在施工过程中并不需要过多的辅助材料,其自身就可以实现模板所具有的功能,因此在实际施工中不会产生过多的建筑垃圾,对环境的污染也较为轻微。第四,钢结构的应用,可以对建筑物的整体造型进行更加灵活的设计,因此可以有效提高建筑物内部的空间面积,提高空间的有效利用率。
2钢结构设计重要性分析
2.1材料利用率高
绿色施工已成为了建筑行业的共识,为了达到节能环保的施工原则,技术人员不断研发新的建材。而钢结构的设计应用,则可以满足绿色施工的原则要求,钢结构不仅强度高、能耗低,同时部分项目的钢结构可以进行合理的回收再利用,提高了施工建材的利用效率。
2.2成本可控
由于钢结构施工有效地减少了建筑施工量,因此合理地控制了建筑施工成本,可确保建筑项目开发的经济效益。随着钢结构的工厂预制化加工技术的不断提高,钢结构的整体加工成本也逐渐下降,在预制钢结构的管理下,提高了建筑施工现场的施工进度,降低了施工投资成本。
2.3功能性强
钢结构设计可满足不同建筑的结构设计功能,确保建筑设计的外在形象与结构质量安全。在建筑结构设计工作进行时,设计人员须深入地掌握了解钢结构的优缺点,最大限度地发挥钢结构优势,规避钢结构的不足,提高建筑项目的实用性与观赏性,如2008年北京奥运会的主场馆国家体育场,就充分地发挥出了钢结构优势。
3钢结构在绿色建筑设计中的应用
3.1停车场屋顶钢结构
一般大型公共建筑,需要保持完整的内部空间,对构件的跨度要求比较高,而建筑顶部以跨度较大的钢结构为支架,不仅可以保证停车场内部空间的完整性,还可以承受屋面上的荷载。在绿色建筑设计中,由于钢结构尤其独特的轻质性,可以取代比较厚重的建筑材质,减少其他建筑材料的消耗,也在某种程度上减少资源的浪费,在结构合理性的基础上实现高利用价值。
3.2屋面钢结构
在绿色建筑设计中,钢结构通常作为建筑的屋顶构件,同时钢结构也常常与太阳能体系结合在一起。通过钢结构之间镶嵌着太阳能发光板,利用发光板可以充分将太能能转换为电能供给建筑使用。钢结构的桁架体系也按照相应的计算原则进行有秩序的排布。因此将钢结构与太阳能结合在一起可以充分利用太阳能实现能源的综合性利用。
4钢结构工程设计的注意事项
4.1注重适宜性
在具体设计过程中,要对结构设计适宜性高度重视。在设计时,需要保障完成的钢结构在现场得到良好的布置,并对建筑提出的基本要求给予满足。为了实现这一目标,在开展设计之前,设计人员、技术人员等要做好相应的现场调查和勘测,之后结合具体的设备数据开展设计工作。
4.2在设计钢结构时强调使用设计方案
任何建筑设计工作都离不开设计计划的指导,即设计计划在建筑设计工作中占据主导地位。在进行设计工作之前,必须先确定建筑物的总体设计方案。设计人员在设计时必须严格遵守设计计划。如果存在与设计计划不符的情况,我们必须及时调整设计计划并纠正现有的错误。设计人员必须确保设计工作的准确性,并且在设计期间进行更改的问题要少一些。施工人员还可以增加对多种BIM技术的使用,以预测可能出现的任何设计问题。对于不同的类型,我们应该选择合适的设计师来不断提高建筑设计的准确性。
4.3钢结构防腐设计
钢结构在使用过程中腐蚀问题影响非常大,在电化学腐蚀与物理腐蚀的交互下,钢材的质量与性能不断下降,严重地影响了建筑结构的稳定性与安全性。为杜绝相关问题的发生,在钢结构设计时则需要侧重防腐设计工作。目前在钢结构防腐设计时,主要采取特种防腐漆料的涂抹,在防腐漆料的凝固下,可在钢材的表面形成一层致密的保护层,避免水分、氧气、酸性物质与钢材进行直接接触,确保钢结构的防腐工作效果。在防腐工作开展时,不仅需要在设计生产阶段进行处理,同时需要进行有效的保养与维护,确保防腐涂料的性能。
我国市场的钢材料进行防腐处理,主要分为永久性涂装与半永久性涂装,为了确保防腐钢结构的应用质量与安全,相关技术人员需要对建筑项目所在区域的外界环境进行调研,进而科学合理地制订防腐技术方案并选择相适宜的钢材,确保建筑项目建设的可靠性与安全性。
4.4谨慎选择钢结构的建材
设计师要了解各种钢结构材料的性质和特点,要仔细分析钢结构材料的技术指标,还要对工程项目的地理、气候、温度条件进行深入分析,保证钢结构建材满足当地使用条件。注意各种钢结构建材的韧性、强度、长度、宽度等基本资料,要保证钢结构的建材可满足建筑钢结构工程的施工条件。
4.5注重细节设计
针对钢结构的设计工作,不但要注重整体设计质量,还需要对细节进行把控,注重对细节实施的管理工作,以便不同的节点,都能符合可靠性提出的要求。针对不同节点应用的连接形式选择,要对其整体性、协调性以及合理性充分保障。例如:应用螺栓连接,或者焊接连接,都需要先分析好具体的情况,之后在对适合的施工形式挑选。
结束语
建筑行业的长期发展必然是要与时代发展的主流趋势相一致的,在可持续发展的时代潮流背景下,节能环保也已经成为建筑行业发展的基本原则。钢结构因其自身优异的性能和环保节能特性,在建筑工程中的应用越来越广泛。我们在钢结构设计的时候不仅要考虑到安全性,还要考虑美观与实用性,尤其是要注重细节方面的把控。为此设计人员要跟上时代的步伐,不断地升级技术,为我国建筑行业的发展做贡献。
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