試析現(xiàn)代鋼結構工業(yè)建筑的標準化設計

文/ 陳璨、高揚、葛堯、馮帆 中國五洲工程設計集團有限公司 北京 100053

1、導言

以鋼結構作為骨架，與多種復合材料進行配合裝配而成的建筑即為鋼結構建筑，在這種建筑當中使用的材料，都能夠進行標準化、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構的建筑形式，在現(xiàn)代建筑領域中已經(jīng)成為了工業(yè)建筑的一種標志，而且，從某種程度上來講，鋼結構建筑能夠將國家建筑水平直觀的反映出來，因此有必要對鋼結構工業(yè)建筑中的標準化設計進行不斷的研究。

2、建筑標準化設計概述

建筑標準設計，即按照建筑工程方面的有關標準、規(guī)范、規(guī)則等設計具有通用性的建筑物、構筑物、構配件、零部件、工程設備等，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中大量采用標準設計，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)級的標準設計圖。

3、鋼結構工業(yè)建筑標準化設計的優(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，也是很多建筑設計的重點內容。鋼結構的工業(yè)建筑當中，通過標準化設計，可實現(xiàn)建材的循環(huán)利用，并可滿足綠色設計的要求，較之傳統(tǒng)形式的鋼筋混凝土結構的建筑，鋼結構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)展目標的實現(xiàn)具有至關重要的作用。

3.2 能夠對建筑中的超高度、超跨度設計的要求加以滿足

鋼材與相關的同性均質體比較接近，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，鋼結構材料具有更小的密度，在受力相同的情況下，鋼結構具有較小的自重，能夠使設計當中一些超跨度和超高度方面的設計得以實現(xiàn)，而且，鋼結構在結構形體上富有變化，具有較強的靈活性，能夠使建筑結構中的各項要求得到很好的滿足。

4、鋼結構工業(yè)建筑標準化設計中存在的不足

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，如果鋼結構建筑當中沒有設置相應的防火措施，一旦出現(xiàn)火災問題，容易對建筑造成巨大的損害，而鋼結構建筑當中的防火問題也是建筑領域研究的重點內容之一。

4.2 存在防腐問題

如果將鋼結構材料在自然中暴露使用，非常容易對結構產(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，在對鋼結構工業(yè)建筑進行標準化設計的過程中，需要對剛才防腐方面的問題加以考慮。

5、現(xiàn)代鋼結構工業(yè)建筑標準化設計的要點分析

5.1 淺析鋼結構建筑方面的構思

在對現(xiàn)代鋼結構工業(yè)建筑進行設計構思的過程中，一定要將設計的可操作性及可行性進行深入的思考，設計鋼結構工業(yè)建筑應該盡量將建筑與機構方面的構思結合起來，在現(xiàn)代鋼結構工業(yè)建筑當中，其構思主要體現(xiàn)在鋼材的靈活應用上，當然也要對傳統(tǒng)意義中的建筑構思加以體現(xiàn)，因此，相關設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、結構工程師等專業(yè)人員，通過多方努力，使鋼結構建筑中的構思能夠順利實施，設計人員應該對各建筑材料的特性、組成結構的形式、相關使用技術進行深入的了解，只有如此，才能使建筑構思具有較強的可行性，結合自身構思，能夠使鋼結構工業(yè)建筑獲得更加強烈的個性，使此類建筑標準化設計的順利實施得到保證。

5.2 建筑節(jié)點設計

與傳統(tǒng)相識的建筑結構相比，鋼結構建筑在節(jié)點設計方面存在很大的差別，節(jié)點設計決定著設計的成敗，在鋼結構建筑當中，很多節(jié)點都是明露在外的，這種節(jié)點設計與中國傳統(tǒng)建筑當中的榫卯結構大致相同，確保這些節(jié)點設計的合理性，能夠將鋼結構建筑所具備的機構美感很好的體現(xiàn)出來，為了對鋼結構建筑自身的防火需求加以滿足，部分設計人員在對節(jié)點進行設計時，會使用一些防火設計，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)點處理會使鋼結構節(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，因此需要在設計當中進行有效的推廣和應用。

5.3 地基結構設計

在鋼結構建筑設計當中，地基結構設計是一項非常重要的內容，在對其進行設計的過程中，應該對以下內容保持注意：在具體設計以前，設計人員應該對工程所在地的地質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容，以此為基礎，對基礎設計的形式加以確定，在設計框架結構時，為了使基礎結構具備良好的整體性，應該對交叉梁條形式的地基結構加以應用。

結論：

綜上所述，在建筑行業(yè)的發(fā)展過程中，鋼結構的建筑形式得到了廣泛的應用，與鋼筋混凝土結構的建筑相比，這種建筑形式更加環(huán)保、且施工成本不高，相關設計人員在對其進行標準化設計的時，一定要對鋼結構的優(yōu)缺點加以明確，結合鋼結構建筑的設計要點，不斷提升設計的科學性及合理性，使其鋼結構工業(yè)建筑的質量得到保證，從而推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。