第一篇：現代鋼結構與綠色建筑

現代鋼結構與綠色建筑

為了闡述現代鋼結構和綠色建筑的特征，結合點評國內外大型鋼結構工程，說明優良的鋼結構才是綠色建筑。關于現代結構，美國著名結構大師、康乃爾大學L.C Urquhart教授有如下一段精彩論述：Modern structural engineering tends to progress toward more economic structures through gradually improved methods of design and the use of higher strength materials.This results in a reduction of cross-sectional dimensions and consequent weight savings.由于鋼材具有較高的強度，因此，由型鋼(含鋼板)和高強鋼絲等組合連接(焊接、高強螺栓)而成的鋼結構骨架，就具有綠色建筑的特質。鋼結構固有的三大核心價值：最輕的結構；最短的工期；最好的延性。在建筑全壽命周期內，最大限度地節約，最輕的結構假想強度受壓高度(節能、節地、節水、節材)，保護環境和減少污染，為人們提供健康、適應和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。綠色建筑為人類提供一個健康、舒適的活動空間，同時最高效率地利用能源、最低限度地最短的工期工廠焊接、工地高強螺栓拼裝影響環境的建筑物。節約能源；建筑適應氣候；材料資源的再生利用；尊重用戶；尊重地理環境；整體的設計觀。

1991年蘭達·維爾和羅伯特·維爾合著《綠色建筑——為可持續發展而設計》一書。發達國家探索可持續建筑之路，名為“綠色建筑挑戰”，即采用新材料、新技術、新設計方法、新設備、新工藝，實行綜合化設計，使建筑在滿足功能時所耗資源、能源最少。最偉大的美國建筑、結構大師富勒(Fuller)提出結構哲理：少(費)多(用)——以最少的結構提供最大的承載力(Doing the Most with the Least)。

鋼結構節材是綠色建筑最重要的內容，是結構工程師一生追求的光榮事業，然而我國所謂的綠色建筑政策，僅指建筑墻體的節能、太陽能利用等，而對鋼結構骨架的節材幾乎閉口不談。這樣，就導致我國不少大型鋼結構的笨重和怪異。目前，我國設計與施工的現狀是：“設計”創造困難，“施工”也要上。優良的鋼結構才是綠色建筑，優良的鋼結構必須是結構骨架節材，墻體節能，最大限度地滿足功能，最低限度地影響環境，為人們提供健康，舒適的活動空間。并能在建筑全壽命周期內，滿足可持續發展理念。在高層全鋼結構和大跨度鋼屋蓋中，100多年來，先進國家大量采用鋼結構(日本的鋼結構數量已超過70%)，并能基本上實現鋼結構固有的三大核心價值。世界高層全鋼結構前三名都在美國，其中，有座建筑的箱形柱截面僅450毫米×450毫米，厚度7.5毫米~12.5毫米；下面柱距加大，未設轉換層；吊裝件高三層樓，全部采用高強螺栓現場拼裝，與我國幾乎100%的現場焊接拼裝形成鮮明的對比。根據文獻：“結構體系的優秀性與G/P成反比(G—鋼材用量，P—建筑總重)，一般是：優秀設計G/P=0.2~0.3；平庸設計G/P=0.4~0.5；拙劣設計G/P=0.6~0.7”。世界最先進的大跨度屋蓋結構——美國喬治亞穹頂(Georgia Dome)，1996年第26屆奧運會主場館橢圓平面240.79米×192.02米，(屋頂+外環)用鋼量達到先進水平。

改革開放以來，我國鋼結構建筑發展迅速。但也產生了不少笨重、怪異的鋼結構，與綠色建筑相佐。沈祖炎院士在《影響中國——第二屆中國鋼結構產業高峰論壇》的主題報告中嚴正指出：“近年來涌現的與輕、快、好、省理念背道而馳的技術現狀令人擔擾”。中國建筑金屬結構協會姚兵會長在《影響中國——第二屆中國鋼結構產業高峰論壇》大會上的講話也指出：“鋼結構不是說體量有多大，或者說要多用鋼，而是說要合理用鋼，并不是把鋼結構建筑建成鋼結構碉堡”。上海浦東機場是一座優秀的鋼結構建筑，張弦梁(String beam)屬于屋蓋彎矩結構(Moment-Resisting Structures)，它的跨度都未超過100米，說明結構方案好。它把結構力度與建筑的空間藝術美有機地結合起來，即袒露具有美學價值的結構部分——自然地顯示結構，達到巧奪天工的震憾效果。成都雙流國際機場，也是一個成功的作品。旅客置身其中，感到輕快，轉角處理簡潔。

現代鋼結構設計最關鍵的兩大步驟——正確選擇結構方案和正確估計結構的截面高度，鋼結構精心設計一般有四大步驟：結構方案(概念設計)；結構截面高度；構件布局(短程傳力、形態學與拓樸原理)；結點(node)小型化。其中，結構方案、結構截面高度極為重要。為了正確選擇結構方案(概念設計)，必須首先進行結構分類。屋蓋空間結構是一種由形狀而產生效益的結構，也叫形效結構(Formative Structures)，這類結構的用鋼量很少。因此，大跨度屋蓋(直徑D或跨度L≥100米)必須采用屋蓋空間結構；屋蓋彎矩結構的用鋼量按跨度的平方成正比增加，只能用于中、小跨度中。廣東奧林匹克體育場(桁架)懸臂52.4米，每平方米用鋼量200公斤(屋蓋彎矩結構)；美國喬治亞體育館(索穹頂)橢圓240.79米×192.02米，每平方米用鋼量30公斤(屋蓋空間結構)；國家大劇院(網殼)橢圓平面212米×143米，每平方米用鋼量292公斤(屋蓋空間結構)；深圳寶安體育館輻射桁架，D=101.4米，懸臂48.295米每平方米用鋼量68公斤(屋蓋彎矩結構)；湛江電廠干煤棚(四柱支承平板網架，柱距79.8米)每平方米用鋼量70.3公斤(屋蓋彎矩結構)。

對于重屋面，h的取值可增大；適用跨度(L或D)可減少。下面對一些鋼結構工程進行點評。深圳寶安體育館采用徑向管桁架結構(相貫節點)，實現了中央節點小型化。跨度D=101.4米，最大懸壁48.295米，法國建筑師(方案中標者)認為：桁架懸挑處的高度取5米(=L/10)才美觀，經過作者力爭，最后采用6.5米，它是懸臂長度的1/7.43>1/7.5，用鋼量僅每平方米68公斤。為了發揮萬向支座的剛度系數3kN/mm，支座圈內的下弦桿起拱，受力更合理，更醒目。國家大劇院，橢圓平面：212米×143米，跨度>100米，結構方案選擇網殼(屋蓋空間結構)是正確。但在上機前，把結構的截面高度選得太大，用鋼量高達每平方米292公斤，根據美國教授司密斯(Smith M.G)1963年對166個已建大跨度屋蓋(11種)進行分析，這種跨度的網殼結構用鋼量不超過每平方米80公斤。廣東奧林匹克體育場的建筑理念是：珠江的水、波濤滾滾，美國Nixon Ellerbe Racket公司中標。主桁架MT懸臂L=52.4米，用鋼量高達每平方米200公斤。為了減少桁架弦桿的應力：具體措施是：將原主桁架MT的等高度h=5.2米改為變高度：h=3米~7米桁架；將MT弦桿開口型H截面：H 570×450×125×125改為閉口圓鋼管，有效提高f值；用弱支撐連接兩片“波濤”，以滿足抗震的兩階段設計：“小震”時弱支撐不壞，整體剛度好；“大震”時，支撐壞，剛度降低，地震力減小，整個結構不倒；拉索由2-337 7改為2-150 7，把索的安全系數控制在2.5~3。ff通過上述四點改進，用鋼量可由原每平方米200公斤降低到約每平方米80公斤。北京某客站一個結構跨度L=45.6米<100米，選擇用預應力鋼桁架方案是正確的，但桁架高度h=8米=L/5.7就選錯了，預應力鋼桁架的合理高度取h=L/18~h/15=2.53米~3.04米即可。即使普通鋼桁架，高度取h=L/12~L/10=3.80米~4.56米。可見，設計是硬道理，“硬”設計就沒有道理！硬道理在哪里？就是結構工程師要利用力學功底和結構理論正確選擇結構方案，并在上計算機前，正確估計結構截面高度。否則，一旦結構截面高度選錯，后續的所謂優化也是幾乎無用的。因此，鋼結構精心設計的最關鍵的兩步，對結構工程師來說極為重要。

第二篇：綠色建筑與鋼結構

綠色建筑與鋼結構

什么是綠色建筑

“綠色建筑”是在全世界實現“可持續發展”的背景下提出的，上個世紀60年代意大利建筑師保羅·泰勒瑞提出了“生態建筑”(Arology，Architecture+Ecology)的概念，即綠色建筑前身。綠色建筑現在在國際上仍然缺少一個統一的概念，隨著世界環境危機和能源危機的日益加劇，歐美國家提出的“生態建筑”、“節能省地型建筑”和“可持續建筑”，以及日本提出的“環境共生建筑”等都是從不同角度對綠色建筑的闡述。對綠色建筑的提法的共同特點是將建筑與環境緊密聯系，突出以下三個方面：對資源和環境的影響和負荷小；能為人類提供健康舒適的生活環境；要求建筑與自然條件相融合。

我國對綠色建筑的定義：綠色建筑(Green Buildings)是指在建筑的全壽命期內，最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。(摘自《綠色建筑行動方案》國務院[2013]1號文件及《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2006)簡言之，綠色建筑就是在全壽命周期內四節一環保，滿足使用功能的同時與自然和諧共生。

我國綠色建筑評價體系：《綠色建筑評價標準》GB/T 50378—2006，評價體系共由以下六類指標組成：節能和能源利用；節水和水資源利用;節材和材料資源利用;節地和室外環境利用;室內環境質量;運營管理。《標準》適用于住宅建筑(約占我國建筑總面積的2/3)和公共建筑(限于辦公建筑、商場建筑和旅館建筑)，《標準》按滿足一般項和優選項的個數將評價結果分為一星、兩星、三星3個級別。

我國綠色建筑評價體系國家層面激勵政策：2012年4月，財政部和住建部印發了《關于加快推動我國綠色建筑發展的實施意見》(財建167號文)，明確提出了全國綠色建筑發展的主要目標和財政措施。

2013年1月國務院辦公廳轉發了發展改革委、住房城鄉建設部《綠色建筑行動方案》(國務院[2013]1號文件轉發)，明確提出了全國綠色建筑發展的重要任務和保障措施。我國綠色建筑評價體系-地方標準：目前，全國已有20余個省市編制了地方綠色建筑評價相關的標準。例如上海市工程建設規范《綠色建筑評價標準》(DG/TJ08-2090-2012)

國外綠色建筑評價體系：美國能源及環境設計先導計劃(LEED，Leadership in Energy & Environmental Design)通過6方面對建筑項目進行綠色評估，包括：可持續的場地設計；有效利用水資源；能源與環境；材料和資源；室內環境質量；革新設計。LEED評價結果的4個等級：合格認證、銀獎認證、金獎認證、鉑金認證。

英國建筑環境評價方法BREEAM評估的內容包括：建筑性能；設計建造；運行管理。評價條目包括：管理——總體的政策和規程；健康和舒適——室內和室外環境；能源——能耗和CO2排放；運輸——有關場地規劃和運輸時的CO2排放；水——消耗和滲漏問題；原材料——原料選擇及對環境的作用；土地使用——綠地和褐地使用；地區生態——場地的生態價值；污染——(除CO2外的)空氣和水污染。BREEAM評價結果的4個等級：合格、良好、優良、優異。德國可持續建筑評估體系(DGNB，Dentsche Guetesiegel Nachhalteges Bauen)。日本建筑環境效能綜合評估系統(CASBEE，Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency)。加拿大綠色建筑挑戰計劃(GBTool，Green Building Challenge)。綠色建筑關鍵字

一般建筑對人類環境的不利影響。其中之一就是建筑材料對人類環境的影響：原料生產、部品加工—人工建筑材料帶來的問題；自然資源破壞嚴重；傳統建筑材料生產耗能大；傳統建筑材料生產碳排放大。一般建筑材料對人類環境的不利影響：比如我國2003年的水泥產量為7.4億噸，而同期世界總產量為16億噸，我國水泥產量占世界總產量的47%，生產消費1噸水泥=石灰石1噸+水0.6噸+沙子2噸——排放CO21噸。2003年我國消耗：石灰石

7.4億噸、水4.44億噸、沙子14.8億噸、排放CO27.4億噸。

我國土木工程的快速發展，是以對資源的極大消耗、對環境和自然景觀、生態的破壞為代價而實現的。土木工程的可持續發展已經成為我們不得不面對的問題。常規施工建設對人類環境的不利影響，土木工程建設帶來的問題——浪費資源情況比較嚴重，我國每年建成房屋的95%以上屬高能耗建筑，單位建筑面積能耗是氣候相近發達國家的3倍；我國鋼材利用率僅為65%，而發達國家大多在80%以上。在我國，建筑能耗已接近社會終端總能耗的30%；建筑工程的材料消耗量占全國總消耗量的比例大約為：鋼材占25%，木材占40%，水泥占70%；每年新建工程產生垃圾約4000萬噸。使用、拆除過程對人類環境的不利影響，使用過程帶來的問題：耗能大，碳排放大；采暖制冷、生活垃圾破壞自然和諧。拆除過程帶來的問題：大量建筑垃圾；大量粉塵污染環境。

土木工程行業資源浪費、破壞環境的有所表現：設計求異，建筑能耗高，如有的工程用鋼指標高達712公斤/平方米，創造了世界最高耗鋼量的記錄，并出現了屋頂結構自重達到活荷載10倍以上、占總荷載70%以上的極不正常現象，為其安全性埋下隱患。為了形成建筑師刻意營造的雜亂無規律的外表圖像，次結構的構件和節點都將扭曲，受力最大的部位不得不采用昂貴的Q460、厚度達110毫米的厚鋼板，增加了制作和安裝的難度，延長了工期，其制作和安裝的單位造價上升到了一般大型鋼結構建筑的一倍以上。工程總造價高昂。還有的工程設計求異，建筑能耗高，建于8度抗震設防區工程，高度為234米的超高層建筑，建筑方案為高空大懸挑的傾覆性不平衡體型，整體前傾且在高空懸臂外伸75米的建筑造型已無法得到抗震合理的結構體系，用鋼指標高達296公斤/平方米，總用鋼量14萬噸，是世界用鋼量最大的單體建筑。造成資金和能源的巨大浪費，并給主樓的抗震設計留下了無法彌補的隱患。

規劃滯后，大拆大建：城市規劃不甚合理，大片的拆建現象比比皆是，官員決策，隨意修改城市規劃，大拆大建的情況比較突出，很多城市不切實際的興建大學城、科技開發區和經濟技術開發區，造成土地資源的極大浪費。建筑壽命短：建筑壽命短主要有兩個方面的原因，其一，建筑質量本身不過關，其二，城市規劃變動頻繁，2011年3月，南京太平南路一地鐵施工點附近的一排梧桐“修整”后留下樹干，樹身上噴涂了遷移編號。片面追求政績工程，不合理的城市規劃及盲目的舊城改造，導致了環境污染，綠色資源破壞。

綠色建筑關鍵字就是節能、能源利用；節水、水資源利用；節材、優質材料利用；節地、土地資源利用；室內外環境保護及生態環境；綠色施工；運行信息管理、綠色運行管理；可持續建筑。

綠色建筑的使命

綠色建筑與社會可持續發展的關系，社會可持續發展的根本要求：自然資源的可持續利用，滿足社會的長期需要；環境保護符合人類生存的基本條件。實施“四節一環保”是可持續發展的具體化。綠色建筑的要求：綠色建筑以社會可持續發展思想為基礎；推行綠色建筑是社會可持續發展思想的繼承、創新與具體實施。綠色建筑的內涵：安全性；適用性；經濟性；耐久性；四節一環保；綠色施工；使用過程的節能性；拆除可重復利用。綠色建筑行動的實施：實施各階段有規劃、設計、施工、運行使用階段、維護階段等。各階段實施者：注冊規劃師；注冊建筑師；注冊結構師；注冊設備工程師；注冊土木工程師。

鋼結構建筑的優勢

有以下幾大特點：安全可靠——材質均勻；力學性能清楚；計算及分析規范成熟。抗震性能好——我國70%以上城市在抗震區，地震災害頻發，鋼結構建筑具有良好的抗震性能。鋼材延性好——能利用鋼材塑性變形耗能；鋼結構建筑震害少、震害輕。耐久性好——材料性能不因時間長而損傷；正常維護下可以長期使用，不受時間限制。減輕地基受力——鋼結構建筑自重較輕，減輕地基受力。增加使用面積、減小建筑總高度——鋼材強度大，梁、柱、墻、板等截面小；結構構件輕量化，降低建筑自重。全部工廠制作——質量有保證，部品品質高，安全耐久；節能、節水、環保、減排。安裝簡單、建設工期短——現場機械化施工，部品工廠化制造，建設工期短。結構和構件輕、運輸方便——運輸量少、節能，運輸過程中對環境污染小。易拆除，部品可重復利用、材料可循環利用等優點。綜上所述，鋼結構具有輕、快、好、省的優點，目前是綠色建筑最佳的結構形式。

推廣綠色建筑的建議

推廣綠色建筑存在的瓶頸：經濟瓶頸：增加的費用誰買單？建筑收益誰保證？理念瓶頸：增加人力、財力投入有無必要？科技瓶頸：綠色建筑的科技成果缺乏；研究項目資金誰提供？科技成果誰支持？人才瓶頸：缺少具有綠色建筑的設計和施工技術等方面的人才。

發展綠色建筑的建議：發展方向——工業化建造的綠色鋼結構建筑，部品制備工廠化；部品和設計標準化；部品制備和現場施工機械化；管理信息化(BIM)。政府支持——向社會宣傳；給技術政策；搭研發平臺；改善競爭環境；給開發商、設計和施工單位必要的經濟激勵高校參與：培養人才；完善技術體系。企業——創自己的綠色品牌；提高技術附加值。行業協會——引導產學研合作；引領產業發展。社會——改變觀念；適應綠色(建筑)生活方式。

第三篇：淺析現代鋼結構建筑

淺析現代鋼結構建筑

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。

關鍵詞：鋼結構住宅 環保 產業化

前言

鋼結構住宅在歐美已經有幾十年歷史了,憑著良好的抗震性、靈活可變的空間劃分、環保等優點,迅速發展壯大。其工廠化加工、較少工地濕作業、鋼材可回收利用、施工快、噪聲低、粉塵污染少、符合可持續發展更是順應時代的要求,這些是其他結構形式的住宅無法相比的。在我國,鋼結構住宅已被國家建設部列為重點推廣項目,各地鋼結構住宅小區試點工程如雨后春筍般涌現。

1.國內外鋼結構發展狀況

我國自1 9 4 9 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2 0 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

現代輕鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初，在二戰期間得到快速發展。其間多用于對施工速度要求很高的戰地機庫、軍營等；40年代出現了門式剛架結構；60年代開始大量應用由彩色壓型板及冷彎薄壁型鋼檁條組成的輕質圍護體系。目前輕鋼結構已成為發達國家的主要建筑結構形式。近2年來，世界鋼鐵總量的增加和國際軍需用鋼量的下降，促使各國拓展鋼結構使用范圍，各國建筑用鋼量在鋼材總耗量中的比例明顯提高，一般在30%左右，日本在50%左右。美

國、瑞典、日本等國家鋼結構用鋼量已占鋼材產量的30%以上，鋼結構面積約占到總建筑面積40%以上。

國外采用鋼結構建造住宅的主要是鋼鐵生產大國和鋼結構建筑比較發達的國家，如歐洲、北美、日本和澳大利亞，其中在北美、日本和澳大利亞1~3層的低層住宅是住宅的主流形式，因此鋼結構住宅多為低層；在歐洲許多國家鋼結構多層和高層住宅建造量較大，工業化生產和預制裝配程度也較高，我國的土地和資源方面與歐洲情況相近，因此應重點學習和研究歐洲的經驗。

20世紀50年代，歐洲由于受“二戰”的嚴重創傷影響，對住宅需求非常大，為解決房荒問題，歐洲一些國家采用了工業化程度較高的鋼結構建筑體系，建造了大量住宅，形成了一批完整的、標準的鋼結構住宅體系，并延續至今。60年代，住宅建筑工業化的高潮遍及歐洲各國，并發展到美國、加拿大、日本等經濟發達國家。

鋼結構建筑在我國的發展大體經歷了三個階段：第一階段是建國初期（50~60年代），為初盛時期；第二階段是文化大革命時期（60年代中后期~70年代），為低潮時期；第三階段是改革開放以后（80年代至今），為發展時期。我國“十五”期間計劃達到每年建筑鋼結構用鋼量將占全國鋼材總產量的3%；到2015年將達到鋼材總產量的6%。這是《國家建筑鋼結構產業“十五”計劃和2015年發展規劃綱要》明確提出的發展目標。為促進我國鋼結構住宅產業化發展，建設部于2002年發布了《鋼結構住宅產業化技術導則》，批準在天津建立我國第一個鋼結構住宅產業化基地，并評審通過18項鋼結構住宅科研立項和北京賽博思金屬結構工程有限公司的第一個建設部鋼結構住宅產業化科技示范工程。目前我國鋼結構住宅出現蓬勃發展的趨勢，全國各地都在進行鋼結構住宅的建設。

2.鋼結構的物理力學特性

鋼結構本身具有高強度、質輕、易于加工制造等特性，是一種多用途之建筑材料。

l)高強度:由于鋼結構材料強度較高，可使建筑物的載荷減輕，在構筑大跨距的梁、高層建筑物及地震區建筑物時，具有明顯的優勢。

2)材質均一:鋼結構材性不會象鋼筋混凝土因使用時間不一而有所變化，除

非遭受污染腐蝕外，其應力不會因時間的改變而發生劣化現象。

3)延展性極佳:一般說來，結構材料在正常負荷的情況下，較強應力會集中出現在材料的某些地方，鋼結構的延展性可使這些應力集中點發生變形，從而不會馬上破壞。鋼筋混凝土材料的特性，是硬脆到某一強度后，就會遭受破壞，尤其抵御地震力時能力相對較差。

4)彈性較好:鋼材在彈性范圍內為一彈性體，在相當大應力作用下仍依據虎克定律作規則變化，所以可以很準確計算出其強度。而鋼筋混凝土構件，為一非均質及單一材料所組合而成，以至于在破壞時，無法精確計算出材質的變化。

5)耐久性:鋼材在適當的養護下，使用時間較久，而鋼筋混凝土結構耐久性相對要弱一些。

6)便于工廠預造:鋼結構構件需在工廠里預先制造、剪裁及鉆孔并完成組裝，在工廠預造好后才送往工地，品質較易控制。而鋼筋混凝土結構則需要現場僥筑，其質量易受氣候及人為因素的影響。

3.現代鋼結構的建筑特點

1）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4 0％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。

2）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。北京2 0 0 8 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。

3）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1 0 0 0 米的超大穹頂與高度超過1 0 0 0 米最高至 4 0 0 0 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。

4）原材料可以循環使用，有助于環保和可持續發展。

4.現代鋼結構中建筑設計所面臨的問題

1）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4 0 0 度時，鋼材的屈服強度將降至室溫下強度的一半，溫度達到6 0 0 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。

2）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室內。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。所以對建筑的保溫措施主要集中在外圍護結構上。

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吸聲材料和吸聲結構。

5.結語

21世紀，國家擴大內需的政策以及西部大開發戰略的實施都為中國的鋼結構提供廣闊的市場空間和發展機遇;同也給我國鋼鐵工業深人認開發鋼結構用鋼市場提出時識了新的課題。隨著目前我們鋼結構建筑水平的提升、技術的成熟，我們有理由相信——鋼結構，必將會撐起未來中國建筑行業的一片天空。

參考文獻

[1] 王明貴，張莉若.鋼結構住宅技術研究[J].鋼結構，2004

[2] 鄭廷銀,馬夢寒.鋼結構住宅體系初探[J].南京工業大學學報, 2003, 25(2): 98～103

[3] 邱宏.鋼結構住宅的進展與展望[J].建筑與工程，2007年第7期

[4] 師麗.現代鋼結構建筑設計與表現淺析[J].中國—東盟博覽,2011年第3期

[5] 吳開源.鋼結構：建筑行業全透析[J].建設科技，2004.02

[6] 鄭廷銀,馬夢寒,張玉.鋼結構住宅的最新進展與發展趨勢[J].鋼結構,2004年第4期

第四篇：綠色環保的鋼結構建筑

【精品文檔】

綠色環保的鋼結構建筑

摘要：鋼結構因其自重較輕，強度較高，抗震性較強，隔音、保溫、舒適性較好等特點而在建筑工程中得到了合理、迅速的應用，其應用標志著建筑工業的發展。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，正逐漸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。

關鍵詞：鋼結構建筑；綠色環保

一、鋼結構的優點及其應用的必然性

鋼結構住宅是指以鋼結構為主要承重結構，以輕型建筑墻體材料為圍護結構的住宅。作為綠色建筑的主要代表，鋼結構住宅具有自重輕、建設速度快、性能好、節能、節材、節水、節地、抗震等優異性能。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，在我國也同樣受到高度重視。綜上所述，在這樣的大背景、大形勢下，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，另外，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；同時，多用于超高層及超大跨度建筑中的鋼結構，符合可持續發展的理念，能夠緩解人多地少的矛盾，拓展了人們的生存空間，提高了人們的生活質量。

二、綠色施工的理念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，環保作為熱門話題貫穿于各個行業，低碳、綠色環保意識不斷強化，要求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，其施工過程更符合綠色環保的要求。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。

【精品文檔】

三、鋼結構建筑適宜進行綠色施工實施綠色施工，應在設計方案的基礎上，充分考慮綠色施工的要求，結合施工環境和條件，進行優化。包括以下幾個環節：施工策劃、材料采購、現場施工、工程驗收等，各個階段都要加強管理和監督，保障施工活動順利進行。

1、資質審核審查施工單位現場拼裝、吊裝和安裝的施工組織設計，重點審查施工吊裝機具起吊能力施工技術措施、垂直度控制方法和屋架外形控制措施，特殊的吊裝方法應有詳細的工藝方案。審查施工單位的焊接工藝評定報告、焊工合格證、工作人員資格證書，其中焊接工藝評定報告中的焊接接頭形式、焊接方法及材質的覆蓋性、焊工合格證的焊接方法、位置、有效期等方面的內容，都要符合施工規范要求，嚴禁無證上崗。焊接工必須有全位置焊接的證書。

2、建筑設計在鋼結構設計的整個過程中都應該強調“綠色概念設計”，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，對一些難以作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綠色節能、低碳環保、布局合理要求，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提高施工效率。

3、成本預算首先，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。其次，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、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，做好鋼結構的安裝測量工作，這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。

5、安全管理貫徹國家勞動保護政策，嚴格執行施工企業有關安全、文明施工管理制度和規定。明確安全施工責任，貫徹“誰施工，誰負責安全”的制度，責任到人，層層負責，切實地將安全施工落實到實處。加強安全施工宣傳，在施工現場顯著位置懸掛標語、警告牌，提醒施工人員；施工人員進入施工現場需配戴安全帽；施工機具、機械每天使用前要例行檢查，特別是鋼絲繩、安全帶每周還應進行一次性能檢查，確保完好。

6、設備選用施工單位應盡量選用高性能、低噪音、少污染的設備，施工區域與非施工區域間設置標準的分隔設施，施工現場使用的熱水鍋爐等必須使用清潔燃料，市區(距居民區1000米范圍內)禁用柴油沖擊樁機、振動樁機、旋轉樁機和柴油發電機，嚴禁敲打導管和鉆桿，控制高噪聲污染，綜合利用建筑廢料，照明燈須采用俯視角，避免光污染等。

7、環境保護為了達到綠色施工的目的，首先，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。其次，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 2

【精品文檔】

區域，限制施工降水。最后，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環保施工要求。

四、鋼結構建筑的節能優勢

鋼結構在建筑節能中體現出獨特優勢。由于其采用新型墻體材料，至少可達到節能50%以上的目標。同時，鋼結構住宅具有單位體積承載力高、生產安裝方便、施工周期短、抗震性能好、改建和拆遷容易、材料的回收和再利用率高等特點，是人與自然和諧可持續發展的“綠色產業”。

第五篇：綠色建筑最佳結構形式——鋼結構

綠色建筑最佳結構形式——鋼結構

隨著國家的發展，現在人們越來越意識到生態環境的重要性，綠色建筑也逐漸出現在人們的視野里。我國對綠色建筑（Green Buildings）的定義是：在建筑的全壽命期內，最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

中國工程院院士、同濟大學教授沈祖炎在“第一屆鋼結構綠色建筑院士高峰論壇”上提出，“輕、快、好、省”是對鋼結構建筑特點的最好詮釋。

“輕”是指材料之“輕”，據介紹，鋼結構住宅的“輕”主要體現在容重上，質輕高強是鋼材很重要的一項特征，鋼筋混凝土容重在25左右，鋼材的容重在78左右。因此，達到相同等級的強度，鋼材的用量要遠遠小于鋼筋混凝土，這樣一來，不僅節省原材，鋼結構住宅的重量也大幅減少，在住宅產業化背景下的施工模式中，鋼結構住宅的運輸成本大大降低。同時，鋼結構自重輕,地震作用小,更易于采用結構振動控制措施,減弱結構振動,結構的抗風、抗震能力更為優異。

“快”是指建造之“快”，由于好多部件都在工廠的流水線上進行標準化生產，現場只需要像搭積木一樣將各種結構組件拼裝在一起，工地只是一個用來機械化組裝的場所，因此建造起來會非常快，鋼結構的“快”是其降低造價的“殺手锏”，這樣不僅節省了勞動力，還從根本上改變了傳統建造方式效率低、質量不穩定的現狀。“工期縮短，資金成本、人力成本、管理成本都大大下降。”

“好”是指質量之“好”，當前我國的建筑工藝依然延續傳統模式，大部分要依靠現場濕作業、“勞動手工制造”的住宅生產方式。但是因為工人能力水平的局限和建材性能，這種施工生產方式容易導致建筑后期出現質量問題。而鋼結構由于采用標準化制作、工業化生產，可以從工廠就嚴控施工標準，更能實現主體結構精度誤差以毫米計算，過去住宅建造質量參差不齊的格局將得到根本性改變，由鋼結構住宅引領的建筑質量革命已經到來。

“省”是指造價之“省”，傳統混凝土住宅費時、費材、費環境，相較之下，鋼結構住宅省時省力、節材節能、綠色環保的綜合社會效益是其最具競爭力的要素。作為綠色建筑的典型代表，鋼結構建筑節材環保已是行業共識，也代表著新型城鎮化道路以及推進生態文明大背景下，住宅產業發展的不二方向。但是要想進行大規模的應用，“省錢”才是眾多住宅開發商最關心的問題。

那么除了“輕、快、好、省”這四個特點外，鋼結構還有那些特點呢？沈祖炎說，中國鋼結構建筑的優勢表現在以下九個方面：

一是安全可靠。具體表現在建筑材質均勻、力學性能清楚、計算及分析規范成熟。

二是抗震性能好。我國有70%以上的城市位于地震多發地帶，鋼結構建筑具有良好的抗震性能，鋼材的延性好，鋼結構建筑可以緩解地震災害所帶來的損失。

三是耐久性好。鋼結構建筑材料性能不因時間長而損傷，正常維護下可以長期使用，不受時間限制。

四是可減輕地基受力，這是因為鋼結構建筑自重較輕。

五是可增加房屋的使用面積，減小建筑總的高度。鋼材強度大，梁、柱、墻、板等截面小，結構構件輕量化，可有效降低建筑自重。

六是可全部工廠制作，質量有保證，部品品質高，具有節能、節水、環保、減排的功效。

七是安裝簡單，建設工期短。鋼結構建筑為現場機械化施工，部品工廠化制造，建設工期短。

八是結構和構件輕，運輸方便，且在運輸過程中對環境污染小。

九是易拆除，部品可重復利用、材料可循環利用。

沈祖炎表示，以上九大優勢再次說明鋼結構具有輕、快、好、省的優點，是綠色建筑最佳的結構形式，隨著越來越多的鋼結構建筑走進人們的視野，相信其會給人們創造一個不一樣的未來！