现代钢结构建筑的设计探究

摘 要：钢结构建筑的科技含量很高，结构本身往往就是建筑表现，钢结构的表现与工艺不仅是实现形象构思的必要手段，而且对建筑形象的影响极为显著，这就决定了结构构思是形象构思成功与否的关键所在，文章重点就现代钢结构建筑的设计进行了探究。

关键字：钢结构：钢结构建筑：发展概况

中图分类号：TU391 文献标识码：A

近年来，随着钢结构建筑的应用和发展，国内钢结构市场不断扩大，导致全国各地大量新建和转产钢结构制作安装企业一拥而上，仅沈阳市就有各类钢结构制作安装企业90余家。这里既有国内知名的大型企业，也有不少个人承包的小作坊，良莠不齐。上述情况导致钢结构建筑发展中存在一些不容忽视的问题，国家有关部门应对钢结构行业实施有效的宏观管理，引导该行业在市场经济条件下的健康有序发展，提高整个钢结构行业的整体水平。

1.钢结构建筑设计

钢结构建筑设计的构思成功关键所在是技术构思，特别是在建筑创作中设计构思与结构构思应该是一体化的，而在方案设计的深化中，需要同结构工程师，设备工程师，有时包括机械工程师密切配合。此时技术表现是自然而然的事情，无论是空间形式，形式体量还是构造节点与其结构形式相比都显得尤为重要。建筑形象的构思是一个由概念形象的创作过程，是建筑创作的难点之一，也是建筑设计中备受关注的核心问题之一。现代科学思维被融入到建筑学之中，建筑设计的宗旨从单纯的追求美发展到追求问题的合理解决，回顾工业革命以来建筑与科学技术关系的发展，可以明显地发现建筑对技术变革反应的迟滞性。近年来，新项目的规划、建筑和景观设计方法发生了巨大的变化。设计的复杂化与精致度要求越来越高，对细部设计要求也越来越高。细部设计决定一个地方最终是否得到确认及其质量。在现代钢结构建筑中，各种金属结构杆件，连接金属杆件的节点细部，使建筑带有强烈的科技感。各种细部看起来都非常精致，从中不仅体现出技术美，而且体现出人的智慧和能力。

2.现代钢结构中建筑的设计

2.1防火保护的设计

火灾是对钢结构建筑的最大危害，钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，温度为400 度时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的1/2;温度达到600 度时，钢材基本损失全部强度和刚度，因此当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，很容易使建筑损坏。从发生的钢结构建筑火灾案例可以发现两类现象。防火保护的钢结构在火灾中没有达到规定的耐火时间而破坏;防火保护的钢结构在火灾中超过了预期的耐火时间而没有破坏。建筑的构造防火问题一般在钢筋混凝土结构上较易解决，而在钢结构建筑上则需考虑更多的因素。

2.2防腐保护的设计

钢材如果长时间暴露在室外受到风雨等自然力的侵蚀，必然会生锈老化，其自身承载力会下降，建筑的美观也会受影响。因此防腐问题也是钢结构建筑设计需要解决的常见问题，目前的做法主要是采用新型防腐和构造材料。在实际建筑设计中设计人员在遇到钢结构建筑时，对所设计的建筑都做出特别的要求，如涂刷防锈涂料，防火涂料属于油漆类。防火涂料一般做法为先刷红丹防锈底漆2度，再刷钢结构面漆2度（ 面漆颜色由甲方定） 。另外对钢结构建筑的钢结构构件施工也有确定的要求，如构件出厂前涂红丹防锈底漆1道;钢结构安装调整后，将其清洗干净，然后再刷1度底漆，2度面漆。然而现在虽然有各种不同类型的防腐涂料，但较为有效的防腐涂料还需从外国进口，随着中国综合国力的增强，中国也将会生产出更优秀的新型防腐涂料。

2.3污染防护的设计

外部环境对建筑的热辐射主要从两个方面影响建筑的热环境。透过窗户进入室内，并被室内表面所吸收，产生了加热的效果;被建筑的护结构表面吸收，其中一部分热量通过建筑围护结构的热传导逐渐进入室内。在一些建筑大厅中，尤其是在音乐厅中顶棚反射板增加的反射声几乎同时到达听众的双耳，缺少侧向反射带来的围绕感。在这类建筑的设计中，需要综合考虑材料的使用，包括吸声性能以及装饰性、强度、防火、吸湿、加工等多方面。目前广泛地应用于音质设计和噪声控制中的解决途径是吸声材料和吸声结构。噪声与建筑密不可分，噪声污染的防治与治理已经成为建筑声学重要的组成部分。噪声规划、噪声控制等理论也逐渐演化开来。对于旅馆、公用建筑、民用住宅人们对安静的要求也越来越重视，并尽量靠近声源，会提高隔声效果。一般隔声间外墙使用隔声性能较好的材料或结构，如砖、混凝土、纸面石膏板墙等，观察部分使用隔声窗，进出部分使用隔声门。

3.现代钢结构建筑设计的趋势分析

高效性能钢材主要是指钢材的强度比较高，塑性和韧性也比较好，耐火性能优良，价格比较适中的钢材，也包括用高效性能钢材生产出的具有良好截面特性的型材等。研发出高效性能的钢材并应用于钢结构建筑上，可以提高钢结构建筑的承载能力，降低钢结构建筑的造价。充分发挥每一种结构形式的优点，促进结构形式的发展，形成诸如组合结构、杂交结构、预应力结构等新型结构形式，以达到节约材料、降低造价的目的，是今后发展钢结构建筑中值得研究的课题。加强设计计算方法的改进，结构设计考虑优化理论的运用，人们已经做了大量的工作，今后还应继续研究改进。在设计计算中引入计算机辅助设计及绘图，编制通用或专用的计算软件，改进计算手段，提高设计计算的准确度和效率。轻型钢结构建筑是以轻型高效钢材和轻质高效维护材料组装而成的低层或多层钢材料建筑，具有非常突出的优点，属于绿色环保建筑体系，是我国今后一段时期内重点发展的新型钢结构建筑体系。钢结构住宅建筑是住宅建筑的一个分支，它是以钢结构为骨架，配以多种复合材料做成的轻型墙板和楼板拼装而成。所用材料绝大部分为工厂标准化、系列化、批量化生产，现场经过简单拼装即可，砖、瓦、砂、石的现场作业极少，是住宅产业现代化的一个标志。

参考文献：

[1]马树新，关于钢结构建筑设计的建议[J]，建筑学报，2014

[2]杨德江，关于钢结构抗火设计方法的发展探究[J]，企业文化，2014