鋼結構住宅外圍護結構設計應考慮的問題 鋼結構住宅外圍護結構設計應考慮的問題

鄧桂平 高松

(吉林東北亞國際工程技術集團有限公司吉林長春 130000)

摘要:與混凝土結構相比，鋼結構建筑具有強度高、質量輕、抗震性能好、施工速度快等優點，但是鋼結構有一個不容忽視的缺陷，即抗火性能差。經驗表明，當鋼結構建筑未進行抗火設計且無任何保護措施時，一旦發生火災，整個結構在極短時間內就會瞬時全部崩潰，因此，為防止鋼結構在火災情況下短時間內剛度迅速下降導致結構局部破壞或整體坍塌，而住宅作為一種最廣泛的建筑形式，鋼結構住宅作為一種重要的住宅結構形式，很可能在以后會有飛速發展，因此，在鋼結構住宅外圍護結構設計環節就要加以重視。

關鍵詞:住宅;圍護結構;設計要點

引言

鋼材具有良好的機械加工性能，最容易實現建筑的模塊化、標準化、工廠化、裝配化和機械化生產，實現施工現場的無火、無水、無塵、無垃圾。采用鋼材建造的鋼結構建筑具有強度高、自重輕、抗震性能好、工業化程度高、施工速度快、占地面積小、鋼材可以回收利用等優點，屬于全壽命綠色建筑。在建設住宅方面還受到廣泛歡迎。

1建筑鋼結構特性分析

1.1 比重小，重量輕

相對于傳統的鋼筋混凝土結構，鋼結構建筑中鋼材占據著主要比例，由于鋼材比重要遠低于混凝土比重，使得鋼結構建筑總體重量要比鋼筋混凝土結構建筑小得多。統計數據表明，鋼結構住宅體系的自重僅為混凝土結構重量的50%左右，由此降低了建筑基礎的載荷，進而減少基礎部分的工程造價。

1.2 機械性能優良

鋼結構以鋼材為基本建材，而鋼材具有良好的韌性和可塑性，從而使得建筑鋼結構在延性、塑性變形能力方面表現突出。即使發生了偶然性的超載或局部超載，鋼結構建筑也很難發生結構破壞。鋼材的良好韌性賦予了建筑鋼結構較高水平的動力載荷適應能力。住宅建筑采用鋼結構設計，可以大幅度提高建筑的抗震和抗風能力，建筑安全水平顯著提高。

1.3 有利于環境保護。鋼結構

建筑拆除后，拆下來的鋼材可以循環使用，部分非鋼質材料也可以降解，減少了對環境的污染，適合當前環境保護的總體發展趨勢。

1.4 防火性能差

相對于混凝土，鋼材熔點較低。發生火災時，溫度升高到一定范圍后，鋼材強度下降就會變得明顯。根據有關規定，如果建筑鋼結構附近存在熱輻射源，溫度超過150℃以上時，為保障鋼材強度，需要予以遮擋。而當結構溫度超過500℃，鋼結構強度幾乎完全消失，整個建筑結構趨于倒塌。針對這個問題，建筑企業使用混凝土或磚將鋼結構包裹起來，以提高鋼結構耐火能力。

1.5 耐腐蝕性差

如果鋼結構所處環境空氣濕度大，或者存在腐蝕介質，鋼材的腐蝕速度就會大幅加快。這一點是鋼材比混凝土差的又一方面。為了提高鋼結構的耐腐蝕性能，鋼材表面通常采取涂料或鋅鍍層作為防腐保護措施，而且在使用期間還應定期維護。

2住宅圍護結構節能設計

2.1 墻體節能設計

(1)自保溫技術:熱二極管的應用住宅建筑的墻體是圍護結構的主要組成部分之一，雖然結構簡單、費用不高，但是對于建筑整體的保溫節能效果有直接的影響。在歐洲出現了一種墻體保溫節能技術，在墻體中添加熱二極管，利用二極管的單向導通性能實現墻體的隔熱保溫效果，還有一種隨溫度隨變得動態玻璃，綜合經濟性能實現最大的技術經濟性能，在溫度較低時，使溫度保持;在溫度升高時，使熱量迅速傳出去，實現墻體的熱量單向控制。

(2)內墻保溫的構造技術

①在傳統墻體材料中復合隔熱材料復合;②在傳統墻體框架結構中采用薄壁方案，可以有效改善外墻體的保溫節能性能。

(3)外墻保溫技術

單層真空型外墻涂層技術:采用比較新型的材料涂在外墻，起到真空層的作用，實現熱量流通的控制。

復合多層外墻系統技術:主要有兩種成熟的技術方案:飾面系統(EIFS)是多層復合的外墻保溫系統的一種范例，在1970年后逐漸流行，最先應用于商業建筑，隨后開始了在住宅建筑中的應用。EIFS系統總共有三層:第一層是保溫層，是主要組成部分;第二層是基層，用于實現對保溫層的支撐;第三層是最外面的一層就是覆蓋層，用于實現整個結構的防腐作用。

2.2 屋面節能設計

目前，在寒冷地區鄉村住宅中選取的屋面大多選擇傳統的保溫方法，也就是用干鋪爐渣或者塑料薄膜上踩土。這樣保溫效果并不如新的材料強，可以采用更加保溫的材料，改善保溫效果。如果是平屋面，可以采用導熱系數小的保溫材料;如果是坡屋面可以用草泥或者麥秸泥然后再用吊頂。

2.3 地面節能設計

農村住宅的地面都比較簡單，一般都不會考慮地面保溫設計，耗熱量也不是很高。但是如果能夠考慮地面的保溫也是有一定的作用的。比如說可以在地面鋪設一些碎磚或者灰土等保溫層，這種方法比較簡單，也經濟實惠。另外，無論是從住宅環境還是住宅結構，都可以通過對室內環境進行改造，提高室內舒適度，這都是可以考慮的方法，以此來達到寒冷地區鄉村住宅外圍護結構節能設計的根本目的。

2.4 防火設計

2.4.1 單面屏蔽法

在鋼構件的迎火面設置阻火屏障，將構件與火焰隔開。這種在特殊部位設置防火屏障的措施是一種相對較經濟的鋼構件防火方法。主要用在鑄造車間等有高熱源建筑的特殊部位。

2.4.2 涂抹防火材料

將防火涂料涂在鋼材表面。這種方法簡便，重量輕，不受構件形狀限制。

2.4.3 采用耐火輕質板材作為防火外包層

采用纖維增強水泥板(如TK板、FC板)、石膏板、硅酸鈣板將鋼構件包裹起來。用于鋼柱防火時占用空間很少。

2.4.4 澆筑混凝土或砌筑耐火磚

采用混凝土或耐火磚完全封閉鋼構件。這種方法優點是強度高，耐沖擊，但是占用空間大，施工較為復雜，特別是在鋼梁、斜撐上。

3結束語

長期以來，鋼結構住宅的造價一直是人們最關心的問題，而墻體的造價在整個造價中占相當大的比重，它與墻體的材料，工藝，技術都有很大關系，需正確、全面地用綜合效益來分析。在國內，以低碳、節能減排，綠色環保為目的的同類墻體的研究和應用已成為我國墻體改革發展的一個重要方向。而發展應用以苯板、建筑石膏板為基本材料的輕、薄墻體已形成一定規模并且取得了較好的經濟效益。