鋼結構建筑的性能與進展

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本文作者：安潔 單位：西山煤電設計院

隨著社會的發展與科技的進步，綠色環保建筑逐漸成為人們關注的焦點。2005年10月11日，中國共產黨第十六屆中央委員會第五次全體會議通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十一個五年規劃的建議》中明確提出：“將節約資源作為基本國策，發展綠色建筑，保護生態環境。”至此，綠色環保（節能型）建筑這一觀點才真正引起我們的注意。

1綠色環保建筑的基本概念

什么樣的建筑才能稱作為綠色環保建筑呢？通俗地講，即在建筑生產和使用期間，能夠起到節約資源、減少污染的作用，同時又能為人們提供健康、適宜的生活空間，這樣的建筑物就被稱為“綠色環保建筑物”。在蘭達•維爾和羅伯特•維爾合著的《綠色建筑———為可持續發展而設計》一書中最早提出了“綠色環保建筑物”的概念。發達國家的綠色環保建筑的發展過程被稱為“綠色建筑挑戰”，即采用最前沿的技術、最環保的材料、最先進的設備，使建筑物在生產和使用期間所消耗的資源最少。

2鋼結構住宅的綠色環保性能

鋼結構建筑的特點完全符合綠色環保建筑的要求，其綠色環保性能是由鋼結構固有的三大核心價值所決定的，即：最輕的結構（鋼材的強度受壓高度為3051.6m，混凝土的強度受壓高度為709.3m）、最短的工期（工廠焊接、工地高強螺栓拼接），最好的延性（鋼材的結構延性比為7～8，混凝土的結構延性比為3～4）。因此，鋼結構住宅作為綠色環保建筑應該得到大力提倡。

“鋼結構住宅產業化”（SteelStructureResidentialBuildingIndustrialization）這一概念最早是在20世紀初期由沃爾特•格羅皮厄斯（德國人）提出的，之后的100年中，發達國家的鋼結構得到飛速的發展。而我國在這方面才剛剛起步。鋼結構住宅與鋼筋混凝土住宅相比，其工程費用基本持平，但工期將縮短一半以上。二者的詳細對比見表1。我們在美國電影里經常可以看到，美國人開車拖著房子去旅游，到旅游景點安裝就位，指的就是鋼結構輕鋼龍骨住宅房，當然這里涉及輕鋼龍骨的標準化、裝配化問題。

3我國鋼結構建筑的現狀

日本在鋼結構建筑領域居世界前列。我國和日本在鋼結構建筑方面的情況比較見表2。從表2可以看出，我國的鋼結構建筑面積與發達國家相比有著巨大的差距。據權威部門預測，到2015年，鋼結構建筑將占全國房屋建筑總量的15％～20％。這充分表明我國的鋼結構建筑有著非常寬廣的市場前景。但是我們必須承認，目前我國鋼結構建筑才剛剛起步，而且發展非常緩慢，并且發展趨勢出現偏差。

沈祖炎院士在其主題報告《還鋼結構輕、快、好、省的本來面目》中強調指出，“近年來涌現的與輕、快、好、省理念背道而馳的技術現狀，令人擔憂。”鋼結構行業包括設計和施工，設計是龍頭。結構設計的關鍵兩步：就是正確選擇結構方案和正確估計截面尺寸和形狀。遵循“最簡結構”的設計理念，即用最簡單的結構面積提供最大的承載力是鋼結構設計理念的精髓所在。假設G為用鋼量（t）,P為建筑總質量（t），則結構體系的優秀性與G/P成反比：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。CCTV新電視塔與世貿中心都屬鋼結構建筑，二者的數據比較見表3。

通過數據的對比，不難看出目前我國鋼結構設計與發達國家之間的差距。按照上述結構體系的優秀性與G/P的關系，CCTV新電視塔接近拙劣設計，而美國世貿中心屬于優秀設計。單純追求鋼結構建筑的復雜、奇特、怪異會增加單位面積用鋼量，這和鋼結構固有的三大核心價值是背道而馳的，和綠色環保建筑的理念是不相符的。只有設計優良的鋼結構建筑才是綠色環保建筑。我國“節能型建筑”存在一些錯誤認識，這從發達國家的節能方向與我國認為的節能方向之比較就能看出。發達國家注重鋼結構建筑的單位面積用鋼量，依靠鋼結構節材；我國注重鋼結構產量占鋼鐵產量的比例，依靠圍護墻板節能。二者有很大的不同。

4結語

鼓勵發展鋼結構住宅，這是中央及地方政府，鋼結構行業協會、學會，鋼結構行業及相關產業、企業的歷史責任。初步計算，產業化的住宅生產方式如果在全國普及，建筑垃圾將減少約83％，材料損耗減少約60％，可回收材料增加約66％，建筑節能達50％以上。

歷史發展到今天，綠色環保建筑（即鋼結構建筑）已經是建筑節能技術發展的必由之路。在不久的將來，隨著綠色環保建筑產業化的推進，我國的建筑產業將會產生巨大的蛻變。那時買房子就好比買汽車，交錢后就可以開回家。這是個由變量到質變的過程，是具有劃時代意義的技術變革。讓我們共同努力，滿懷信心迎接綠色環保建筑產業化新紀元的到來！