钢结构与绿色建筑的关系分析

1、天 津 大 学 网 络 教 育 学 院专科毕业论文题目：钢结构与绿色建筑的关系分析完成期限：2016年1月8日 至 2016年4月20日学习中心：义乌专业名称：建筑工程技术学生姓名：郑江源学生学号：141097353127指导教师：刘洋天津大学网络教育学院专科毕业论文 PAGE 10钢结构与绿色建筑的关系分析一、前言在我国，建筑能耗占据了全社会总能耗的30%左右，“房子拆一次创造了GDP，再盖一次又创造了GDP”。在这种“破坏式建设”的怪事圈中，建筑的使用平均寿命不到30年。同时，我国又创造了两项世界第一：在消耗了全球最多的水泥和钢材的同时，也生产出全球最多的建筑垃圾每年高达4亿吨，建筑垃圾数

2、量已占垃圾总量的30%40%，中国成为全球最大的建筑浪费国。解决这个问题的方法就是采用绿色建筑和可持续发展的理念与方法，在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。其方式主要有两种：第一种是既有建筑物的绿色更新与改造，延长建筑物的使用寿命；第二种是运用绿色、环保、节能、和谐、循环和可持续发展的建设模式，将传统的土木建筑的建造方式进行转型和升级。唐山地震、汶川地震刻骨铭心，印尼、新西兰等海啸房塌的画面记忆犹新，“3.11”日本的强震又一次次震撼着我们的心灵。建筑，作为灾时必议的话题，注定要受到质量与安全的连番“洗涤”。

3、东瀛邻国的这次劫难，再度给我们以正本清源的提示：建筑，其最核心的价值就是呵护人的生命！日本强震，对除核电站之外的建筑质量批评与疑问十分罕见，大量房屋毁坏和人员伤亡系更具破坏力的海啸所致。相反，对日本普通建筑防灾抗灾充满人性化和对生命呵护安全设计的介绍，令人难忘。每一次灾难都是一本教材，一个个惊心动魄的画面就是敲响着的一声声警钟。在人类的共同灾难面前，我们没理由不借鉴，不警醒，不反思。我们到底应该采用什么样安全的建筑结构体系呢？值得大家思考。近年来，我国社会经济的发展突飞猛进，随着经济的不断发展也致使各类建筑业得到了空前的繁荣，一些大跨度、超高层建筑应运而生。建筑物中运用钢结构的种类越来越多，厂

4、房、住宅、桥梁、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑也越来越广泛运用钢结构材料。钢结构本身具有自重轻、强度高、施工快等独特优点。因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度的建筑物，采用钢结构是非常理想的，钢结构的快熟发展，在我国取得了不少成就。钢结构住宅具有自重轻、强度高、抗震性能好、便于工业化生产等优势，其节能省地、可循环利用，建造和拆除时对环境污染较少等特点更是被专家誉为21世纪的“绿色建筑”。二、钢结构建筑在民用建筑和工业企业中的优势钢结构之所以运用越来越广泛,这正是由于其自身巨大的优点所决定的。钢结构具有许多优点:首先,重量轻、强度高。其次,抗震性能好,其延性比钢筋混凝土好。从国内外震后调

5、查结果看,钢结构建筑倒塌数量是最少的1、钢结构的特点和钢材性能（1）材料的强度高，塑性和韧性较好塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。（2）材质均匀，和力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近匀质和各向同性体，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。（3）制造简单，施工周期短钢结构便于机械化操作，（4）钢结构的质量轻钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。（5）耐腐蚀性差，钢材耐热

6、但不耐火对钢结构必须注意防护。钢材长期经受100辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能；但温度达到150以上时，就必须加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。2、钢结构在民用建筑和工业企业中的适用范围（1）大跨度结构，如大会堂、体育馆、飞机装配车间、化肥仓库、大型电子工业试验室（2）重型厂房机构（3）受动力荷载影响的结构，抗震要求较高的结构（4）可拆卸的结构，如建筑工地生产和生活用房、临时性展览馆（5）高耸结构和高层建筑，如电视塔、气象塔、高层宾馆、高层贸易中心等（6）容器和其它构筑物，如油罐、煤气罐、高炉、皮带通廊栈桥、管道支架、砖井和采油塔架等（7）轻型钢结构三、钢结

7、构住宅与传统的混凝土结构和砌块结构相比具有较大的优势1、钢结构住宅在结构性能上的优势（1）抗震性能优钢结构柔韧性强抗震性能好，可以通过一定的允许变形，吸收、消耗掉大量的地震力，从而减小地震力对建筑物的破坏。日本和我国台湾等地区多次大地震证明，在地震中钢结构建筑在保证人们生命安全上有不可替代的优势。（2）结构自重轻与传统的混凝土结构相比，由于其构件截面小，与同等框架的用钢量相当，省去了框架梁柱的砼重量。钢结构是钢筋砼重量的1/21/3，大大减轻基础的荷载，减少砼用量。（3）施工精度高大量的标准化钢构件采用机械化作业，均在工厂完成，所以构件的施工精度与现场浇注的砼结构相比，精度高、质量好。（4）有

8、利于建筑造型创造新意钢结构的特性有条件使建筑变得轻盈通透，可以实现大跨度空间造型和局部较复杂的造型创意。2、钢结构住宅在经济效益和社会效益上的优势（1）基础造价省当遇到地基承载力较低，由于自重轻，则可能对地基不用处理或适当处理就能够满足建筑对地基的承载力要求，从而节约地基处理费用和基础造价的费用。（2）施工工期短、占用场地小由于钢结构主体构件工厂化生产，再运抵现场完成组装，对现场施工作业面非常狭小的场地，具有非常明显的优势，大大减少了现场加工所需要的作业面。基础施工、楼板施工与钢构件加工可以采用平行作业的方式交叉或同时进行，从而大大地缩短现场的施工工期，与传统砼结构的施工工期相比，能缩短约1/

9、41/3的工期。（3）投资风险小由于施工工期短，从而缩短资金的周转期，降低开发商的总体成本，能够规避或减小由于市场突变带来的不可预测的风险。（4）提高使用率由于钢结构柱断面尺寸小，与砼柱相比，截面约小50%以上，而且开间尺寸灵活，这将增加6%8%的有效使用面积，还可实现内部空间自由划分。带动配套产业的发展钢结构住宅的发展将带动高质量、高性能的新型建筑材料的出现，将推动新型墙体材料、新型门窗及其配套产品和其他新型环保建材产业的发展。（5）有利于设计施工队伍素质的提高由于采用了新工艺、新技术，就要求设计人员、技术管理人员和建筑工人具有相当的技术素质，促进相关人员的素质提高。3、钢结构住宅在保护生态

10、环境方面的优势（1）现场污染减少由于干法施工作业，施工周期短，钢结构还减少了很多现场搅拌和现场浇注的工序，也不用大量的模板，提高了现场施工的文明程度，使施工现场干净整洁。（2）绿色环保由于自重减轻，基础施工取土量少，对土地这一宝贵资源破坏小。在建筑使用寿命到期后，钢结构建筑物拆卸后产生的建筑垃圾仅为钢筋混凝土结构的1/4，废钢可回炉重新再生，做到资源循环再利用。（3）节能采用新型墙体材料的钢结构住宅可提高节能效率50%.我国发展钢结构住宅的有利条件目前，我国建筑钢材数量、品种和质量基本能满足钢结构住宅建筑的需要。四、发展绿色建筑对钢结构行业影响1、发展绿色建筑对建筑钢结构行业企业的习惯性 HY

11、PERLINK /yjbg/moref15f18f71ff1.html 管理提出了严峻的挑战绿色建筑的“绿色”贯穿于建筑的全生命周期，所以对建筑钢结构企业来说，不管是生产车间还是施工现场，对 HYPERLINK /yjbg/moref15f15f62ff1.html 环保措施与管理的要求都大大加强，对行业特有的噪声、粉尘、能耗、污水、垃圾等问题必然会有更加严苛的要求，这毫无疑问会加大企业的管控难度与经营成本。本行业的大部分企业在施工现场管理方面本就是短板(中国建筑业协会优秀项目管理成果奖已评选了6届，除了由大型国有建筑企业转为钢结构企业的企业略有斩获外，其他企业鲜有获奖的)，低碳施工管理的要求

12、肯定会成为企业新的课题、难题。要实现绿色施工、绿色建造，行业企业必须进一步提高绿色施工管理水平，强 HYPERLINK /yjbg/moref15f16f64ff1.html 化工程实施全过程控制，必须加快推进施工方式、施工技术变革以项目为依托研发低碳建造工艺、方法。2、绿色建筑要求建筑钢结构企业必须转变发展模式，实现转型升级一是把传统的作业模式向工业化生产转变。坚持以市场为导向、企业自身为主体，联合高等院校、科研单位，以标准化建筑构、配件产品为核心，以专业化、工厂化生产和市场化为组织模式，倡导人文、科技、绿色的发展理念，推进行业深层次的工业化革命。二是做好产品转型。促进产业不断优化升级，生产

13、出符合“绿色建筑标准等级高、工业化生产程度高、现场装配化率高”的全生命周期的绿色建筑标准的产品。三是行业全产业链要全部“绿色”。企业要通过建筑设计、工程管理的一体化服务，更好地引领市场需求，推动企业顺应绿色建筑的发展趋势，真正建造绿色、环保、低碳的钢结构建筑系统集成产品。五、住宅产业化与行业的发展住宅产业化是1910年由欧洲人最先提出来的，随着建筑工业化的发展，三四十年前西方国家的住宅产业化达到了较高的水平。20世纪90年代，英国的建筑领域掀起了一场生产方式的革命，形成了从设计、制作到供应的成套技术和有效供应链，轻钢结构的装配式住宅及单元式建筑得到了较快发展;日本从 HYPERLINK /yj

14、bg/moref15f14f54ff1.html 建材生产工业化开始，逐步发展到建筑物的全面工业化，20世纪70年代是日本住宅产业化的成熟期，造就了一大批成功的大企业集团。我国钢结构住宅的研究应用已有20多年历史，从最初的引进钢结构住宅，到逐步自主开发建材、部品，再到自主建造整栋住宅，进步很大，但与发达国家比仍有不小的差距，行业整体水平还非常低我国年均竣工钢结构住宅面积仅为美国和日本的1/5左右。我们必须加倍努力，尽快突破行业发展的瓶颈六、我国钢结构住宅的主要瓶颈 1、建造成本钢结构住宅的成本高于钢筋混凝土住宅(与钢筋混凝土结构和木结构住宅比，除主材价格较高外，保温、防火、隔热、降温、降噪、防

15、腐等成本也比较高)。2、技术规范相关的规范标准仍待完善，节点处理技术仍不成熟，如解决隔音、热桥、漏雨、振动等的技术。3、产品研发关键是“三板”体系。“三板”指外墙板、内墙板和楼板，是住宅产业化的标志与核心，要求做到“质量轻、强度高、保温隔热性能优、安装方便、造价 HYPERLINK /yjbg/moref15f18f72ff1.html 经济、经久耐用”。但“三板”体系不像主体钢结构有成熟的理论体系、规范标准和有影响的研究成果，多是对国外一些成果的引进和抄袭。尽管研究了很长时间，也申报了许多专利，但设计标准、施工标准还很不完善，至今也没有出现在国内外有影响力的研究成果和重大突破。4、产业联盟

16、企业各自为政，技术和信息交流不畅，研发与推广缺乏统一的组织，标准化、模块化水平不高;产品各异，通用性不强，制约了行业良性发展，使本行业在市场上处于接纳度不高的尴尬境地。七、关于节能建材产品的评价认定制度目前我国对于建筑节能工程和节能建材产品的认定工作，主要在地方政府层面。根据节能建材及其系统的实践，一些地方政府已经颁布了有关材料和系统的管理条例，例如一些省市禁止使用胶粉聚苯颗粒保温材料及系统。形成这些政策所付出的代价是很高的。对于工程实践已经证明的先进节能建材和系统，缺乏跨地区认可机制，换句话说，缺乏在全国行业层面的认定和协调机制。例如，在某省市得到推广应用的先进材料系统能否得到其他省市的认可

17、，怎样避免企业在相同条件的不同省市进行不必要的重复测试。这些问题的解决对于加快推广先进适用节能建材产品和技术非常重要。设想如果在住房和城乡建设部的指导下，由指定的机构负责协调全国各省市对节能建材及其系统的认定工作，建立相同的评价指标体系和互相认可的认证检测机构，建立先进适用技术和产品在不同省市地区之间互相认可的协同机制，将有效促进先进成果转化和淘汰落后的工作。例如住房和城乡建设部科技发展促进中心可以接受政府主管部门的委托，开展节能建材及其系统的认定工作，协调各个省市的节能建材在建筑工程中的推广应用。五、结束语 钢材虽然是不燃烧体，但就其自身耐火性能来讲，远低于砖石和钢筋混凝土，钢结构建筑的耐火性能差。因此，针对钢结构建筑消防安全方面存在的耐火等级先天较低的情况，应鼓励摸索研究钢结构防火保护新措施，研究耐火性能好、时效长、粘结力高的钢结构防火材料以及金属、非金属钢结构复合防火材料，积极应用建筑耐火钢，进一步提高钢结构建筑的耐火性能。绿色建筑，是未来世界建筑业的发展方向，中国与世界建筑业的节能减排任务艰巨。钢结构虽有其独特的优势，但节能减排也任重道远。如何评价和考虑钢的可再生、可循环性在节能减排中的作用仍是学术上和政策上的重要课题。参考文献