钢结构在建筑物智能节能的应用

王坤

摘 要：由于钢结构建筑属于绿色建筑的典型代表，近年来日益受到人们的欢迎，使得钢结构在建筑施工过程中得到了广泛的应用和推广。本文从钢结构在建筑施工过程中的特点出发，对钢结构建筑节能中存在的问题进行详细的分析和研究，并提出有效的节能应用技术，从而提高钢结构在建筑物中的节能效果。

关键词：钢结构；建筑物；智能；节能；应用

随着科学技术的发展，大量新型钢结构材料不断涌现，钢结构的施工技术也不断提高，从而使得钢结构建筑体系在建筑中的应用日益广泛，但由于钢结构建筑体系起步较晚，其建筑设计、施工技术以及运行维护等方面仍存在着较多不足。因此，在施工过程中必须要对钢结构体系进行科学合理的利用，提高建筑物的智能节能效果，为人们提供安全的生活环境。

1 钢结构建筑体系在建筑施工中的特点

在建筑物施工过程中，对钢结构建筑体系进行科学合理的利用，不仅能够提高建筑物的智能节能效果，还具备如下优点：（1）如果在轻钢结构建筑物的外墙和屋面中添加保温材料，建筑物能够起到良好的保温作用；（2）轻钢结构的建筑物还能够还很好的起到防火作用[1]；（3）在轻钢结构建筑物的内外墙中填充玻璃棉，可对声音等进行很好的隔离，减少噪音。

2 智能节能建筑物建设过程中钢结构应用存在的问题

2.1 热桥

在智能节能建筑建设过程中应用钢结构最常见的问题是热桥现象。热桥是指建筑施工过程中由于构件之间的连接不畅以及局部材料传热系数大于建筑物周围材料的传热系数，使得建筑物热量在散播的过程中不够均匀，出现局部热量过大的现象[2]。钢结构本身具备很强的热导率，是混凝体的35倍，故在建筑物的钢制梁柱部位会产生热桥现象。

2.2 耐火性较差

钢结构虽具有良好的耐热性，但其耐火性较差。在建筑施工过程中，虽然钢材属于非燃烧体，但钢材遇到570°F-750°F之间的高温时，其弹性模量以及强度就会不断降低，如遇到930°F的高温，钢材的静态平衡稳定性就将失去，如果温度达到1100°F，钢结构就会瞬间崩塌[3]。因此，如钢结构建筑物发生火灾，将会出现软化、变形等现象，钢结构的强度也会不断下降，主要是因为火灾的温度在1470°F-1830°F之间。

2.3 隔音效果差

由于钢结构建筑自身的重量较轻，且存在较多的空腔，其墙体不能作为承重结构，所以在建筑施工过程中，为减轻建筑物整体结构的荷载，会采用大量的轻质墙体。轻质墙体的使用，虽能够减轻建筑物整体负荷，但其隔音效果相对较差，降低了居住的舒适度。

3 提高钢结构建筑节能效果的应用技术

3.1 梁柱节能技术

钢梁柱是钢结构建筑最为主要的框架构件，一般情况下最常见的钢梁柱为H型钢柱、空心方钢管柱和钢管混凝土柱。在建筑物建设过程中不同钢梁柱的使用，其传热路径存在一定的差异，因此节能技术也不一样。在建筑物建设过程中，钢柱是被墙体所包围，且在钢柱的裸露部分设置了外保温，同时在钢柱体的内部设置一道保温层，从而有效提高建筑物的防火能力以及隔音保温能力。在钢梁柱节能设计过程中，多数使用蜂窝构件——为一种空腹构件，主要由普通H型钢加工焊接而成，其充分利用钢结构的构建特点，在建筑物施工过程中不需在钢结构柱体中添加保温层，就能起到很好的节能效果。

3.2 阳台挑梁节能技术

如今钢结构建筑的阳台设计与传统钢筋混凝土建筑一样，都是在施工过程中采用悬挑板。但钢结构建筑楼板在施工过程中一般是采用压型钢板和混凝土组合楼板，在布置过程中由于改变了钢柱室内温度场的分布，使得建筑物出现了热桥现象。因此在阳台挑梁钢柱设计过程中，必须要对柱体的外保温厚度、挑梁外包长度或者挑梁保温厚度三者之一进行改变，从而改变挑梁温度场的分布，提高建筑物的节能效果。

3.3 外窗节能技术

在智能节能建筑物建设过程中，钢结构外窗主要起采光、通风和隔断作用。由于门窗占建筑物结构面积的30%，但其能量消耗占建筑物结构的50%，同时外窗厚度要远超过墙体，所以必须采取合理方法提高钢结构建筑物外窗的保温性能。一是提高钢结构建筑物外窗的热阻，该方法主要是对外窗材料进行改善，以提高外窗保温隔热性能，一般情况下是使用新型节能玻璃材料和新型节能窗框材料。二是提高外窗的气密性，在钢结构建筑物中外窗的节能效果与气密性联系紧密，影响外窗气密性的主要因素有窗户的开关方式、密封材料的性能等，其中窗户的开关方式影响最大，故必须选择正确的开关方式，同时将门窗与窗框之间的缝隙用材料填充，以提高外窗的气密性。

3.4 物联网技术

物联网技术也就是将物与物相连的网络，是信息时代以及工业时代的产物，其将传感技术、信息通信技术以及控制技术进行了有效结合，把物品和基础设施通过不同的传感器与互联网相连接，实现数据通信，从而对物品进行识别、定位和监管。在钢结构智能节能建筑物建设过程中，应用物联网技术，不仅可对新能源进行合理利用，还可对建筑物中的温室气体进行有效排放，最大程度提高节能效果。如在建筑物中安装中央空调以及地暖设施，并对其进行有效设置，通过中央空调可对建筑物的热桥现象进行有效改善，而地暖设施则可起到保温作用，由此可见，在钢结构建筑物建设过程中应用物联网技术是非常重要的。

4 结语

综上所述，在智能节能建筑物建设过程中应用钢结构建筑体系，虽能够起到节能作用，但由于钢结构建筑体系起步较晚，在建筑物建设过程中应用钢结构建筑体系仍存在较多的问题，因此施工单位需要采取合理的应用技术，对相关问题进行有效解决，从而提高建筑物的节能效果。

参考文献：

[1]李望河，方有珍.钢结构在建筑物改造中的应用事例分析[J].四川建筑科学研究，2006（06）.

[2]赵俊.钢结构建筑围护结构节能效果虚拟优化方法[J].武汉理工大学，2014（04）.

[3]王恒华，施红军，俞广东，穆保岗.钢结构在建筑物加固与改造工程中的应用[J].钢结构，2001（10）.endprint