摘要：在分析了钢结构住宅建筑面临的发展趋势后，对夏热冬冷地区高层住宅建筑钢柱保温节能设计要点进行了认真分析研究，最后对一种钢结构高层住宅建筑阳台挑梁保温节能设计方案的优点及其应用效果进行了详细归纳总结。
关键词：高层楼宇 钢结构体 保温层 节能设计 挑梁设计
钢结构住宅是高层楼宇住宅建筑的一个重要分支，与木制结构、砖混结构、以及钢筋混凝土结构等同为住宅建筑的重要组成功能单元。随着建筑节能步伐的不断加快，钢结构节能住宅已成为住宅建筑结构研究的一个热点。钢结构保温节能住宅是指在建筑结构体设计时，用钢材来构筑建筑物的柱、梁、析架等结构，通过各结构体相互牵连形成一个以钢材为原料的主体承重结构，并用环保、轻质、节能等新兴材料作其它围护结构与隔墙的居住类节能环保建筑。钢结构保温节能住宅建筑在设计过程中，必须满足当地民用建筑节能设计标准或国家相关规范要求，其节能效果必须达到65%及以上水平。因此，对高层楼宇建筑钢结构体保温设计要点进行详细分析研究，在满足钢结构住宅建筑相关节能要求的基础上，通过设计方案的优化，获得最优钢结构住宅保温设计方案就显得十分必要[1]。
1 钢结构住宅建筑面临的发展趋势
从高层楼宇建筑发展趋势来看，钢结构节能住宅必将是建筑发展的主要方向，也就是说钢结构节能住宅必将走上一条节能环保、标准化、产业化的道路。钢结构节能住宅相对于传统的建筑结构体及建造方式，具备设计科学合理、施工简单便捷、环境保护性强、管理有序、成本控制性较优越等优点。人们对智能化家居住宅建筑的需求，钢结构体系可以提供较大的安装操作空间，有效避免传统建筑结构体内部空间不足、管线布置复杂等弊端。可持续发展的钢结构节能住宅将在住宅建筑发展过程中，不断融入更多的新能源技术和智能化设施设备，不仅可以有效提高住宅家居综合舒适度、满意度，同时还可以在设计中，将各种节能技术措施充分运用到工程实际中，进一步提高钢结构住宅的综合节能效果[2]。
2 夏热冬冷地区高层住宅建筑钢柱保温节能设计要点
工程中常见的钢结构节能住宅的柱体形式主要包括H型钢、方钢管、方钢管混凝土三大类，文中将对H型钢柱和方钢管混凝土钢柱的节能设计进行分析。
2.1 H型钢柱外保温设计。
在进行钢结构外保温结构的节能设计过程中，由于目前尚无详细具体的关于保温层厚度做法的规范标准，因此，在钢结构体外保温层厚度设计过程中，通常采用2-3公分厚的保温层。但对于不同节能建筑工程而言，应该根据工程建设不同节能目标要求，适当设计保温层厚度。对于H型钢柱体而言，在绝大部分情况下是不需要采取任何保温处理措施，但设计过程中，在考虑到钢结构体实际运行条件时，即使不在钢柱上设计对应的保温层，也会要求在钢柱内外涂对应的防火涂料、饰面砂浆等材料，这类材料齐热导系统通常要比钢材低很多，在一定程度上也能起到保温作用效果。为了达到节能设计的目的，在进行H型钢结构体设计时，对于不结露的钢柱而言，一般尺寸不需进行保温设计，但对于有特殊节能要求的钢柱时，如节能目标为65%时，应归整个钢结构体进行系统分析并设计出热桥保温结构。在对H型钢柱进行节能设计时，除了要满足钢柱基本力学性能要求，还应充分分析钢结构体内部关系，通过减少腹板厚度、增大腹板厚度等设计方案，以提高钢结构体的综合节能效果。通过大量文献资料和实际工作经验表明：翼缘板设计厚度对整个钢结构体的节能效果影响不是很大[3]。
2.2 方钢管混凝土柱节能设计。
从钢结构体构造特点来看，影响方钢管柱节能保温性能的参数主要为柱宽、柱壁厚度、以及混凝土墙体厚度。对于方钢管柱体而言，方钢管混凝土柱的保温性较其它钢结构体较差，为了达到节能目的，应该对保温层的厚度进行详细分析计算，工程中常用的保温层厚度设计经验公式为：
D=λ(86-0.1b+2t)
式中：b为柱宽；t为柱壁厚度；λ为保温材料导热系数。
利用上式计算公式获得对应的设计保温层厚度可以保证在夏热冬冷地区的楼宇建筑的方钢管混凝土柱在冬季室内不会出现结露现象。
在工程实际设计过程中，要以冬季室内不结露为钢结构体保温层设计控制调节，从而设计出优化节能的钢结构体。
3 钢结构高层住宅建筑阳台挑梁保温节能设计要点
在工程实际应用中发现，单独加厚钢柱体外保温层厚度，来获得减小梁柱间局部热桥的方案在经济性方面效果不佳，因此需要对原阳台结构方案进行保温优化设计。
该节能设计方案一方面适当加厚了钢结构柱体的外保温层厚度，提高了钢结构体节能水平；另一方面在沿阳台挑梁根部向外延伸部位外包了一层长度为L、厚度为t2的保温层，通过两者保温层间的有机结合，达到了控制阳台挑梁节点热桥效果。该方案是在综合考虑钢结构的热工性能和经济性能等因素条件下，形成的一种科学合理的柱与阳台挑梁节点节能设计结构，有效解决了钢结构住宅建筑常用压型钢板-混凝土组合楼板容易产生的热桥效应问题，是一种优越的节能构造。
4 结束语
对于钢结构节能住宅结构设计过程中，设计人员应结合先进的技术措施，积极探索民用钢结构住宅建筑设计的新方案、新思路、新手段，不仅要在设计理念上贯彻钢结构住宅节能、环保等要求，向绿色节能建筑钢结构设计靠拢；同时还要在设计方案上实现节能优化设计，积极吸纳国内外先进的钢结构节能设计方案措施，从初步设计到施工图设计各阶段中，严格遵循统一规范标准和技术措施，并严格实现全过程监督管理，从而获得设计、业主、施工单位等各方均满意的钢结构节能住宅设计结果。
参考文献
[1] John H.Hacker，Julie A.Gorges.住宅钢结构设计与施工[M].北京：机械工业出版社，2008
[2] 韩林海，杨有福.现代钢管混凝土结构技术[M].北京:中国建筑_皿业出版社，2004
[3] 王宛宇子.高层外墙外保温防火措施[J].劳动保护，2011，（02）：110-111