淺談輕鋼結構工業建筑設計

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摘要：隨著國民經濟的發展，城市建設得到了大力發展，輕鋼結構因為具有經濟效益好，施工周期短，適用范圍廣等特點，在工業建筑中得到了廣泛的應用，本文主要是對工業建筑中輕鋼結構的選型，建筑材料的選擇和節點的構造設計做了分析，以供同仁參考！

關鍵詞：輕鋼結構；工業建筑；節點；設計

一、結構選型

工業建筑中的輕鋼結構首先應根據生產工藝和設備的要求選擇適用、經濟的柱距和跨度。在滿足生產工藝和設備安裝要求的前提下，結合建筑造型設計，就一般項目而言經濟跨度為24m、36m。對特定要求的工業建筑（同一跨度、吊車噸位相同、高度相同、使用荷載相同及所處環境相同）隨著柱距的增大總用鋼量先是減少而后增加這說明存在最優柱距，主要原因是隨著柱距的增大，作為整個廠房結構的“用鋼大戶”剛架的用鋼量所占比例逐漸下降，并隨柱距的增大降幅趨于平緩；而次結構用鋼比率卻隨柱距的增大而上升，當柱距較大時其用鋼量占了主要地位。結合近幾年的經驗，一般來說經濟柱距無吊車時為8～9m，有吊車時為6～8m。當然最優柱距受跨度、吊車、層高、使用荷載、所處環境不同以及蒙皮效應、空間協同作用等等的影響而有所不同。

二、建筑材料的選擇和節點構造的設計

建筑材料的選擇和節點構造的設計，直接關系到輕鋼結構工業建筑安全、適用、經濟、美觀等。

（1）適用

輕鋼結構工業建筑的適用性首先在空間上要滿足生產工藝的需求，然后要在室內物理環境上滿足生產人員的勞動安全和職業衛生的要求。空間設計往往能得到重視，而室內物理環境的質量常有不盡人意的地方。主要表現在光環境、熱環境、聲環境幾個方面：光環境。輕鋼結構工業建筑對于室內的采光要求很高，一方面是節約室內照明，一方面是可以保證生產的安全。一般輕鋼結構工業建筑進深都大，側面采光只能解決靠近外墻的一小塊區域的采光問題，絕大部分的區域需靠屋面采光。采光材料的選擇應與采光要求和其它圍護構件的耐久年性相適應，采光材料一般為玻璃纖維聚酯（FRP）采光板和聚碳酸酯（PC）采光板。熱環境。輕鋼結構工業建筑室內熱環境的控制主要通過保溫隔熱和通風來調節。保溫隔熱可以采用特殊的隔熱材料來實現，通風可以在靠屋脊的位置安裝通風器。聲環境。輕鋼結構工業建筑室內噪聲來源主要為空氣噪聲、振動噪聲及雨水撞擊聲。對于空氣噪聲若采用50厚的巖棉夾芯板可隔聲降噪約29dB（A），內襯面料采用穿孔材料平均吸音系數SAC=0.85；對于雨水撞擊聲若采用50厚的巖棉加底襯材料強力聚丙烯膜可降噪約19dB（A）；對于振動噪聲主要采取阻斷振源的辦法，除了設備自身采取減振措施外，在振源與主體鋼結構間設隔振溝，在安裝時盡量避免彩鋼板之間的剛性連接而形成“聲橋”。

（2）安全

輕鋼結構工業建筑安全包含防火、防腐、抗震、抗風、防雷及防爆等方面，本文結合筆者自身的結構專業知識，談一談輕鋼結構工業建筑防火設計。

輕鋼結構工業建筑設計非常重要的第一步是根據生產工藝、原料和產品的性質特點及其在整體中所占面積比例，確定該工業建筑的火災危險性；并結合工程規模確定建筑耐火等級。需要注意的是多（單）層丁、戊類廠（庫）房采用輕鋼結構時是可以不做防火保護的（使用甲、乙、丙類液體或可燃氣體的部位除外，且屋面為不上人屋面），這樣能節約造價10%～20%。對于其它需做防火處理的鋼構件在輕鋼結構工業建筑中一般采取刷薄涂型防火涂料。隨著防火涂料工業的發展，新型薄涂型防火涂料不斷出現；一般新型薄涂型防火涂料的厚度與耐火極限的對應關系如下：0.5厚為0.5h、1.5厚為1.5h、2.0厚為2.0h、2.6厚為2.5h。所有鋼構構件的耐火極限均應滿足《建筑設計防火規范GBJ16-87》（2006年版，以下簡稱《建規》）的要求。所用防火涂料的各項性能指標均須符合《鋼結構防火涂料應用技術規范CECS24：90》的要求，并嚴格按其要求施工；每遍刷涂厚度宜為0.2～0.3mm，每次刷涂時應待上一道涂膜干透后進行，露天作業時不得在雨天進行。輕鋼結構工業建筑（除甲、乙類外）一般規模都較大，往往在廠房中附設有倉庫和辦公用房，并設有夾層；大多數為綜合性廠房，需分為多個防火分區。在設計和施工中鋼結構構件的防火問題一般會得到重視，而建筑物中水平和垂直方向防火分隔構件的完整性往往會被忽視。

比如說工業建筑中常見的防火隔墻，筆者在施工圖紙校對和多數工程的竣工驗收中經常能看到內隔墻與外墻屋蓋間的空縫沒有采取有效的封堵措施，防火隔墻特別是封閉樓梯間和疏散通道隔墻起不到應有的防火、隔煙作用。封堵材料可采用鋼板刷防火涂料或防火板，耐火極限應根據該防火隔墻上的防火門窗的要求來確定；構件間的縫隙應滿嵌防火密封膠。

（3）經濟

輕鋼結構工業建筑經濟的控制，最根本的在于建筑方案的優化設計。應根據企業的要求和生產的特點在包括項目的選址、總圖位置的規劃、單體規模的控制、建筑耐久年限和耐火等級的確定、防火分區的劃分、建筑造型設計和建筑材料的選擇等方面狠下工夫。除了結構上多方案比較得出最優的斷面和柱距外，應結合建筑保溫隔熱、美觀等要求選擇強度高的夾心板，適當增大檁距減少用鋼量；配合建筑、水、電、暖通、工藝等專業的要求適當增加吊掛荷載（盡可能均布），有利于降低用鋼量；盡量采用定型的產品，減少異型構件帶來的造價增加；盡量考慮壓型鋼板等構件的模數尺寸，減少材料損耗。對于裝飾性等方面要求低的建筑，墻面板選用低波壓型彩鋼板，屋面板選用低波壓型鍍鋅板，保溫隔熱材料可選用低容重的巖棉或玻璃棉，底（內）襯材料選用加筋鋁箔。總之要根據業主和建筑功能要求，在滿足規范要求的前提下，盡可能經濟、可靠的方案、材料和構造。

（4）美觀

輕鋼結構工業建筑的特點是體量大、水平方向長、形體簡潔，建筑構件類型少、規格統一，表觀質感好；其整體外觀上應是簡潔、精致、現代的風格。因此輕鋼結構工業建筑造型的設計應根據其自身的特點，比如說外墻板：高（低）波壓型彩鋼板、弧形彩鋼板、小型彩鋼豎直安裝平板、大型氟碳涂層水平安裝夾芯平板等的材質變化、光影效果和線條對比形成的韻律感；構架：少量適宜的構架，如網架或點支玻璃雨棚、裝飾性強的檢修鋼梯、避雷針，企業名稱字牌等能起到畫龍點睛的作用；

三、總結

在輕鋼結構工業建筑設計的過程中，我們應嚴格按照和采用相關的設計標準，同時隨著輕鋼結構設計技術的日趨成熟，設計師也要緊跟時代步伐，堅持與時俱進。只有這樣，才能設計出結構合理，經濟環保的輕鋼結構工業建筑，滿足經濟建設發展的要求。

參考文獻：

[1]《建筑設計防火規范》GB50016-2006

[2]徐永春，鄭榮躍，宋曉剛.輕鋼結構設計[M].吉林：吉林科學技術出版社，2005.

[3]張國榮.鋼結構建筑設計的構思及其穩定性問題分析.建材發展導向[J]，2011（11）.