工業建筑輕鋼結構設計問題探討

董紅英

【摘要】當前，由于輕鋼結構的工業建筑具有十分強烈的優勢，不僅施工周期較短，而且具有良好的經濟效益，尤其是較為廣泛的適應性，在現代工業建筑工程中得到了廣泛的應用。而為了確保工程質量，就必須切實加強對其的設計。本文正是基于這一背景，首先對輕鋼結構的工業建筑的特點進行了分析；其次就輕鋼結構的工業建筑在設計中應注意的問題進行了分析；最后就全文進行了總結。旨在與同行加強業務之間的交流，以更好地提高輕鋼結構工業建筑的設計水平，夯實工程質量。

【關鍵詞】輕鋼結構；工業建筑；設計

在輕鋼結構的工業建筑設計中，由于其與一般工業建筑結構的設計有著一定的區別，所以作為設計人員必須對此類建筑的特點有一個基本的認識，并在結構選型和材料選擇、構造設計等設計問題方面著力，才能強化設計成效，并為此而不懈努力。

1.特點分析

從當前來看，常見的輕鋼結構的工業建筑的結構形式主要由單跨、多跨實腹式和截面門式的鋼結構承重體系，也有的采取鋼混框架與輕鋼屋蓋的組合結構。其圍護材料以夾芯板和壓型鋼板，在板材連接過程中，其主要采取搭接或咬邊以及卡扣等方式連接板材。在實際工程中具有的特點如下：

一是工期短，造價低。由于輕鋼結構的工業建筑建設施工所需的構件均在工程制作和拼接安裝，所以小規模的工業廠房一般1到2個月就能完成，但是采取鋼混結構就需要花費0.5到1年，因此工期只是普通工程的1/6，正是由于工期較短，所以造價就會降低，雖然結構面積小，但是能增加使用面積。由于輕鋼結構的工業建筑在含鋼量方面遠遠低于鋼混結構的含鋼量，一般低于10%到20%之間，這就會降低10%到30%的造價。例如24米到48米為一跨的工業廠房和倉庫，若不設置吊車，那么每平方的含鋼量只有40到50千克，而所設置的吊車為五噸以下的吊車梁時，那么其每平方的含鋼量也只有50到60千克一旦投資決策，就能在短期內將其使用，不僅能在最短的時間內取得投資效益，而且還能降低企業的資金壓力。

二是具有較廣的適應性。工業建筑采用輕鋼結構時，不僅能在軟基中使用，而且還能用于大跨度建筑的建設。例如生產產房、倉庫、飛機庫、展覽館和集貿超市等；加上跨度大，所以在內部布置時較為靈活，而且能滿足重復使用、緊急使用、臨時使用等使用要求所需的工程，對施工場地的限制較小，對缺水地區尤為明顯。加上具有良好的抗震性能，這主要得益于其柔性的結構，所以結構的自重往往較輕，能有效的減少地震對其帶來的影響。此外，還能拆卸和搬遷，拆卸時間短，損失小，尤其是能夠干式施工和減少能耗和減少對環境的污染，即便是使用年限有限，但是年限到期之后能大量的回收[1]。

2.設計問題分析

通過上述分析，我們對當前輕鋼結構工業建筑的特點有了一定的認識，那么為了確保工程質量，就必須切實加強輕鋼結構設計，在實際設計工作中，需要注意的問題較多，具體來說，主要有以下幾點：

2.1輕鋼結構工業建筑結構選型設計方面的問題探討

一是輕鋼結構的工業建筑結構選型設計，應緊密結合生產設備和施工工藝的需要，對柱距與跨度進行科學合理的確定，并在確保符合生產設備安裝和施工工藝實施的條件下，對建筑的造型進行設計，所以常見的此類建筑的跨度應為24米和36米。

二是在特殊情況下，例如同一跨度、相同高度、相同吊車噸位、相同荷載、相同環境等。由于柱距增大，在減少總用鋼量的基礎上增加了總的用鋼量，究其根源，由于增大了柱距，那么廠房結構在鋼架剛面的用鋼量所占的比例就會下降，而柱距不斷的增大，用鋼量所占的比例降幅就會逐漸平穩，從而增大次結構的用鋼量，尤其是柱距增大，次結構的用鋼量就會越大[2]。

2.2輕鋼結構工業建筑結構材料選擇與節點構造設計方面的問題探討

2.2.1安全方面的問題

由于輕鋼結構的工業建筑在安全方面的內容主要有防火防腐、抗震防雷、防爆抗風等。而防火又是最為重要的一環。所以在進行防火設計時，就應緊密結合生產工藝和產品的生產原材、產品的特點及其占整個面積的比例，對整個工業建筑火災危險性進行確定，從而根據工程規模的大小，對建筑的耐火等級進行確定。在確定耐火等級的基礎上，緊密結合工業建筑的實際針對性的對防火涂料的類型進行確定，一般以新型的薄涂型的防火材料應用最為廣泛，但是厚度和耐火極限之間的對應關系必須掌握。一般如下0.5厚是0.5h，1.0厚是1.0h，且所有鋼構件在耐火極限方面均應符合有關建筑防火設計規范，再嚴格按照設計的要求進行施工，才能確保設計的質量。所以一般每次涂刷的厚度應在0.2到0.3毫米之間，而且每次涂刷必須在上一次涂刷干燥之后才能進行，若為露天作業，就嚴禁在雨天施工。但是在實際設計中，經常會出現這樣或那樣的安全性問題，具體來說，主要有以下幾點：

一是在防火隔墻設置過程，由于現代工業建筑中一般沒有內隔墻。即便有內隔墻的數量也相對較少，但是所設置的內隔墻在防火要求方面較高，所以一旦在內隔墻和外墻以及屋蓋間的空縫不采取封堵的措施，勢必會導致防火和隔煙的性能被降低。為了其性能得到有效的發揮，在設計過程中必須結合實際針對性的進行封堵方案的確定，并結合確定的方案進行實踐，進行不斷的優化和完善，才能確保整個工業建筑結構的安全穩定性。但是就實際來看，往往沒有采取有效的豐富措施，導致防火隔墻的性能難以發揮。

二是在未出墻面的防火墻方面，首先應注意適用性的問題，由于適用的前提就是在符合生產工藝需要的基礎上，然后才是在室內的物理環境方面。雖然注重了空間設計，但是環境質量往往設計不到位。其次是在光環境方面，由于此類建筑對室內的光環境要求較高，不僅要確保安全生產，還要確保節能環保，所以室內光環境的質量要求往往需要負荷有關室內采光設計的標準。最后是在熱環境方面，此類建筑主要是利用保溫隔熱層以及通風對熱環境進行控制[3]。

2.2.2經濟方面的問題

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，有利于降低用鋼量[4]。

3.結語

綜上所述，在工業事業不斷發展的今天，工業建筑的建設規模已經遠超以往任何時代，而且輕鋼結構的工業建筑正在替代傳統的鋼混建筑。這主要得益于我國在這方面的大力投資和快速發展的工業市場所推進的，作為設計人員，必須切實在設計過程中掌握輕鋼結構特點，并結合特點，切實加強對其的設計，認真分析和總結在設計過程中可能遇到的問題，尤其是安全和經濟方面的問題，才能更好地確保整個輕鋼結構工業建筑的設計水平，從而更好地確保工程質量得到提升和優化，并為此而不懈的努力。

【參考文獻】

[1]宋祥.輕型鋼結構工業建筑設計研究[D].山東建筑大學，2012.

[2]易明峰.關于輕鋼結構工業建筑設計問題研究[J].中華民居，2011，09：116-117.

[3]崔芳，蘇敏.輕鋼結構工業建筑設計[J].城市建筑，2013，14：44.

[4]張衛東.輕鋼結構建筑設計施工問題探討[J].中國建筑金屬結構，2013，16：25.