對鋼結構工業建筑設計的研究

張華杰

（西華大學，611700）

對鋼結構工業建筑設計的研究

張華杰

（西華大學，611700）

輕鋼結構建筑用料簡單，工期短、成本低、環境適應力強，對于我國大部分地區都可以進行施工，所以在我國工業建筑的發展歷程中，占有重要地位。本文作者結合鋼結構工業建筑的結構、選材和設計現狀，對輕型鋼結構工業建筑設計研究作了闡述。

鋼結構；工業建筑；施工設計；鋼材料；

前言：我國的工業在不斷發展，相對應的工業建筑發展也進入到一個新的時期。傳統的工業建筑中，建筑物報廢之后會遺留下大量的建筑垃圾和工業廢棄物。其處理給地方政府帶來了巨大的壓力。而且，工業建筑作為生產資本的一種，已經完全擺脫了一般建筑物的設計標準，有著獨特的使命和任務。為了改變傳統的工業建筑帶來的資源消耗和環境壓力，我國建筑業開始了鋼結構工業建筑的探索，隨著建筑經驗累積，已經取得了不小的進步。

一、鋼結構工業建筑的設計特點

鋼結構工業建筑相對于傳統建筑，要考慮的地方有了一定的延伸和拓展，設計起來需要從另一種思路來進行考慮。

1.1 建筑安全性

鋼結構普工業建筑的主要用途大部分是用于廠房，作為存放工業設備和工業生產的主要場地，在進行設計的時候，建筑的安全性是設計者要考慮的首要因素，安全要素包含：防火、防腐、抗震、防風、避雷、抗爆等方面。結合工業生產和鋼結構的特性，建筑物的拉伸和承重是所有建筑材料中最強的。作者認為，鋼結構工業建筑的重點安全設計是在防火上。設計師在設計中要根據建筑物的用途、工業生產的流程、所使用的原材料和成品特性為建筑物做好防火等級預算，在特殊部分進行材料的防火處理。根據《建筑設計防火規范 GBJ16-87》的要求，在建筑物鋼構件上涂刷不同厚度等級的薄涂型防火涂料；在需要設計防火墻的位置設計防火隔墻；在建筑物辦公地點設計可以防火隔煙的夾層樓板，加強通風消防的路線設計等。幫助工業建筑提升消防安全等級，提高安全性。

1.2 建筑中的光、熱環境

根據《建筑采光設計標準GB/T 50033-2001》的要求，鋼結構工業建筑要根據建筑物的工業行業確保必須的光環境。做好光環境設計不僅可以節能，還可以提高生產的安全性。所以，設計師要在結合建筑物進深的基礎上，充分利用屋頂，做好自然采光設計，提高采光的亮度和均勻度，在做好屋頂防雨的基礎上，增加采光和通風渠道的規劃。保證建筑物內部的光熱控制，提高建筑物使用的舒適性。

1.3 成本控制

鋼結構工業建筑最大的優勢在于其成本的可控性。所以鋼結構建筑物的設計方案要充分考慮到企業的選址，地形地勢和整體規劃，控制單體的規模，最大化的提高鋼材料地利用率，在空間規劃和造型設計上下功夫，如：合理使用夾心板，提高檁距、減少用鋼量等。在保證建筑物基本要求的前提下，幫助甲方節省建筑成本，提高土地資源的利用率。

二、鋼結構工業建筑的結構設計

2.1 整體結構設計

2.2.1 縱向錯列

鋼結構工業建筑中的局部錯列是設計中常見的設計方式，主要原因是為了應對企業不同高度的設備而采取的特殊設計，或者根據工廠的辦公和生產需要而進行的空間錯列設計。使用這種設計方式，可以有效的區分建筑內部的功能分區，安裝大型設備，而且縱向錯列還有提高建筑物的采光與通風、凸顯外形特征、提高企業形象等作用。

2.2.2 線狀軌跡錯列

有些鋼結構工業建筑從整體來看表現出塊狀或者錯列的軌跡呈線狀的特點，這種結構設計方式叫做線狀軌跡錯列設計。使用這種設計方式，可以有效的利用地形，化零為整，提升建筑物的整體性和使用效率。而且建筑也可以從多角度進行觀看，提高了建筑物的美感。

2.2.3 橫向錯列

橫向錯列屬于新型的設計結構，在鋼結構工業建筑中，橫向錯列大多實現在集裝箱式的橫向多層建筑物中。建筑物在承重柱的支撐下逐層橫向延展連接，有效的利用了工程的空間資源。在實際設計中，主要是由單個箱體自成功能或在內部相互連通成為大空間，有效的溝通了建筑物的高層辦公區，實現了兩個不同的建筑物之間的高層連接，減少了直線距離，提高了辦公效率。

2.2.4 懸挑結構設計

在現代工業生產，室內外空間的利用同樣重要，在一些特殊的工廠中，產品的部分生產是在室外進行的，這樣有利于產品的裝車和物流，對此，設計師利用鋼結構的延展特性，設計出了一種懸挑結構，屋面和屋頂結果可以向外擴展出巨大的空間，用于下部的遮風擋雨，而且，還可以用作企業的集會場所，體現了設計功能的多樣化趨勢。

2.2 墻體材料設計

對于鋼結構廠區的墻體結構，出于成本和安全考慮，設計師們喜歡使用彩色鋼壓板作為墻面材料。根據鋼壓板的波形肌理可以分為三種，分別是：波紋形板、U型板和梯形(V形)板，強度依次遞增。根據建筑物的需要，可以選擇不同的鋪設方式，縱向、橫向和組合鋪設都有其優點。

除此之外，為了追求美觀和整潔，還可以使用金屬幕墻和玻璃立面等材料作為墻體結構。鋁合金板和鈦型板等金屬板經過冷彎、輥壓加工，成為工業建筑墻體的重要材料。有著比其他金屬更強的防腐、導熱和防火功能，而且，金屬幕墻不容易受到大的破壞，擁有折舊價值，能實現企業資產的“保值”。

玻璃幕墻也是鋼結構工業建筑的墻體材料之一，但是由于其成本高昂，更多的是在民用建筑中。但是在西方，部分工廠利用玻璃幕墻，實現了吸收太陽能、傳導光線等功能，從長期來看，這種清潔能源降低了企業的辦公和生產成本和環保成本，有著廣大的發展前景。但現在來看，還不具備大規模推廣的經濟和技術條件。

2.3 功能結構設計

作為工業建筑物，建筑物的功能要有著突出的工業特色，比如設計師要更加注重建筑物的排水、通風、采光等基礎功能的設計，尤其是通風功能。封閉式生產環境會造成大量的蒸汽、煙塵、和有毒氣體，而且火災也會產生令人窒息的氣體，如果沒有良好的通風設計和設備，這些問題會嚴重威脅工人的身體健康狀況。

此外鋼結構建筑物的主要優勢之一就是利用現代建筑材料完成主體建筑的建設任務。因此在功能結構的設計上，還要考慮到使用者使用過程中的結構變更問題。因此可以再主承重支架固定的基礎上完成部分活動支架的靈活性設計。便于使用者后期的各種功能變更，提高建筑物的使用效率。

總結： 總而言之，隨著鋼結構工業建筑的不斷發展，新型鋼結構的適用范圍和建筑設計理念已經成為相關領域研究的熱門課題。所以，我們要不斷加強熟悉和研究鋼材的物理和化學特性，完善工業建筑的設計方案，減少和避免各類事故和隱患的存在，推動我國鋼結構工業建筑設計能力的前進。

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

[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] 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）

TU7

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1007-6344（2016）02-0098-01

張華杰-男-1995.5-四川-西華大學-本科-土木工程