工業建筑結構設計中輕型鋼的應用研究

董艷紅

摘要：本文從輕型鋼結構建筑的概念出發，對輕型鋼在工業建筑結構設計中的相關問題進行了深入探討，以供參考。

關鍵詞：工業建筑；結構設計；輕型鋼；應用

引言

輕型鋼結構具有良好的外部形象和合理受力的空間結構，同時還具備經濟性較好、安裝和拆卸方便、材料重復循環利用等優點，能夠充分滿足工業廠區建設的基本需求，進而有效應用在工業建筑領域。因此必須予以高度重視。

1.輕型鋼結構建筑概述

輕型鋼結構建筑經歷了實腹式單層輕型鋼結構面板建筑到后來的大型工業廠房的發展過程，現在給它賦予了具有更廣泛的內容和意義。體系中的輕不僅僅指的是建筑結構的輕，更重要的一個特點是體現在其經濟效益上，與傳統的建筑相比，輕型鋼結構建筑具有建造速度快，施工成本低的特點，從而大大提高了業主的經濟效益。在房屋建筑中，衡量該結構是否為輕型鋼結構建筑體系的標準有兩條，即f指標和t直標，在其他建筑結構形式中以f指標為主。

2.輕型鋼結構在工業建筑中的應用優勢

目前，工業建筑已經使用的材料已經離不開輕型鋼結構，輕型鋼具有諸多特點，抗震性強，具有持久性，綠色環保，同時還具有保溫的特點。但是使用輕型鋼結構要注意一個問題，就是盡量不要在大負荷的工業建筑之中使用。輕型鋼結構在應用中特點較為突出，主要有三種情況，第一，輕型鋼結構之所以能夠得以廣泛應用，這與它自身具有自重輕的特點是離不開的，輕型鋼結構在制作的過程中選取的是一種輕型焊接的H型鋼材，這就是輕型鋼具有自重輕的主要原因。第二，使用輕型鋼結構符合工業化建筑的具體要求。輕型鋼結構具有重量輕的特點，在工業建筑中操作簡單便利，還有其結構比較單一化，并不像過去使用的鋼材那么復雜，是非常容易達到工業的的標準生產的。第三，使用輕型鋼結構具有節省材料，節省人力投資，縮短工期等優勢，輕型鋼結構操作起來方便易行，大大減少了人力的投入，其在價格方面也比過去使用的重型鋼材低廉，在很大程度上節約了建筑成本，在工業建筑中是非常具有優勢的。

3.輕型鋼建筑結構設計要點

3.1適用性。輕鋼結構在工業建筑中具有一定的適用性特點，過去使用的重型鋼材需要大量的人力資源，非常耗費體力，有時還會給建筑工人的安全帶來一定的威脅，不管是在空間上還是時間上都很難達到建筑的要求，但是輕型鋼卻很好的解決了這一問題，其既綠色環保，又輕便，讓工作人員省時省力，與此同時還有效的保證了工人的安全需求。

3.1.1聲環境。聲環境是指在日常生活中由于某些原因產生的一些噪聲。噪聲的種類有很多，下雨時產生的雨水拍打的聲音，由空氣傳來的遠處的噪音，還有某些物體震動產生的噪音等等。根據這些不同噪聲的不同來源，我們也應該采取不同的隔音措施。

3.1.2熱環境。熱環境指的是由于某些原因產生的讓人感到溫熱的外部環境，產生溫熱的原因有很多，太陽的光照產生的熱量，天氣潮濕，大氣流的流動速度對人產生的一定影響等等。在工業建筑過程中選用輕型鋼結構材料有效的解決室內濕熱的問題，輕型鋼結構在工業建筑中主要是保證了室內的通風，還具有隔熱的作用。

3.1.3光環境。光環境要求室內的采光要好，要避免室內出現陰暗的環境。這對材料的選用方面的要求有所提高。采光材料的選擇應與采光要求和其他圍護構件的耐久年限相適應，常用的采光材料為玻璃纖維聚酯（FRP）采光板和聚碳酸酯（PC）采光板。

3.2安全性。在工業建筑過程中，保證其安全性是非常重要的。安全性不不僅僅是指建筑工人的安全性，在建筑方面的安全性也是非常重要的，建筑方面的安全主要是指建筑材料應該具有抗震，抗壓，防火，持久耐用等特點。

在工業建筑中，安全問題不可忽視，尤其是輕型鋼結構在工業建筑設計過程中是非常重要的一項內容，有些建筑物會經常發生火災，其發生火災的一部分原因由于建筑材料的特性或生產原料來決定的。

3.3經濟性。采用輕型鋼結構材料能夠有效的減少材料成本，輕型鋼材料比重型鋼材的價格要低很多，所以采用此材料是非常合適的。另一方面，輕型鋼具有重量輕的特點，操作起來非常輕便，節省了人力，減少了對人力的投資。在工業建筑前期，制定一個合理的建筑方案也是非常有必要的，它能夠有效的避免在施工過程當中出現盲目性，如果沒有一個合理的計劃，合理的安排，既浪費了時間，又浪費了金錢。

4.輕型鋼建筑結構設計方法

輕型鋼結構建筑設計包括屋面設計、墻體設計、加層構造設計三方面。屋面設計通常包括屋面建筑材料的選擇和屋面坡度的選擇，對于干旱地區，屋面材料主要保溫隔熱性能好，雨水少，與多雨地區相比對材料的防水性能適當降低，屋面的坡度較小；在多雨區則要求屋面防水性能好，同時屋面的坡度較大。它是在原有結構的基礎上對原有結構進行加固，達到對原有結構優化的目的，在設計中為了提高結構穩定性，彌補鋼結構的缺點，需合理設計縱橫向的支撐，使其剛度達到設計要求。

5.山形門式輕型鋼剛架結構體系的應用

改革開放以來，我國鋼鐵產業獲得了快速發展，山形門式輕型鋼剛架結構以其節約鋼材、節約工期和節約成本的優點被許多工業廠房所選用。山形門式輕型鋼剛架結構體系一般應用于倉庫式工業建筑和工業廠房，在小跨度結構中優勢最為明顯。當廠房中無吊車時，結構對側向力抵抗能力要求較低，因此根據結構彎矩圖，結構采用線性變截面鋼柱，即節省可鋼材又節約成本。當廠房安設大型起重設備時，則結構具有較大的側向力作用，則結構需提高側向抵抗力和剛度。因此采用剛陛柱腳來提高廠房的整體剛度，在結構設計中，該結構基礎通常設計為偏心基礎，來避免基礎底面出現拉應力的現象。

6.結語

綜上所述，輕型鋼在結構設計中的廣泛應用已成為現代建筑結構設計中的必然趨勢。與傳統的施工相比，其節約鋼材、節約工期和節約成本的優點使其在建筑材料領域占據了絕對的優勢，進一步挖掘鋼結構設計特點，并結合中國古建筑形式為鋼結構的設計將會有更進一步的發展。