輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計研究

毛哲昕

【摘要】輕型鋼結(jié)構(gòu)具有良好的外部形象和合理受力的空間結(jié)構(gòu)，同時還具備經(jīng)濟性較好、安裝和拆卸方便、材料重復(fù)循環(huán)利用等優(yōu)點，能夠充分滿足工業(yè)廠區(qū)建設(shè)的基本需求，進而有效應(yīng)用在工業(yè)建筑領(lǐng)域。本文主要對輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑屋面設(shè)計進行了具體分析，旨在為業(yè)內(nèi)人士的研究提供一些建議和思路。

【關(guān)鍵詞】輕型鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；空間設(shè)計；立面設(shè)計；屋面設(shè)計

一、輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中應(yīng)用的優(yōu)勢

（一）主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠

鋼材本身材質(zhì)均勻、延展性較好，具有良好的抗震與抗壓性能，并且相較于其他材料，其容重和屈服點的比重最小。鋼結(jié)構(gòu)是輕鋼結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，采用的都是具有高韌性、可塑性及強度的鋼材，以便承受大動力荷載。工廠的大部分鋼結(jié)構(gòu)桿件經(jīng)精確計算后加工制成，在利用現(xiàn)代化的檢測手段對其質(zhì)量進行嚴格的檢驗，確保其質(zhì)量符合要求和標準。此外，梁柱間的交叉支撐結(jié)構(gòu)和檀條的抗扭、抗剪的共同作用，強化了輕型鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。

（二）施工建造方式便捷

輕鋼建筑的施工建造方式便捷主要體現(xiàn)在：鋼材可以利用先進的自動化制造設(shè)備標準化批量生產(chǎn)；建筑骨架的組成有兩種方式，一是現(xiàn)場組裝鋼構(gòu)件，二是在工廠直接成型并運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場；氣候因素不會影響到現(xiàn)場安裝，無濕作業(yè)、無需其他模具、施工速度快，一般廠房只需2～3個月就可竣工。根據(jù)不同的生產(chǎn)方式、建筑規(guī)模、運輸能力及施工條件等，確定合理的骨架組合方式，常見的輕鋼骨架組合方式主要包括構(gòu)件式、框架式、盒子組合式3種建筑體系。

二、輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑空間設(shè)計

（一）輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)選型

目前，對于輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)選型還沒有一個具體的說明。并且，輕型鋼結(jié)構(gòu)的含義還比較廣泛，拋除掉一些常用的輕型鋼結(jié)構(gòu)，其余的是無法進行歸集的。常規(guī)情況下，研究員會把工業(yè)建筑分為兩類：屋蓋結(jié)構(gòu)體系與整體式結(jié)構(gòu)體系。其中的整體式是工業(yè)中利用最廣泛的門式剛架建筑結(jié)構(gòu)；而屋蓋結(jié)構(gòu)體系則是利用的管桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)。

（二）輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑空間造型設(shè)計

一是豎向錯列。輕鋼結(jié)構(gòu)桁架、中門式剛架都會有屬于自己的一個受力體系，在展開平面排列時會分為多個結(jié)構(gòu)單元來組成的架構(gòu)拼接，在工業(yè)建筑的空間上進行錯列排布，從而構(gòu)成獨特的建筑形體。二是橫向錯列。它一般會出現(xiàn)在箱體結(jié)構(gòu)的多層建筑中。它是通過水平搭接而成的，所排列出的空間類似于積木的組合空間。其存在的最大特點是該建筑空間可以實現(xiàn)無限延伸，單一的箱體可以自動形成互通的大空間。

三、輕型鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑設(shè)計分析

（一）屋面建筑材料

1.常用屋面板材

輕鋼結(jié)構(gòu)的屋面材料應(yīng)具備高強、輕質(zhì)、耐久、保溫、隔聲、隔熱、抗震、防水等性能，同時還要能夠進行工業(yè)化生產(chǎn)，構(gòu)造簡單以及施工操作便捷。屋面鋼結(jié)構(gòu)主要承受屋面荷載，降低了屋面板受力條件。當下常用的屋面板材包括彩色壓型鋼板、彩鋼夾芯板，其中彩色壓型鋼板需要現(xiàn)場復(fù)合，為了深化其保溫隔熱效果，需要填充離心玻璃棉與巖棉等材料；彩鋼夾芯板本身的節(jié)能環(huán)保性能良好，是最為常用的屋面板材。

2.屋面板材連接方式

彩色壓型鋼板連接方式，其主要包括兩種方式：第一，咬合式連接。此方式有180°和360°兩種咬口卷邊方式，其中180°為非緊密型咬合，360°為緊密型咬合，其原理是利用專門的咬邊機緊密咬合搭接在一起的壓型鋼板邊，產(chǎn)生一定的氣密作用，咬合邊與板的內(nèi)表面利用鋼板鉤進行相互固定，確保了其形式立面美觀。第二，扣蓋式連接。該方式對稱布置壓型鋼板接縫邊，并利用卡扣構(gòu)造收緊板邊，再安裝防水扣蓋。該方式具有隱藏式構(gòu)造，并利用扣蓋下的空腔式原理增大防水效果。但該方式不適用于沿海臺風多發(fā)地區(qū)。

（二）屋面功能設(shè)計

1.通風設(shè)計

工業(yè)封閉式生產(chǎn)作業(yè)方式極易產(chǎn)生大量的粉塵、煙霧以及熱氣等污濁氣體，若不能及時排出會嚴重影響室內(nèi)工作環(huán)境，甚至危害作業(yè)人員的身體健康、腐蝕結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這就需要在立面加設(shè)百葉窗的基礎(chǔ)上加裝氣樓或輔助通風器、天窗等設(shè)施，保持良好的室內(nèi)環(huán)境。

2.采光設(shè)計

屋面采光設(shè)計主要是利用采光頂棚、采光板等形式，其中采光頂棚是在突出屋頂表面的側(cè)向開窗的天窗形式，其高度和跨度主要根據(jù)通風和采光的要求來具體確定。另外，采光頂棚根據(jù)采光要求可以單獨設(shè)置也可跨越整個屋脊或延伸到墻面與立面結(jié)合設(shè)計；采光板可選用中空板、玻璃纖維加強聚酯等作為板材，在屋面圍護板材安裝，形成采光條帶，增加室內(nèi)光線。目前，在輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房中最常用的采光板材是玻璃纖維加強聚酯，其具有高強度、好耐久性、成型便捷等優(yōu)點，與彩色壓型鋼板配合使用，取得了較好的采光效果。

綜上所述，輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的應(yīng)用具有建筑實體空間輕巧、開闊，主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠，施工建造方式便捷等優(yōu)勢，在工業(yè)建筑屋面設(shè)計中，應(yīng)選用彩色壓型鋼板、彩鋼夾芯板，并采用合理的連接方式，同時根據(jù)輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的實際情況，做好排水、通風及采光等屋面功能設(shè)計，提高輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計的成效，建設(shè)出高質(zhì)量的工業(yè)建筑。

參考文獻

[1]黃璐，李鋒.基于輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計的分析[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2016（07）：70～71.

[2]宋祥.輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計研究[D].濟南：山東建筑大學，2012.