輕型鋼在工業建筑結構設計中的應用探究

李冰成

(北京中瑞電子系統工程設計院華南分院，廣東 深圳 518172)

0 前 言

工業建筑只是建筑行業兩大類中的一種，多指廠房、倉庫等這樣的建筑。憑借著輕型鋼質輕高強的自身特性，再加上這種類型的鋼材成本相對較低，便于施工，被廣泛地應用在承壓較輕的工業建筑中。這種鋼材的使用可以推進建筑行業的發展，因此，需要探究其在工業建筑設計中的應用，以便于促進建筑行業的穩定發展。

1 相關的概念及重要性

相對于國外來說，我國輕型鋼的發展較晚。國外的輕型鋼受到歐洲傳統建筑中的木結構的影響，小斷面型鋼和薄壁發展有著很大的優勢。經過發展，在建造重型的工業廠房時，出現了一種新的實腹型單層式的輕型鋼結構。在目前來看，主要使用的是門式鋼架結構體系的輕型鋼，其側向剛度比一般的輕型鋼結構的剛度要大很多，另外，還具有很好的抗震能力和水平方向的荷載能力。

就輕型鋼來說，這種鋼材料的結構造型比較固定，因而極大地方便了材料的批量生產。這樣一來，可以極大地降低材料生產的成本，同時還能提高效率。在工業中，生產材料時往往會造成很大的浪費，但是在生產輕型鋼時，由于它自身結構簡單，極大地減少了浪費的情況。輕型鋼的造型美觀，有著質量輕、便于搬運等一系列的優點，因而被廣泛地應用在工業生產中，給工業建筑帶來了巨大的活力。因其具有綠色環保的特點，成為了一種炙手可熱的建筑材料。

2 輕型鋼在工業建筑結構設計中的應用

在工業建筑中利用輕型鋼的結構體系，可以使混凝土的使用量降低50%，同時使得建筑本身的質量相對于混凝土的建筑質量也減輕了3/4。利用輕型鋼材料進行工業建筑施工時節省了許多的時間，因為輕型鋼建筑的施工不用在現場綁扎鋼筋，也不需要制作模板，但是其強度遠比混凝土的建筑強度高。在進行樓板現澆混凝土的環節時，不需要進行臨時支撐，這樣就會使得建筑的施工速度得到大幅度的提高，使得建設周期變短，也節省了一定的資金成本。利用鋼結構進行工業建筑作業，減少了建筑對于砂、石、灰的用量需求。這樣的建筑在進行拆除作業時，大部分的材料都可以進行回收再次利用或者是進行降解，減少污染。輕型鋼能被廣泛的應用到工業建筑中，很大一部分原因是材質比較輕。這種鋼材料在生產過程中是利用輕型的H型鋼進行焊接而成的，H型鋼的鋼材結構的截面可利用率極高，使得輕型鋼的成本下降，能被廣泛地應用于工業建筑中。輕型鋼的結構造型比較單一，生產輕型鋼的材料也比較常見，造成輕型鋼便于生產，能夠滿足大量生產的要求。在使用的過程中，輕型鋼自身有著突出的優點，能夠滿足人們的基本需求。在進行建筑施工時，輕型鋼便于施工，造成建筑施工的效率較高，可以極大地縮短施工時間，應用輕型鋼在建筑中可以有效地降低建筑項目的施工成本，再加上，輕型鋼的施工比較便捷，對于施工人員的技術要求不高，便于滿足建筑施工的需求。

3 輕型鋼在廠房結構設計中的應用

3.1 合適的鋼材選擇

輕型鋼在工業建筑中多用于非承重墻的結構中，在水泥廠房外墻的墻體中，經常會使用到組合墻的形式，在施工的時候就需要注意組合墻之間的墻體厚度的配合。組合墻中多使用的是壓型鋼板，這種鋼板材料多是由鍍鋅或鍍鋁鋅鋼板壓制而成的，分為大波、小波、豎板和橫板等形式。相關的施工人員在進行施工時，要從多方面對施工的材料進行分析選擇。

首先，從鋼材的立面造型進行分析，從輕型鋼結構工業建筑設計來看，在設計中通過一些簡化設計來完善材料的單一性和規律，為我國建筑事業的發展奠定基礎。輕型鋼結構與普通結構有著一定的差距，因此，在實際應用中需要結合輕型鋼的結構特點來保證工業建筑的穩定發展，才能有效地滿足該行業的發展需求。輕型鋼結構在工業建筑中的形式比較規整，立面結構也比較簡單。其次，需要對外立面的細節構件的結構設計進行合理控制。輕型鋼結構工業建筑主要是依靠外立面的結構進行隔熱，通過對建筑的外立面進行設計來完善工業建筑的自身保溫，但是這種建筑對于室內溫度沒有很大要求。我國大多數的工業建筑都是利用輕型鋼結構，在這個結構上進行材料的節能設計，能提高墻體的保溫性能。

3.2 完善輕型鋼在建筑屋面上的使用

1)合理地進行坡度的選擇。對于工業建筑屋面的設計來說，相關的工作人員在進行設計時，首先要注意的就是建筑屋面的排水效果。坡度越大，則建筑的排水效果就越好，但是伴隨而來的就是施工難度增大。對于坡度較大的屋面所使用的材料相對較多，還可能導致屋面出現坡面濺水的現象。坡度較小的屋面，降低了一定的施工難度，所涉及的施工材料也相對較少，但是排水效果沒有坡度大的屋面排水效果好。坡度小的屋面會導致屋面積水率的升高，導致壓型板的腐蝕速度變快，因此，這種屋面的使用壽命也隨之縮短。對于普通的工業建筑來說，屋面的坡度一般在5%～35%。但是，在實際的施工設計中需要根據具體的情況選擇合適的屋面坡度。南方和北方的降雨量不同，不同的地區之間也有著一定的差別，因此，在設計時需要結合實際的情況進行設計。同時，在對屋面坡度進行設計時，還要注意整個建筑的立面效果。

2)金屬壓型鋼屋面的結構設計。在進行以輕型鋼材為主的屋面設計時，需要在屋面設計一定的采光窗也就是所謂的天窗，還有相應的通風管以及突出物構件等，對于屋面的漏水情況需要結合實際情況針對性地制定解決辦法。對于一些邊長和孔直徑較小的掛件來說，施工時，可以在相應的位置上涂抹一定的硅酮膠，保證一定的防水效果，對于直徑較大的孔洞，需要做好相應的防水和排水作業，防止在該處造成積水，影響屋面的使用。在進行通風設計時，相關人員要對粉塵、煙霧等的影響作出一定的處理，可以增設天窗、輔助通風設備等。

3.3 工業建筑設計中輕型鋼結構加層構造設計方法

對輕型鋼結構進行加層設計時，要讓輕型鋼在具有一般的加層功能上，同時具有一定輕型鋼結構自身特色，所以，相關人員在進行加層設計的過程時要注意使輕型鋼自身的特色得以發揮。對輕型鋼結構進行加強的首要方法是直接加高原有建筑結構，利用這種方法，可以不斷對主體結構進行加固和優化。輕型鋼結構本身有著質輕、剛度小的特點，設計人員在進行加層構造的設計過程中，需要對輕型鋼的橫向和縱向上進行更多的支撐設計，讓輕型鋼的結構足夠堅固穩定。設計人員在進行輕型鋼的加層構造進行設計時，還要考慮到輕型鋼結構的地震效應，讓結構中的板塊剛度能夠均勻分布。

4 結 論

在工業建筑中，輕型鋼被廣泛使用，這一鋼材的使用促進了建筑業的發展。但是在工業建筑中還需要對輕型鋼結構的布置、對建筑屋面和墻體進行合理的設計才能發揮輕型鋼優良的特性，便于工業建筑的進一步發揮，保證工業建筑行業能夠穩定發展。

[ID:009826]