輕型鋼結構的工業建筑設計研究

張廣慶

摘要：輕型鋼結構大多外形美觀、簡潔，在造價上能節省鋼材，在安裝方面施工速度快且安裝方便。它最大的優勢就是制作上可以形成系列化和裝配化的批量生產，是現今最具有競爭力的結構形式之一，本文重點介紹輕型鋼結構的工業建筑設計。

關鍵詞：輕型鋼;輕型鋼結構;工業建筑設計

歐美發達國家輕型鋼結構建筑發展比較早，起初型鋼結構用于建造汽車車庫等簡單房屋，發展到后來輕鋼結構被用在建造營房和庫房上，由于型鋼結構具有拆裝方便等優點廣受人們青睞。等到20世紀60年代，國外出現了色彩豐富而耐久的彩色壓型鋼板，以及H型鋼和冷彎型鋼，輕型鋼結構的發展有了較大的突破。現在輕型鋼結構已成為非常常見的商品。業主可以根據自己的需要，向承包商定購某種功能的輕型鋼結構房屋。輕型鋼結構大多外形美觀、簡潔，在造價上能節省鋼材，在安裝方面施工速度快且安裝方便。它最大的優勢就是制作上可以形成系列化和裝配化的批量生產，是現今最具有競爭力的結構形式之一。

一、輕型鋼結構工業建筑的內容和特點

以單層為主的實腹式鋼架輕型鋼結構的金屬面板建筑，是最早出現輕型鋼建筑，后來因為輕型鋼建筑很輕，這個優點，被引進于工業建筑中，并且隨著輕型鋼建筑結構的不斷應用，其范圍的不斷擴大，一些中小型的倉庫和工廠都引進了這種輕型鋼建筑結構。人們通過對輕型鋼結構建筑的了解和其優勢的認知，得出輕型鋼結構工業建筑是在冷彎薄壁型鋼、輕型焊接和高頻焊接型鋼、輕型熱軋型鋼等充分應用的基礎上的一種新型的受力構件，主要采用單層和多層的輕質的隔離材料。

（一）現場施工速度快、工期短

施工過程中快速的施工速度是由輕型鋼結構的簡單和輕質的性質決定的，輕型鋼結構的使用可以使工期得以縮短，而且在技術上要求不高，可以實現量化生產，并使施工高效。

（二）材料重量輕

輕型鋼結構目前最明顯的特點是自身重量輕，這種特點決定了其在建筑施工的大量推廣和使用。輕型焊接的H型鋼是輕型鋼結構主要采用的材料。與一般的工字鋼、槽鋼相比，其重量輕并能偶合理運用鋼的截面。一般情況下，采用截面利用系數較高的材料，可以達到節省鋼材的目的。尤其是地基承載能力較低的工業建筑，可以充分體現這個特點的優越性。

（三）工業化程度高

輕型鋼結構與其他建筑材料結構相比，建筑構造較為減短，用料單一，所以能夠使自動化生產和標準化更容易實現。所以輕型鋼無論在安裝使用，還是在生產中，其工業化程度都很高，在工業建筑中這點是非常重要的。

二、輕型鋼結構工業建筑空間設計

（一）輕型鋼結構工業建筑的結構選型

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

（二）輕型鋼結構工業建筑空間造型設計

豎向錯列。輕鋼結構桁架、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構單元來組成的架構拼接，在工業建筑的空間上進行錯列排布，從而構成獨特的建筑形體。

橫向錯列。它一般會出現在箱體結構的多層建筑中。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無限延伸，單一的箱體可以自動形成互通的大空間。

（三）輕鋼結構與其它結構的復合造型設計

輕鋼結構與傳統結構體系存在一定差異，鋼木的協同性是極易促進它構成新形式的;當鋼結構出現局部輔助時，可以切實開發木結構形式。若是將木結構與輕鋼型結構融和在一起，勢必會增加一些新興節點，通過這二者的優勢來增強復合造型設計水平。比如：圣地亞哥的橄欖油生產基地。

輕型結構與索結構的復合設計是比較常見的，把鋼結構的優勢與索結構的受拉優勢相融合構成新興形式，它們二者的相融合時常會構造出獨特的建筑。比如：英國的雷諾汽車公司中的內部產品配送中心。

三、輕型鋼結構工業建筑立面設計

（一）立面造型設計

在對輕型鋼結構工業建筑立面造型設計時所利用的元素有很多，一些實物的簡化意象都是可以單一或是有規律的出現，以此來表達出文化在建筑中應用價值。輕型鋼結構與普通的結構存在一定差距，利用輕型鋼結構可以充分的將工業內的立面元素展現出，例如工業機床架形象、集熱板形象、卡通人物形象等，這都是展現行業特點的主要標志。因為輕型鋼結構在工業建筑中比較規整，所受到的立面結構比較簡單。

（二）外立面隔熱和細部構造設計

在對輕型鋼結構工業建筑外立面隔熱時，它所對應的領域是要高出普通領域的，工業建筑因為自身空間有限等因素，對室內的溫度提出了一定要求。工業建筑中的輕型鋼結構屬于是質地輕的材質，建筑物的墻體與門窗是展開節能設計的關鍵，因此在選用外墻板時需要選用保溫性能好、隔溫性能強節能性門窗，從而為員工提供一個舒適的工作空間。在對輕型鋼結構工業建筑細部構造設計，連接立面墻體的板材時，需盡量保障立面主體的密實性，確保其連接部位與版型的紋理是一樣的，將施工安裝時所導致了拼接痕跡淡化掉。

四、輕型鋼結構工業建筑屋面設計

（一）屋面建筑材料

工業建筑中的輕型鋼結構，比較容易采用輕質、耐久、保溫、隔熱等性能的建筑材料，除此之外，還需確保施工便利性，工業生產效率高。屋面荷載受屋面鋼結構影響，使得屋面板的受力遭到新的挑戰。當前，我國利用比較普遍的有彩鋼夾芯板，它具有較強的環保性能，還有較強保溫性能，這是它被大力應用的主要原因。

（二）屋面功能設計

屋面排水設計。由于建筑工程中最懼怕的便是屋內積水，它會導致建筑應用年限降低，在利用輕鋼型結構時需著重注意屋內排水，在對排水展開設計時需重點注意排水設計。為確保屋面的排水效率，輕鋼廠房屋面的結構在25%左右，所利用排水形式基于屋外排水居多。屋面通風設計。由于工業建筑內時常會出現粉塵、熱氣等一些污染性較大的氣體，若是不將其及時的排放出去，勢必會導致工業結構構件遭到腐蝕，這對于機械的正常運作會帶來一些，因此在對屋面進行設計時，可以增設一些天窗或是通風器等，通過熱力差將氣體排出，以此來減小火災發生的幾率。

（三）屋面造型設計

墻屋一體式。比如某機械加工廠中，在設計時將屋面與里面之間的關系進行了綜合考慮，省略了檐口以及女兒墻，盡量的將二者的界限抹去。工業建筑中沒有顯著的屋面與墻體，一些弧墻繪同通過自然過渡來轉變成水平屋面，將排水功能充分的體現出。使屋面與墻面在視覺上能夠合二為一。

五、結束語

總而言之，輕型鋼結構現今已經在多種類型的工業建筑中得到了廣泛應用，例如辦公區、生產廠房以及倉庫等，其在工業建筑設計中有舉足輕重的作用。工業建筑設計中輕型鋼結構建筑方案選擇、結構構件布置、以及屋面、墻體、加層構造等方面的合理設計對于較少工程造價，提升工業建筑設計質量具有重要意義。在設計中能把握輕型鋼結構的自身特點，不斷的優化設計，對后期工業建筑施工的順利開展具有指導意義。

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