工業建筑結構設計中輕型鋼的應用實踐研究

高從麗

摘要：科技的發展推動了我國各個領域的進步，在現代化城市建設當中，建筑材料不斷更新變化，在我國工業建筑當中，目前主要應用輕型鋼作為材料，對于承載較輕的建筑具有較好的應用效果，并且有助于環境保護，符合持續發展的戰略思想，本文主要針對輕型鋼在工業建筑結構設計中的應用進行探究，希望能夠為推動我國建筑事業的進一步發展提供幫助。

關鍵詞：工業建筑;結構設計;輕型鋼;應用實踐

一、輕型鋼簡介

輕型鋼這一材料在國外很早就已經開始應用，根據以往傳統應用的木質結構，對輕型鋼進行有效打造。可以說輕型鋼的結構設計，在一定程度上受到了木質結構的影響。一開始較為普通的輕型鋼，主要是以薄壁型以及小斷面型作為主要形式，然而隨著技術的不斷發展，其結構也發生著巨大的變化。以實腹型單層式結構為例，該結構輕型鋼在許多工業建筑當中都得到了廣泛應用，以圓鋼、鋁合金等作為主要的構建原料，除此以外，還需要應用到鋼管、角鋼等材料，進而共同打造成輕型鋼結構。

隨著輕型鋼結構的不斷優化發展，門式剛架結構也呈現在了眾人眼前，相比于一開始的輕型鋼，該結構具備著更大的優勢，門式鋼架結構的強度較高，剛度也要勝過傳統的輕型鋼，不僅如此，還具備著較強的抗震能力，在水平荷載方面也大大增強，超過了傳統的輕型鋼結構。

除此以外，輕型鋼的結構本身也具備著更多的優勢，比如在構造的過程當中所選用的材料相對單一，如此一來便能夠在生產當中實現大批量生產，操作也較為方便，不僅能夠節約材料成本，同時在生產制造的過程當中，其效率也不斷提升。在原本生產的過程當中，往往會出現各樣浪費的情況，然而輕型鋼結構的出現，則有效改善了這一問題，使資源得到了充分保障，有效杜絕了浪費現象。輕型鋼在制造時，形體形態相對優美，并且其質量較輕，在工業建筑當中被得到了廣泛認可，并且能夠帶來極佳的經濟效益，同時也符合國家持續發展的戰略目標，具有極為廣闊的應用前景，在目前是各個工廠當中極受歡迎的材料。

二、輕型鋼的具體優勢分析

在以往傳統廠房建筑的過程當中，會通過混凝土材料以及粘土磚等進行構建，然而隨著輕鋼材料的出現，目前已經逐步開始應用輕型鋼作為主要的結構材料，基本上取代了原有的重量較大的材料，并且有效減少了混凝土的使用，其用量大約在原有的50%左右，這就使得整體的建筑重量得到了大大降低，經過實踐發現采用輕型鋼結構的工業建筑，相比于傳統的建筑而言，其總重量只有原來的25%，可見輕型鋼結構在工業建筑當中起到了重要的作用，通過使用輕型鋼，使施工效率大大提升，在建筑的過程當中應用輕型鋼體系，不需要對鋼筋進行綁扎處理，整體操作相對簡單，并且該結構的強度要比混凝土高很多，而且應用輕型鋼結構，在進行混凝土澆筑過程當中也不需要進行支撐，以往在澆筑時需要臨時進行支撐操作，才能夠保證工程順利進行，目前只需要進行直接澆筑即可，能夠有效提高施工效率，使拼裝速度大大提升，經過實踐調查發現，在整體施工周期方面，要遠遠勝過原有的結構材料，比混凝土材料的施工周期要縮短50%-75%，如此一來便能夠使資金的利用率大大提升，在以往施工周期較長，會大大增加投資資金的占用時間，然而隨著輕型鋼材料的應用，則有效減少了占用時間，不僅如此，輕型鋼騎本身具有良好的環保特性，完全符合國家綠色發展的可持續發展戰略，比如在以往進行鋼結構建筑時，往往會用大量的砂、石等材料，然而采用輕型鋼結構進行設計建造時，則有效減少了以上材料的用量，往往會采用可回收降解材料，大大提高了環境保護的效率，有助于綠色建筑的進一步發展，在對建筑進行拆除的過程當中，由于其材料本身的可降解性，因此不會對環境造成污染，其整體的性價比相對更高。

輕型鋼結構之所以能夠在現今工業建筑當中被廣泛應用，主要是由于其自身結構質量較輕。因此在應用過程中較為方便，優勢較大。而其重量之所以較為輕盈，主要是由于在生產的過程當中，其運用的主要材料是H型鋼，該類鋼材對于截面具有較高的利用率，其整個生產過程能夠有效減少資源浪費，降低整體成本，因此在目前被廣泛應用。輕型鋼其打造的過程當中，本身的工業化程度也相對較高，從其整體的構造而言，應用材料較為單一，而且所使用的材料也相對普通，較為常見，如此一來便能夠在生產過程當中進行標準化生產，并且能夠大批量生產，完全能夠滿足市場的需求，不僅如此，其本身具有著較大的優勢，相比于傳統的結構而言，整體優勢較為突出，因此受到了各大廠商的歡迎。

在具體應用的過程當中，輕型鋼結構的整體施工也相對簡單，便于操作，可以有效提高施工效率，減少施工周期，并且在整個工程項目當中，能夠大大降低成本。不僅如此，其自身剛度強度也相對較高，因此在施工當中對于技術要求并不高，施工人員都可以很好的進行應用，因此是目前極受歡迎的工業建筑材料。

三、工業建筑結構設計中輕型鋼的應用分析

六、外墻結構設計中輕型鋼的應用

在工業建筑當中，對其整體結構進行設計時，首先以外墻結構為例，在采用輕型鋼時，主要是將其作為非承重墻來進行設計，在工業建筑外墻結構當中，往往會通過組合設計的形式進行建造。在進行設計時，相關工作人員要根據實際需求確定墻面厚度，而在應用壓型鋼板的過程當中，要使保證其厚度，壓型鋼板主要是通過鍍鋅鋼板制作而成，在實際應用的過程當中，也分為多樣種類，分別為大波、小波、豎版、橫版等等，能夠使其整體強度得以再次提升，保證其使用更加穩定。在制作的過程當中，對其波形也要做好有效壓制，如此便能夠使其整體性能得到進一步保障。

施工人員在進行外墻結構的施工過程當中，要按照規定的流程展開施工，首先要對工業建筑齊主鋼構進行科學合理搭建，完成該步驟之后，則需要按要求安裝墻檁，在安裝時要考慮到柱子的跨度，根據其跨度的差異進行合理安裝，往往會在柱子上進行橫向安裝。在該流程當中，施工人員要對墻檁進行有效觀察，無論是其疏密程度還是大小都要進行時刻注意，當墻檁固定好之后，則可以將壓型鋼板放在其上面。同時還要將玻璃絲安置于墻檁與墻板中間，如此便完成了外墻結構的設計建造。當然，為了能夠保證其美觀程度，提升建筑的整體視覺效果，施工人員可以對其骨骼系統進行有效包裝，應用內襯鋼將其安置在墻檁內部，在選擇其類型的過程當中，也要根據實際情況進行確定，當應用豎板時，則要對其穩定性以及經濟性進行有效保障，當應用橫板時，則需要使整體結構看上去大方美觀。

在墻面結構設計過程當中，也會應用到金屬壓型板，在對該結構進行設計時，要根據壓型板的具體情況，對墻面的部分結構進行有效設計。相關施工人員在應用金屬版的過程當中，要根據實際情況合理選擇，對其承載力要進行有效判斷，不僅如此，其單位面積的覆蓋情況也要做到有效設計，避免在實際應用的過程當中出現浪費的情況。設計人員在對該墻面結構進行設計的過程當中，需要包含以下幾點，比如泛水板，夾心板等等，尤其是在對夾芯板進行設計的過程當中，要對其節點進行有效設計，同時針對其位置也要做好科學布設工作，與此同時對其轉角以及窗洞等重要節點，也要進行針對性設計，保證其正常的功能，使整個結構更加穩定，有利于提高工程的整體質量。

七、屋面結構設計中輕型鋼的應用分析

（八）做好坡度的確定

在工業建筑當中，進行屋面結構設計的過程當中，要對其坡度進行科學確定。不同的坡度其排水情況也存在差異，如果選擇較大的坡度，雖然其排水速度相對較快，然而也存在著一定的弊端，主要體現在施工時，整體的建設難度會在一定程度上有所增加，而且需要消耗更多的材料，因此在實際設計的過程當中，要對其坡度進行更合理的確定。而如果坡度較小，雖然排水會相對慢一些，但是相比于大坡度來說，在施工建設時則相對容易，而且材料成本也相對較低，然而積水的發生率會大大增加，會給壓型板造成一定的腐蝕，嚴重影響其使用壽命，在實際設計時，可以使屋面的坡度保證在5%-35%之間。

除此以外，在對屋面結構進行設計的過程當中，也要根據實際情況進行針對性設計，比如對于雨水量大的南方地區，在工業建筑屋面坡度設計時，要相對大一些，能做到高效排水，而對于雨水少的北方，則可以選擇較小的坡度，便能夠有效滿足具體建筑的施工需求。

（九）金屬屋面結構設計

目前在屋面結構設計過程當中，主要會應用輕型鋼作為主要材料，考慮到其結構本身需要對采光窗、通風管等進行有效構建，同時也要考慮到是否會發生漏水的情況，并進行針對性解決。相關的設計以及施工人員可以結合其實際情況進行有效解決，比如對于一些直徑相對較小的掛件而言，在進行施工的過程當中可以應用硅酮膠進行有效涂抹，如此便能夠有效防止漏水，使屋面的整體結構更加合理，而對于孔洞較大的部位，在設計的過程當中則要更加細致合理，做好泛水裙板以及底座的科學設計，保證二者之間能夠形成整體，進而使防水效果得到有效保障，避免出現積水問題，而使金屬屋面受到腐蝕。

在對通風系統進行設計的過程當中，也要注意粉塵的問題，如果設計不合理，會導致煙塵進入到建筑內部，使其內部環境受到極大影響，如果氣體存在較嚴重的污染性，則對于工作人員的健康極為不利，也會污染建筑內部構件，導致經濟受到損失，因此在結構設計過程當中也要做好天窗結構的設計。

為了使整體結構滿足實際工作需求，也要做好采光結構的設計，在實際建造中需要應用到采光板以及采光頂棚，進而可以在其側面做好天窗的設置工作，在該結構當中，相關人員對于其高度要進行合理確定，要根據實際的采光情況進行科學選擇，并且對于采光頂棚而言，要對其進行單獨設計。

對于采光板，在進行材料選擇時，可以選擇中空板等，相關設計人員也可以在屋頂安置維護板材，如此能夠使采光效果更好，在目前應用輕型鋼的工業建筑當中，往往會選用玻璃纖維加強聚酯材料作為采光板的主要材料，主要是由于其具備著較高的強度，并且在制作的過程當中也相對簡單，能夠有效提高采光度。

八、輕型鋼結構加層設計應用

在工業建筑當中應用輕型鋼結構，對其進行加層設計時，要格外突出其自身的特色，在原有結構當中加高是比較普遍的方法，可以使主體得到有效優化。設計人員在進行設計時，也要做好支撐結構的設計，進而使輕型鋼整體結構更加穩固。不僅如此，還要考慮到地震效應，使結構內部的剛度得到有效分布，進而使其結構的穩定性得到有效保證。

結束語：

總而言之，在目前工業建筑當中，輕型鋼已經被廣泛應用，得到各個廠商的歡迎，并且對于促進建筑事業的發展也具有重要作用。因此在建筑結構設計的過程當中，一定要根據輕型鋼的結構特點進行合理設計和布置，選擇最佳方案，使建筑屋面、墻體等都能夠達到相應標準，進而充分發揮輕型鋼的優勢，推動建筑事業得以持續健康發展。

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