鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用探析

劉 翔

（湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 湘潭 411101）

在建筑行業(yè)主要分為工業(yè)建筑和民用建筑這兩大類。無論是在工業(yè)建筑還是在民用建筑中的鋼結(jié)構(gòu)建筑中，輕型鋼憑借著高強(qiáng)度、輕質(zhì)量、低成本和施工簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)被廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用加以了說明，希望工業(yè)建筑和民用建筑在施工時(shí)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和輕型鋼的使用起到借鑒作用。

1 鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要素分析

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)用性

鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)用性是指可以滿足職業(yè)規(guī)范和對(duì)生產(chǎn)人員安全保護(hù)的要求以及滿足建筑的生產(chǎn)需求。傳統(tǒng)的重型鋼結(jié)構(gòu)在使用的時(shí)候，對(duì)于人力和體力的消耗都是一個(gè)很高的數(shù)字，同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)人員的安全也帶來一定的安全威脅，傳統(tǒng)的重型鋼結(jié)構(gòu)也嚴(yán)重?zé)o法滿足人們對(duì)于工業(yè)建筑和民用建筑的需求。但是，輕型鋼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)都可以避免這些問題的出現(xiàn)。輕型鋼具備高強(qiáng)度、輕質(zhì)量、低成本和施工簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，既可以降低工業(yè)建筑和民用建筑對(duì)于人力和體力的消耗，還可以降低生產(chǎn)人員的施工危險(xiǎn)。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)的聲環(huán)境

這里說的聲環(huán)境指的是因?yàn)槿粘Ｉ罡鞣N原因造成的噪聲。這種噪聲可以分成物體振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲、雨水撞擊產(chǎn)生的噪聲、空氣傳播產(chǎn)生的噪聲和大風(fēng)帶來的噪聲等。由于產(chǎn)生噪聲的原因不同，阻斷噪聲的方式也會(huì)不同。

（1）對(duì)于物體振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲來說，用到最多的方式就是阻斷振源。阻斷振源的方法也有兩種：①針對(duì)設(shè)備的自身材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，來減少因?yàn)檎駝?dòng)產(chǎn)生的噪聲；②在鋼結(jié)構(gòu)與振源之間建立隔振溝，來減少因?yàn)檎駝?dòng)產(chǎn)生的噪聲。

（2）對(duì)于雨水撞擊產(chǎn)生的噪聲來說，一般都是采用具備一定阻斷聲音性能的材料，來減少因?yàn)橛晁矒舢a(chǎn)生的噪聲。

（3）對(duì)于空氣傳播產(chǎn)生的噪聲來說，主要是在工業(yè)建筑和民用建筑時(shí)運(yùn)用采用50mm的巖棉夾芯板，這樣就可以有效的減少因?yàn)榭諝鈧鞑淼脑肼暋?/p>

1.3 鋼結(jié)構(gòu)的熱環(huán)境

鋼結(jié)構(gòu)的熱環(huán)境指的是因?yàn)橥獠恳蛩馗蓴_鋼結(jié)構(gòu)的整體環(huán)境，產(chǎn)生讓人感到鋼結(jié)構(gòu)主體的溫?zé)嶙兓?。影響鋼結(jié)構(gòu)的熱環(huán)境的因素有很多，其中主要的有太陽光直射產(chǎn)生的熱量、周邊環(huán)境的溫濕度變化、鋼結(jié)構(gòu)主體周圍物體表面溫度的影響和大氣流速等。輕型鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑和民用建筑主要是通過采用通風(fēng)和保溫隔熱來調(diào)節(jié)室內(nèi)的熱量。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)的光環(huán)境

采用以鋼結(jié)構(gòu)為主體的工業(yè)建筑和民用建筑對(duì)于室內(nèi)的采光要求很高，這樣可以有效的節(jié)約室內(nèi)照明和保障生產(chǎn)勞動(dòng)的安全。在進(jìn)行工業(yè)建筑和民用建筑時(shí)，對(duì)于采光材料的選擇要符合建筑主體對(duì)采光的要求，同時(shí)還要適應(yīng)于圍護(hù)構(gòu)件的耐久年限。通常在選擇采光材料的時(shí)候主要采用玻璃纖維聚酯采光板和聚碳酸酯采光板，這兩種材料都非常符合鋼結(jié)構(gòu)對(duì)光環(huán)境的要求。

1.5 鋼結(jié)構(gòu)的安全性

鋼結(jié)構(gòu)的安全性一直都是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。這里鋼結(jié)構(gòu)的安全一般涉及到防腐、防火、抗風(fēng)、抗震、防爆及防雷等多個(gè)方面。在工業(yè)建筑和民用建筑中保證鋼結(jié)構(gòu)的安全性，不僅要保障生產(chǎn)人員的安全，還要保障整體建筑的安全，這樣才能保障鋼結(jié)構(gòu)的使用年限。例如，對(duì)于那些需要做防護(hù)處理的構(gòu)件，可以在構(gòu)件的表面涂刷防火涂料。其中防火涂料要符合《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范CECS24：90》中的要求，鋼結(jié)構(gòu)的耐火構(gòu)件要符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50016-2006》的要求。

1.6 鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性

在采用以鋼結(jié)構(gòu)為主體的工業(yè)建筑和民用建筑時(shí)，要采用合理的建筑方案來控制建筑造價(jià)。這就需要設(shè)計(jì)師不斷的優(yōu)化施工方案，需要從施工項(xiàng)目的選址、劃分防火區(qū)、建筑材料的選擇、建筑的耐火性和耐久年限等多個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。在鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)中需要與建筑、電、水、工藝、暖通等專業(yè)配合，來合理地減少鋼材的使用。在鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)中還要盡可能減少異型構(gòu)件的使用，多采用定型的產(chǎn)品。

2 輕型鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 輕型鋼結(jié)構(gòu)在外墻體系中的應(yīng)用

輕型鋼無論是在工業(yè)建筑還是在民用建筑中都是用于非承重墻的結(jié)構(gòu)中。最常見的就是出現(xiàn)在建筑外墻的墻體建造中，但是在建筑外墻的具體施工中要注意組合墻之間的墻體厚度的配合。這種配合要保障砌塊墻的厚度在1m到1.3m之間，壓型鋼板的厚度則控制在1.3以下，這樣才能保障組合墻的安全性。一般都是采用壓型鋼板與磚進(jìn)行組合墻的建設(shè)，壓型鋼板主要是由鍍鋅或鍍鋁鋅鋼板經(jīng)過壓制而形成的。壓型鋼板主要分為大小波和橫豎版，所以生產(chǎn)人員在進(jìn)行施工的時(shí)候要從多個(gè)方面對(duì)于施工的材料進(jìn)行分析選擇，這樣才能保障整體輕型鋼結(jié)構(gòu)的安全和耐久性。以水泥廠房外墻的施工方案為例：在對(duì)水泥廠房外墻進(jìn)行施工的時(shí)候，主要的操作流程是搭建好水泥廠房的主體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架，主體構(gòu)架搭建完成后，根據(jù)柱子之間的間距來安裝墻檁，在安裝墻檁的時(shí)候要做好對(duì)檁條的大小和疏密性的控制，當(dāng)墻檁安裝完成后，需要將提前壓制好的壓型鋼板掛在墻檁上，這個(gè)時(shí)候還需要在墻檁和壓型鋼板之間放置超細(xì)玻璃絲。為了提高水泥廠房建筑的整體，可以對(duì)水泥廠房的整個(gè)墻體骨骼系統(tǒng)進(jìn)行包裹，將內(nèi)襯鋼板懸掛在墻檁的內(nèi)側(cè)。

輕型鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)是存在差距的，所以在實(shí)際的建筑中需要充分考慮到輕型鋼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在對(duì)壓型鋼板進(jìn)行制作的時(shí)候要設(shè)計(jì)合理的金屬壓型板墻面系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也必須考慮到壓型鋼板的長度。生產(chǎn)人員在對(duì)壓型鋼板進(jìn)行選材的時(shí)候。要考慮到鋼板的承載力和單位面積內(nèi)的材料覆蓋率，來達(dá)到選在的最大利用度。這樣才能夠保障輕型鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，才能保障建筑行業(yè)對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)的需求。輕型鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)中的體現(xiàn)都是比較歸整和簡(jiǎn)單的，這就需要對(duì)外立面的輕型鋼構(gòu)建進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和分配。

2.2 輕型鋼結(jié)構(gòu)在屋面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.2.1 對(duì)于屋面設(shè)計(jì)的坡度進(jìn)行合理的選擇

對(duì)于工業(yè)建筑和民用建筑的屋面設(shè)計(jì)，首先要考慮到屋面的排水效果，就意味著在屋面設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇合理的坡度。如果在屋面設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇的坡度大，屋面的排水效果是最佳的，但是坡度過大的屋面設(shè)計(jì)也會(huì)帶來諸多問題。例如，加大生產(chǎn)施工的難度、建造成本增加和造成坡面濺水的現(xiàn)象。與之相反的屋面坡度較小，這樣的屋面排水效果就會(huì)減弱，坡度小的屋面設(shè)計(jì)雖然減小了施工的難度和建造成本，但是會(huì)造成一定的積水，對(duì)壓型鋼板造成腐蝕，影響壓型鋼板使用年限。根據(jù)查閱相關(guān)的資料顯示，工業(yè)建筑和民用建筑的屋面坡度設(shè)計(jì)都在5%～35%之間。但是在實(shí)際的施工中要考慮到施工環(huán)境的影響，選擇最佳的屋面坡度。我國南北方的降雨量不同，所以在南方建造的時(shí)候要將屋面的坡度設(shè)計(jì)的較大一點(diǎn)；在北方建造的時(shí)候要將屋面的坡度設(shè)計(jì)的較小一點(diǎn)，這樣才能更好的適用于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境。在對(duì)屋面坡度進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候還要考慮到建筑物的整體立體效果。

2.2.2 壓型鋼屋面構(gòu)造的設(shè)計(jì)

再以輕型鋼為材料構(gòu)建屋面設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要在屋面設(shè)計(jì)出建設(shè)采光、通風(fēng)和突出物構(gòu)件等的位置。

（1）對(duì)于屋面的漏水問題需要根據(jù)實(shí)際狀況制定合理的方法。在屋面設(shè)計(jì)中避免不了會(huì)出現(xiàn)一些邊長和孔直徑較小的掛件，這就需要在相應(yīng)的位置涂抹硅酮膠，在一些直徑較大的空洞，就需要施工人員做好這些位置的放水工作，這樣才能保障屋面的整體防水效果，延長屋面的使用年限。

（2）在對(duì)于屋面通風(fēng)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意到大氣污染對(duì)整體建筑的影響，如果在屋面設(shè)計(jì)的時(shí)候沒有控制好通風(fēng)管的位置和室內(nèi)氣體的排放，就會(huì)嚴(yán)重影響到室內(nèi)的工作人員，也會(huì)從內(nèi)部對(duì)建筑造成腐蝕，從而產(chǎn)生一些經(jīng)濟(jì)損失，為了避免這樣問題的出現(xiàn)么就需要設(shè)計(jì)好屋面通風(fēng)管和建筑內(nèi)的輔助通風(fēng)結(jié)構(gòu)。

（3）對(duì)于屋面的采光設(shè)計(jì)。在建筑的采光設(shè)計(jì)中需要在屋面建造采光頂棚或者采光板。采光頂棚是在屋面突出的地方建造天窗，在建造天窗的時(shí)候要設(shè)計(jì)好天窗的開向、高度和坡度，設(shè)計(jì)這些因素的時(shí)候需要根據(jù)建筑的具體采光條件來制定。采光板一般采用中空板和玻璃纖維加強(qiáng)聚酯等材料制造，需要在屋面安裝圍護(hù)板材，有利于增強(qiáng)建筑的采光效果。在實(shí)際的屋面設(shè)計(jì)建造中，采用最多的是以玻璃纖維加強(qiáng)聚酯為材料制造的采光板，該材料采光板的優(yōu)勢(shì)在于強(qiáng)度高和易成型。

3 總結(jié)

在工業(yè)建筑和民用建筑中，輕型鋼結(jié)構(gòu)的使用已經(jīng)非常廣泛了，對(duì)于建筑業(yè)的發(fā)展也起著推動(dòng)作用，但是在實(shí)際的建造中，需要對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件布置、建造方案、屋面建筑和墻體都進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，這樣才能提升整體項(xiàng)目的質(zhì)量和安全，保障輕型鋼的優(yōu)點(diǎn)在整個(gè)建筑中得到體現(xiàn)，這樣才能有利于建筑工程的后續(xù)工作，保障建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。