工業(yè)建筑中輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)淺析

摘 要：輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑系統(tǒng)的出現(xiàn)為現(xiàn)代建筑發(fā)展帶來新的設(shè)計(jì)方法和建造模式。特別是在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其優(yōu)勢更為明顯。本文將從輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑出發(fā)，將重點(diǎn)分析工業(yè)建筑中輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)建筑；輕型鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU392.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）10-0001-01

1 輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的概述

1.1 輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的定義

最早的最常見的輕型鋼建筑是以單層為主的實(shí)腹式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)金屬面板建筑，后來之所以被引進(jìn)工業(yè)建筑中，還是源于輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要優(yōu)點(diǎn)——輕，也正是這個原因輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用范圍也在不斷的擴(kuò)大，特別是一些中小型工廠、倉庫等都引入了輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑。結(jié)合輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用現(xiàn)狀以及其自身的特點(diǎn)，人們普遍認(rèn)為輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑是指在充分運(yùn)用輕型冷彎薄壁型鋼、輕型焊接和高頻焊接型鋼、輕型熱軋型鋼等基礎(chǔ)之上的一種新型的受力構(gòu)件，這種建筑方式多以輕質(zhì)的隔離材料的單層和多層為主。

1.2 輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)

1.2.1 自重輕

自重輕是目前輕型鋼結(jié)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)，也是輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑得以推廣和運(yùn)用的重要原因。輕型鋼結(jié)構(gòu)自重輕主要是因?yàn)樗捎玫氖禽p型焊接的H型鋼，相比較一般的工字鋼、槽鋼最大的優(yōu)勢就在于可以合理運(yùn)用鋼的截面，一般情況下都具有很高的截面利用系數(shù)，可以很好的節(jié)省鋼材。對于一些地基承載力較低的工業(yè)建筑，這個優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)越性可以得到更好的顯現(xiàn)。

1.2.2 工業(yè)化程度高

輕型鋼結(jié)構(gòu)的建筑構(gòu)造較為簡單，材料也比較單一，相比較其他的建筑構(gòu)造方式更容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、自動化生產(chǎn)。因此無論是從生產(chǎn)的角度還是在安裝使用中，輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑都具有很高的工業(yè)化程度，這點(diǎn)對于工業(yè)建筑也是非常重要的。

1.2.3 現(xiàn)場施工速度快、工期短

輕型鋼結(jié)構(gòu)的不復(fù)雜性和較輕的性質(zhì)直接決定了它在施工過程中具有非?？斓氖┕に俣龋梢杂行У目s短工期，而且對于技術(shù)的要求也特別低，在實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)的同時也可以實(shí)現(xiàn)高效率的使用。

綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)良，是環(huán)保產(chǎn)品

輕型鋼結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，縮短施工的工期，因此在一定程度上可以降低生產(chǎn)成本和施工成本，再加上產(chǎn)品本身質(zhì)地輕、造價低、技術(shù)要求水準(zhǔn)不高，所以使用便捷，造價低，可以實(shí)現(xiàn)很好的經(jīng)濟(jì)效益。另外這種鋼結(jié)構(gòu)污染小，可循環(huán)利用，因此符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是一款環(huán)保產(chǎn)品。

2 工業(yè)建筑中輕型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 工業(yè)建筑中的輕型鋼結(jié)構(gòu)的屋面設(shè)計(jì)

2.1.1 屋面材料和坡度的選擇

近年來輕型鋼結(jié)構(gòu)的屋面材料主要有壓型鋼板、太空鋼板等，但是目前應(yīng)用最廣的還是金屬壓型板、金屬壓型復(fù)合保溫板以及夾心板。雖然說這3種材料在我國使用范圍都比較廣泛，但是每種材料都有其各自的特點(diǎn)，用途也不盡相同。

對于一般的工業(yè)建筑來說，通常是屋面的坡度越大，越利于屋面的排水，而如果坡度過大的話就會使得排水的流速增加，容易出現(xiàn)濺水現(xiàn)象。相反，屋面坡度較小的話，排水速度將變小，水流過慢容易在屋面形成積水，從而會加速壓型板的腐蝕，不利于壓型板的長期使用。在屋面坡度的選擇時還要根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)要求、施工要求等作為參考依據(jù)，比如屋面坡度較小可以減少材料的使用，降低設(shè)計(jì)成本，屋面坡度過大也會增加施工的難度，影響施工的質(zhì)量。

2.1.2 金屬壓型鋼板屋面構(gòu)造設(shè)計(jì)

金屬壓型鋼板屋面構(gòu)造設(shè)計(jì)主要包括板型的選擇、壓型金屬板的選擇、屋面開洞的方式及防水處理等3方面的主要內(nèi)容。大部分的輕型鋼結(jié)構(gòu)的建筑物鑒于對于采光、通風(fēng)等方面的需求，需要在屋面上部開鑿一定的孔洞或是進(jìn)行一定的通風(fēng)和防水設(shè)計(jì)。因此在金屬壓型鋼板屋面設(shè)計(jì)中，要注重對于屋面的開洞、通風(fēng)以及防水處理。在屋面的開洞設(shè)計(jì)中，對于一些孔直徑或邊長較小的孔洞，可以直接在橫梁上面插入1根圓形鋼管或是其他工藝管進(jìn)行處理，如果遇到泛水現(xiàn)象，可以在開洞縫處涂覆足夠的硅酮膠來進(jìn)行防水。對于一些開孔尺寸較大的孔洞，常常將泛水裙板與底座設(shè)計(jì)成一體進(jìn)行處理，為了屋面不容易受到積水的影響，還可以設(shè)計(jì)波槽蓋板進(jìn)行防護(hù)。最常見的工業(yè)建筑的輕型鋼結(jié)構(gòu)多通過渦輪通風(fēng)器解決通風(fēng)問題。對于屋面的防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先要解決好搭接縫問題，防止因搭接縫的存在導(dǎo)致的漏水現(xiàn)象，因此對搭接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

2.2 工業(yè)建筑中的輕型鋼結(jié)構(gòu)的墻面設(shè)計(jì)

根據(jù)墻體位置不同包括外墻和內(nèi)墻兩種，根據(jù)受力特點(diǎn)不同可以分為非自承重式輕型墻體和自承重式輕型墻體，而常用的工業(yè)建筑中的墻體材料多以輕質(zhì)材料為主，比如彩涂金屬壓型板、彩涂金屬壓型板夾心板、PC板等，根據(jù)建筑物的建筑要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及各種板型材料的優(yōu)缺點(diǎn)選取合適的墻體材料。

對于金屬壓型板墻面系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)主要是對壓型板具體長度選取和鋼板墻面系統(tǒng)細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)。在金屬板的選取中要充分考慮到板塊承載力水平以及板塊單位面積材料的有效覆蓋率，盡量減少或不出現(xiàn)壓型板的長向搭接，減少不必要的材料浪費(fèi)。金屬壓型鋼板墻面系統(tǒng)細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)主要包括泛水板及包角板的設(shè)計(jì)和夾心板墻板構(gòu)造設(shè)計(jì)。其中的夾心板墻板構(gòu)造設(shè)計(jì)要綜合考慮夾心板的結(jié)構(gòu)布置和節(jié)點(diǎn)做法，合理選擇板塊的放置方式，重點(diǎn)把握窗洞口、墻的轉(zhuǎn)角處、踢腳等處的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

2.3 輕型鋼結(jié)構(gòu)的加層構(gòu)造設(shè)計(jì)

輕型鋼結(jié)構(gòu)的加層設(shè)計(jì)除了要具有普通加層的共性外，還應(yīng)該具備一些輕鋼結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，因此在輕型鋼結(jié)構(gòu)的加層構(gòu)造設(shè)計(jì)，既要考慮到加層的個性，還要考慮到自身的個性，從而不斷的完善設(shè)計(jì)。輕型鋼結(jié)構(gòu)加層的主要方式還是在原有的舊房主體結(jié)構(gòu)上直接加高，緊密依托原來的主體結(jié)構(gòu)，達(dá)到加固優(yōu)化的目的。首先我們應(yīng)該確定一個既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案，合理選取加層的方式。由于輕鋼加層結(jié)構(gòu)的側(cè)向的剛度比較小，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)該設(shè)置足夠的縱、橫向支撐，從而保證輕型鋼結(jié)構(gòu)固有的剛度以及穩(wěn)定性。另外在設(shè)計(jì)過程中還要考慮輕鋼加層結(jié)構(gòu)地震效應(yīng)，使得板塊的剛度均勻分布在結(jié)構(gòu)之中。

3 結(jié)語

當(dāng)前的輕型鋼結(jié)構(gòu)被廣泛運(yùn)用在了工業(yè)建筑中，生產(chǎn)廠房、車間、辦公區(qū)等廠區(qū)營建中都充分顯現(xiàn)出輕型鋼結(jié)構(gòu)的重要優(yōu)勢以及特點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，筆者相信輕型鋼結(jié)構(gòu)必將在工業(yè)建筑中發(fā)揮著更大的作用。

作者簡介：賈彪（1980-），男，河北省辛集市，大學(xué)本科，工程師。研究方向：工業(yè)建筑設(shè)計(jì)。