淺談輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)

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摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)得到了大力發(fā)展，輕鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)榫哂薪?jīng)濟(jì)效益好，施工周期短，適用范圍廣等特點(diǎn)，在工業(yè)建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，本文主要是對工業(yè)建筑中輕鋼結(jié)構(gòu)的選型，建筑材料的選擇和節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造設(shè)計(jì)做了分析，以供同仁參考！

關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；節(jié)點(diǎn)；設(shè)計(jì)

一、結(jié)構(gòu)選型

工業(yè)建筑中的輕鋼結(jié)構(gòu)首先應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝和設(shè)備的要求選擇適用、經(jīng)濟(jì)的柱距和跨度。在滿足生產(chǎn)工藝和設(shè)備安裝要求的前提下，結(jié)合建筑造型設(shè)計(jì)，就一般項(xiàng)目而言經(jīng)濟(jì)跨度為24m、36m。對特定要求的工業(yè)建筑（同一跨度、吊車噸位相同、高度相同、使用荷載相同及所處環(huán)境相同）隨著柱距的增大總用鋼量先是減少而后增加這說明存在最優(yōu)柱距，主要原因是隨著柱距的增大，作為整個(gè)廠房結(jié)構(gòu)的“用鋼大戶”剛架的用鋼量所占比例逐漸下降，并隨柱距的增大降幅趨于平緩；而次結(jié)構(gòu)用鋼比率卻隨柱距的增大而上升，當(dāng)柱距較大時(shí)其用鋼量占了主要地位。結(jié)合近幾年的經(jīng)驗(yàn)，一般來說經(jīng)濟(jì)柱距無吊車時(shí)為8～9m，有吊車時(shí)為6～8m。當(dāng)然最優(yōu)柱距受跨度、吊車、層高、使用荷載、所處環(huán)境不同以及蒙皮效應(yīng)、空間協(xié)同作用等等的影響而有所不同。

二、建筑材料的選擇和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的設(shè)計(jì)

建筑材料的選擇和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系到輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀等。

（1）適用

輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的適用性首先在空間上要滿足生產(chǎn)工藝的需求，然后要在室內(nèi)物理環(huán)境上滿足生產(chǎn)人員的勞動安全和職業(yè)衛(wèi)生的要求?？臻g設(shè)計(jì)往往能得到重視，而室內(nèi)物理環(huán)境的質(zhì)量常有不盡人意的地方。主要表現(xiàn)在光環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境幾個(gè)方面：光環(huán)境。輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑對于室內(nèi)的采光要求很高，一方面是節(jié)約室內(nèi)照明，一方面是可以保證生產(chǎn)的安全。一般輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑進(jìn)深都大，側(cè)面采光只能解決靠近外墻的一小塊區(qū)域的采光問題，絕大部分的區(qū)域需靠屋面采光。采光材料的選擇應(yīng)與采光要求和其它圍護(hù)構(gòu)件的耐久年性相適應(yīng)，采光材料一般為玻璃纖維聚酯（FRP）采光板和聚碳酸酯（PC）采光板。熱環(huán)境。輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑室內(nèi)熱環(huán)境的控制主要通過保溫隔熱和通風(fēng)來調(diào)節(jié)。保溫隔熱可以采用特殊的隔熱材料來實(shí)現(xiàn)，通風(fēng)可以在靠屋脊的位置安裝通風(fēng)器。聲環(huán)境。輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑室內(nèi)噪聲來源主要為空氣噪聲、振動噪聲及雨水撞擊聲。對于空氣噪聲若采用50厚的巖棉夾芯板可隔聲降噪約29dB（A），內(nèi)襯面料采用穿孔材料平均吸音系數(shù)SAC=0.85；對于雨水撞擊聲若采用50厚的巖棉加底襯材料強(qiáng)力聚丙烯膜可降噪約19dB（A）；對于振動噪聲主要采取阻斷振源的辦法，除了設(shè)備自身采取減振措施外，在振源與主體鋼結(jié)構(gòu)間設(shè)隔振溝，在安裝時(shí)盡量避免彩鋼板之間的剛性連接而形成“聲橋”。

（2）安全

輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑安全包含防火、防腐、抗震、抗風(fēng)、防雷及防爆等方面，本文結(jié)合筆者自身的結(jié)構(gòu)專業(yè)知識，談一談輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑防火設(shè)計(jì)。

輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)非常重要的第一步是根據(jù)生產(chǎn)工藝、原料和產(chǎn)品的性質(zhì)特點(diǎn)及其在整體中所占面積比例，確定該工業(yè)建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性；并結(jié)合工程規(guī)模確定建筑耐火等級。需要注意的是多（單）層丁、戊類廠（庫）房采用輕鋼結(jié)構(gòu)時(shí)是可以不做防火保護(hù)的（使用甲、乙、丙類液體或可燃?xì)怏w的部位除外，且屋面為不上人屋面），這樣能節(jié)約造價(jià)10%～20%。對于其它需做防火處理的鋼構(gòu)件在輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中一般采取刷薄涂型防火涂料。隨著防火涂料工業(yè)的發(fā)展，新型薄涂型防火涂料不斷出現(xiàn)；一般新型薄涂型防火涂料的厚度與耐火極限的對應(yīng)關(guān)系如下：0.5厚為0.5h、1.5厚為1.5h、2.0厚為2.0h、2.6厚為2.5h。所有鋼構(gòu)構(gòu)件的耐火極限均應(yīng)滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87》（2006年版，以下簡稱《建規(guī)》）的要求。所用防火涂料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均須符合《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范CECS24：90》的要求，并嚴(yán)格按其要求施工；每遍刷涂厚度宜為0.2～0.3mm，每次刷涂時(shí)應(yīng)待上一道涂膜干透后進(jìn)行，露天作業(yè)時(shí)不得在雨天進(jìn)行。輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑（除甲、乙類外）一般規(guī)模都較大，往往在廠房中附設(shè)有倉庫和辦公用房，并設(shè)有夾層；大多數(shù)為綜合性廠房，需分為多個(gè)防火分區(qū)。在設(shè)計(jì)和施工中鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防火問題一般會得到重視，而建筑物中水平和垂直方向防火分隔構(gòu)件的完整性往往會被忽視。

比如說工業(yè)建筑中常見的防火隔墻，筆者在施工圖紙校對和多數(shù)工程的竣工驗(yàn)收中經(jīng)常能看到內(nèi)隔墻與外墻屋蓋間的空縫沒有采取有效的封堵措施，防火隔墻特別是封閉樓梯間和疏散通道隔墻起不到應(yīng)有的防火、隔煙作用。封堵材料可采用鋼板刷防火涂料或防火板，耐火極限應(yīng)根據(jù)該防火隔墻上的防火門窗的要求來確定；構(gòu)件間的縫隙應(yīng)滿嵌防火密封膠。

（3）經(jīng)濟(jì)

輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑經(jīng)濟(jì)的控制，最根本的在于建筑方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。應(yīng)根據(jù)企業(yè)的要求和生產(chǎn)的特點(diǎn)在包括項(xiàng)目的選址、總圖位置的規(guī)劃、單體規(guī)模的控制、建筑耐久年限和耐火等級的確定、防火分區(qū)的劃分、建筑造型設(shè)計(jì)和建筑材料的選擇等方面狠下工夫。除了結(jié)構(gòu)上多方案比較得出最優(yōu)的斷面和柱距外，應(yīng)結(jié)合建筑保溫隔熱、美觀等要求選擇強(qiáng)度高的夾心板，適當(dāng)增大檁距減少用鋼量；配合建筑、水、電、暖通、工藝等專業(yè)的要求適當(dāng)增加吊掛荷載（盡可能均布），有利于降低用鋼量；盡量采用定型的產(chǎn)品，減少異型構(gòu)件帶來的造價(jià)增加；盡量考慮壓型鋼板等構(gòu)件的模數(shù)尺寸，減少材料損耗。對于裝飾性等方面要求低的建筑，墻面板選用低波壓型彩鋼板，屋面板選用低波壓型鍍鋅板，保溫隔熱材料可選用低容重的巖棉或玻璃棉，底（內(nèi)）襯材料選用加筋鋁箔?？傊鶕?jù)業(yè)主和建筑功能要求，在滿足規(guī)范要求的前提下，盡可能經(jīng)濟(jì)、可靠的方案、材料和構(gòu)造。

（4）美觀

輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的特點(diǎn)是體量大、水平方向長、形體簡潔，建筑構(gòu)件類型少、規(guī)格統(tǒng)一，表觀質(zhì)感好；其整體外觀上應(yīng)是簡潔、精致、現(xiàn)代的風(fēng)格。因此輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑造型的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)其自身的特點(diǎn)，比如說外墻板：高（低）波壓型彩鋼板、弧形彩鋼板、小型彩鋼豎直安裝平板、大型氟碳涂層水平安裝夾芯平板等的材質(zhì)變化、光影效果和線條對比形成的韻律感；構(gòu)架：少量適宜的構(gòu)架，如網(wǎng)架或點(diǎn)支玻璃雨棚、裝飾性強(qiáng)的檢修鋼梯、避雷針，企業(yè)名稱字牌等能起到畫龍點(diǎn)睛的作用；

三、總結(jié)

在輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的過程中，我們應(yīng)嚴(yán)格按照和采用相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)隨著輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的日趨成熟，設(shè)計(jì)師也要緊跟時(shí)代步伐，堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)。只有這樣，才能設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)環(huán)保的輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑，滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的要求。

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