對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計的研究

張華杰

（西華大學(xué)，611700）

對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計的研究

張華杰

（西華大學(xué)，611700）

輕鋼結(jié)構(gòu)建筑用料簡單，工期短、成本低、環(huán)境適應(yīng)力強，對于我國大部分地區(qū)都可以進(jìn)行施工，所以在我國工業(yè)建筑的發(fā)展歷程中，占有重要地位。本文作者結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)、選材和設(shè)計現(xiàn)狀，對輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計研究作了闡述。

鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；施工設(shè)計；鋼材料；

前言：我國的工業(yè)在不斷發(fā)展，相對應(yīng)的工業(yè)建筑發(fā)展也進(jìn)入到一個新的時期。傳統(tǒng)的工業(yè)建筑中，建筑物報廢之后會遺留下大量的建筑垃圾和工業(yè)廢棄物。其處理給地方政府帶來了巨大的壓力。而且，工業(yè)建筑作為生產(chǎn)資本的一種，已經(jīng)完全擺脫了一般建筑物的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，有著獨特的使命和任務(wù)。為了改變傳統(tǒng)的工業(yè)建筑帶來的資源消耗和環(huán)境壓力，我國建筑業(yè)開始了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的探索，隨著建筑經(jīng)驗累積，已經(jīng)取得了不小的進(jìn)步。

一、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的設(shè)計特點

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑相對于傳統(tǒng)建筑，要考慮的地方有了一定的延伸和拓展，設(shè)計起來需要從另一種思路來進(jìn)行考慮。

1.1 建筑安全性

鋼結(jié)構(gòu)普工業(yè)建筑的主要用途大部分是用于廠房，作為存放工業(yè)設(shè)備和工業(yè)生產(chǎn)的主要場地，在進(jìn)行設(shè)計的時候，建筑的安全性是設(shè)計者要考慮的首要因素，安全要素包含：防火、防腐、抗震、防風(fēng)、避雷、抗爆等方面。結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)和鋼結(jié)構(gòu)的特性，建筑物的拉伸和承重是所有建筑材料中最強的。作者認(rèn)為，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的重點安全設(shè)計是在防火上。設(shè)計師在設(shè)計中要根據(jù)建筑物的用途、工業(yè)生產(chǎn)的流程、所使用的原材料和成品特性為建筑物做好防火等級預(yù)算，在特殊部分進(jìn)行材料的防火處理。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范 GBJ16-87》的要求，在建筑物鋼構(gòu)件上涂刷不同厚度等級的薄涂型防火涂料；在需要設(shè)計防火墻的位置設(shè)計防火隔墻；在建筑物辦公地點設(shè)計可以防火隔煙的夾層樓板，加強通風(fēng)消防的路線設(shè)計等。幫助工業(yè)建筑提升消防安全等級，提高安全性。

1.2 建筑中的光、熱環(huán)境

根據(jù)《建筑采光設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50033-2001》的要求，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑要根據(jù)建筑物的工業(yè)行業(yè)確保必須的光環(huán)境。做好光環(huán)境設(shè)計不僅可以節(jié)能，還可以提高生產(chǎn)的安全性。所以，設(shè)計師要在結(jié)合建筑物進(jìn)深的基礎(chǔ)上，充分利用屋頂，做好自然采光設(shè)計，提高采光的亮度和均勻度，在做好屋頂防雨的基礎(chǔ)上，增加采光和通風(fēng)渠道的規(guī)劃。保證建筑物內(nèi)部的光熱控制，提高建筑物使用的舒適性。

1.3 成本控制

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑最大的優(yōu)勢在于其成本的可控性。所以鋼結(jié)構(gòu)建筑物的設(shè)計方案要充分考慮到企業(yè)的選址，地形地勢和整體規(guī)劃，控制單體的規(guī)模，最大化的提高鋼材料地利用率，在空間規(guī)劃和造型設(shè)計上下功夫，如：合理使用夾心板，提高檁距、減少用鋼量等。在保證建筑物基本要求的前提下，幫助甲方節(jié)省建筑成本，提高土地資源的利用率。

二、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.2.1 縱向錯列

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中的局部錯列是設(shè)計中常見的設(shè)計方式，主要原因是為了應(yīng)對企業(yè)不同高度的設(shè)備而采取的特殊設(shè)計，或者根據(jù)工廠的辦公和生產(chǎn)需要而進(jìn)行的空間錯列設(shè)計。使用這種設(shè)計方式，可以有效的區(qū)分建筑內(nèi)部的功能分區(qū)，安裝大型設(shè)備，而且縱向錯列還有提高建筑物的采光與通風(fēng)、凸顯外形特征、提高企業(yè)形象等作用。

2.2.2 線狀軌跡錯列

有些鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑從整體來看表現(xiàn)出塊狀或者錯列的軌跡呈線狀的特點，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計方式叫做線狀軌跡錯列設(shè)計。使用這種設(shè)計方式，可以有效的利用地形，化零為整，提升建筑物的整體性和使用效率。而且建筑也可以從多角度進(jìn)行觀看，提高了建筑物的美感。

2.2.3 橫向錯列

橫向錯列屬于新型的設(shè)計結(jié)構(gòu)，在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中，橫向錯列大多實現(xiàn)在集裝箱式的橫向多層建筑物中。建筑物在承重柱的支撐下逐層橫向延展連接，有效的利用了工程的空間資源。在實際設(shè)計中，主要是由單個箱體自成功能或在內(nèi)部相互連通成為大空間，有效的溝通了建筑物的高層辦公區(qū)，實現(xiàn)了兩個不同的建筑物之間的高層連接，減少了直線距離，提高了辦公效率。

2.2.4 懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，室內(nèi)外空間的利用同樣重要，在一些特殊的工廠中，產(chǎn)品的部分生產(chǎn)是在室外進(jìn)行的，這樣有利于產(chǎn)品的裝車和物流，對此，設(shè)計師利用鋼結(jié)構(gòu)的延展特性，設(shè)計出了一種懸挑結(jié)構(gòu)，屋面和屋頂結(jié)果可以向外擴展出巨大的空間，用于下部的遮風(fēng)擋雨，而且，還可以用作企業(yè)的集會場所，體現(xiàn)了設(shè)計功能的多樣化趨勢。

2.2 墻體材料設(shè)計

對于鋼結(jié)構(gòu)廠區(qū)的墻體結(jié)構(gòu)，出于成本和安全考慮，設(shè)計師們喜歡使用彩色鋼壓板作為墻面材料。根據(jù)鋼壓板的波形肌理可以分為三種，分別是：波紋形板、U型板和梯形(V形)板，強度依次遞增。根據(jù)建筑物的需要，可以選擇不同的鋪設(shè)方式，縱向、橫向和組合鋪設(shè)都有其優(yōu)點。

除此之外，為了追求美觀和整潔，還可以使用金屬幕墻和玻璃立面等材料作為墻體結(jié)構(gòu)。鋁合金板和鈦型板等金屬板經(jīng)過冷彎、輥壓加工，成為工業(yè)建筑墻體的重要材料。有著比其他金屬更強的防腐、導(dǎo)熱和防火功能，而且，金屬幕墻不容易受到大的破壞，擁有折舊價值，能實現(xiàn)企業(yè)資產(chǎn)的“保值”。

玻璃幕墻也是鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的墻體材料之一，但是由于其成本高昂，更多的是在民用建筑中。但是在西方，部分工廠利用玻璃幕墻，實現(xiàn)了吸收太陽能、傳導(dǎo)光線等功能，從長期來看，這種清潔能源降低了企業(yè)的辦公和生產(chǎn)成本和環(huán)保成本，有著廣大的發(fā)展前景。但現(xiàn)在來看，還不具備大規(guī)模推廣的經(jīng)濟和技術(shù)條件。

2.3 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

作為工業(yè)建筑物，建筑物的功能要有著突出的工業(yè)特色，比如設(shè)計師要更加注重建筑物的排水、通風(fēng)、采光等基礎(chǔ)功能的設(shè)計，尤其是通風(fēng)功能。封閉式生產(chǎn)環(huán)境會造成大量的蒸汽、煙塵、和有毒氣體，而且火災(zāi)也會產(chǎn)生令人窒息的氣體，如果沒有良好的通風(fēng)設(shè)計和設(shè)備，這些問題會嚴(yán)重威脅工人的身體健康狀況。

此外鋼結(jié)構(gòu)建筑物的主要優(yōu)勢之一就是利用現(xiàn)代建筑材料完成主體建筑的建設(shè)任務(wù)。因此在功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，還要考慮到使用者使用過程中的結(jié)構(gòu)變更問題。因此可以再主承重支架固定的基礎(chǔ)上完成部分活動支架的靈活性設(shè)計。便于使用者后期的各種功能變更，提高建筑物的使用效率。

總結(jié)： 總而言之，隨著鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的不斷發(fā)展，新型鋼結(jié)構(gòu)的適用范圍和建筑設(shè)計理念已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域研究的熱門課題。所以，我們要不斷加強熟悉和研究鋼材的物理和化學(xué)特性，完善工業(yè)建筑的設(shè)計方案，減少和避免各類事故和隱患的存在，推動我國鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計能力的前進(jìn)。

[1] 張國榮.鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的構(gòu)思及其穩(wěn)定性問題分析［J］．建材發(fā)展導(dǎo)向,2011(11).

[2] 徐永春,鄭榮躍,宋曉剛.輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］．吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2005.

[3] 易明峰. 關(guān)于輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計問題研究［J］．中華民居，2011（09）

TU7

B

1007-6344（2016）02-0098-01

張華杰-男-1995.5-四川-西華大學(xué)-本科-土木工程