基于輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設計的分析

黃璐++李鋒

摘 要：現(xiàn)代多樣化的建筑對其結(jié)構(gòu)設計方法和建造模式提出了更高的要求，輕型鋼結(jié)構(gòu)應運而生。目前，輕型鋼結(jié)構(gòu)以其節(jié)能環(huán)保以及良好的抗震性、保溫性、舒適性等優(yōu)勢，在建筑行業(yè)得到了廣泛的應用，特別是在不需要承受大荷載的工業(yè)建筑設計中的應用，降低了工業(yè)建筑的成本，提高了工業(yè)建筑的綜合效益。本文將對輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設計進行探討，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：輕型鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；設計；分析

中圖分類號： TU392.5 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）20-70-2

0 引言

輕型鋼結(jié)構(gòu)具有良好的外部形象和合理受力的空間結(jié)構(gòu)，同時還具備經(jīng)濟性較好、安裝和拆卸方便、材料重復循環(huán)利用等優(yōu)點，能夠充分滿足工業(yè)廠區(qū)建設的基本需求，進而有效應用在工業(yè)建筑領域。因此必須予以高度重視。文章主要對輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑屋面設計進行了具體分析，旨在為業(yè)內(nèi)人士的研究提供一些建議和思路。

1 輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中應用的優(yōu)勢

1.1 建筑實體空間輕巧、開闊

輕型鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)截面小、自重輕，根據(jù)實際的受力情況可以精確設計承重結(jié)構(gòu)截面，空間結(jié)構(gòu)的受力合理。輕型屋面系統(tǒng)用鋼量在8kg/m2～15kg/m2極大地節(jié)約了建筑材料。此外，輕鋼支撐結(jié)構(gòu)截面在室內(nèi)建筑面積的占據(jù)比例較小，進而增加了工業(yè)建筑的使用面積。企業(yè)可根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝合理地安裝室內(nèi)機械設備、布局生產(chǎn)流線，并且可以再例如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件空隙中隱藏部分復雜管線，從而預留出更加開闊的生產(chǎn)、儲藏及運輸空間。

1.2 主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠

鋼材本身材質(zhì)均勻、延展性較好，具有良好的抗震與抗壓性能，并且相較于其他材料其容重和屈服點的比重最小。鋼結(jié)構(gòu)是輕鋼結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，采用的都是具有高韌性、可塑性及強度的鋼材，以便承受大動力荷載。工廠的大部分鋼結(jié)構(gòu)桿件經(jīng)精確計算后加工制成，在利用現(xiàn)代化的檢測手段對其質(zhì)量進行嚴格的檢驗，確保其質(zhì)量符合要求和標準。此外，梁柱間的交叉支撐結(jié)構(gòu)和檀條的抗扭、抗剪的共同作用，強化了輕型鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。

1.3 施工建造方式便捷

輕鋼建筑的施工建造方式便捷主要體現(xiàn)在：①鋼材可以利用先進的自動化制造設備標準化批量生產(chǎn)；②建筑骨架的組成有兩種方式，一是現(xiàn)場組裝鋼構(gòu)件；二是在工廠直接成型并運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場；③氣候因素不會影響到現(xiàn)場安裝，無濕作業(yè)、無需其它模具、施工速度快，一般廠房只需2-3個月就可竣工。根據(jù)不同的生產(chǎn)方式、建筑規(guī)模、運輸能力及施工條件等，確定合理的骨架組合方式，常見的輕鋼骨架組合方式主要包括構(gòu)件式、框架式、盒子組合式3種建筑體系。

2 輕型鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑設計分析

輕型鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建設設計主要涵蓋空間設計、立面設計以及屋面設計3個重要部分，具體分析如下：

2.1 屋面建筑材料

2.1.1 常用屋面板材

輕鋼結(jié)構(gòu)的屋面材料應具備高強、輕質(zhì)、耐久、保溫、隔聲、隔熱、抗震、防水等性能，同時還要能夠進行工業(yè)化生產(chǎn)，構(gòu)造簡單以及施工操作便捷。屋面鋼結(jié)構(gòu)主要承受屋面荷載，降低了屋面板受力條件。當下常用的屋面板材包括彩色壓型鋼板、彩鋼夾芯板，其中彩色壓型鋼板需要現(xiàn)場復合，為了深化其保溫隔熱效果，需要填充離心玻璃棉與巖棉等材料；彩鋼夾芯板本身的節(jié)能環(huán)保性能良好，是最為常用的屋面板材。

2.1.2 屋面板材連接方式

①彩色壓型鋼板連接方式，其主要包括兩種方式：第一，咬合式連接，此方式有180°和360°兩種咬口卷邊方式（詳見圖1），其中180°為非緊密型咬合，360°為緊密型咬合，其原理是利用專門的咬邊機緊密咬合搭接在一起的壓型鋼板邊，產(chǎn)生一定的氣密作用，咬合邊與板的內(nèi)表面利用鋼板鉤進行相互固定，確保了其形式立面美觀；第二，扣蓋式連接，該方式對稱布置壓型鋼板接縫邊，并利用卡扣構(gòu)造收緊板邊，在安裝防水扣蓋（詳見圖2）。該方式具有隱藏式構(gòu)造，并利用扣蓋下的空腔式原理增大防水效果。但該方式不適用于沿海臺風多發(fā)地區(qū)。

②彩鋼夾芯板連接方式，主要有屋面板橫向與縱向連接兩種形式（詳見圖3）。屋面夾芯板外板為高波壓型鋼板，包括U形和V形兩種。橫向連接方式為了防止出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，應做好構(gòu)造卷邊并固定在屋面板壓蓋下；縱向連接在檁條處，兩塊板要在屋架支撐構(gòu)件上放置，且板支座的長度要≥50mm，所以連接處檁條一般都設計成雙檁或焊接長角鋼。

2.2 屋面功能設計

2.2.1 排水設計

輕鋼連續(xù)多跨結(jié)構(gòu)決定屋面上會有多個屋脊、內(nèi)天溝和坡向，排水設計要處理好屋面坡度與室內(nèi)空間的關(guān)系，一般輕鋼廠房屋面坡度大于等于5%，采用屋面外排水的形式。同時屋面坡度越高越浪費室內(nèi)空間，加大用鋼量以及熱量散失。此時采用外排水方式的屋面外板材料應選用款波高肋壓型板，并采用側(cè)向360°卷邊連接，進而有效解決上述問題。

2.2.2 通風設計

工業(yè)封閉式生產(chǎn)作業(yè)方式極易產(chǎn)生大量的粉塵、煙霧以及熱氣等污濁氣體，若不能及時排出會嚴重影響室內(nèi)工作環(huán)境，甚至危害作業(yè)人員的身體健康、腐蝕結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這就需要在立面加設百葉窗的基礎上加裝氣樓或輔助通風器、天窗等設施，保持良好的室內(nèi)環(huán)境。

2.2.3 采光設計

屋面采光設計主要是利用采光頂棚、采光板等形式，其中采光頂棚是在突出屋頂表面的側(cè)向開窗的天窗形式，其高度和跨度主要根據(jù)通風和采光的要求來具體確定。另外，采光頂棚根據(jù)采光要求可以單獨設置也可跨越整個屋脊或延伸到墻面與立面結(jié)合設計；采光板可選用中空板、玻璃纖維加強聚酯等做為板材，在屋面圍護板材安裝，形成采光條帶，增加室內(nèi)光線。目前，在輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房中最常用的采光板材是玻璃纖維加強聚酯，其具有高強度、好耐久性、成型便捷等優(yōu)點，與彩色壓型鋼板配合使用，取得了較好的采光效果。

3 結(jié)束語

綜上所述，輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的應用具有建筑實體空間輕巧、開闊，主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠，施工建造方式便捷等優(yōu)勢，在工業(yè)建筑屋面設計中，應選用彩色壓型鋼板、彩鋼夾芯板，并采用合理的連接方式，同時根據(jù)輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的實際情況，做好排水、通風及采光等屋面功能設計，提高輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設計的成效，建設出高質(zhì)量的工業(yè)建筑。

參 考 文 獻

[1] 白曉民.輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設計研究[J].黑龍江科學，2014，11：59.

[2] 馬琴.淺析輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的設計與應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2014，34：249-250.

[3] 賈彪.工業(yè)建筑中輕型鋼結(jié)構(gòu)的設計淺析[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013，20：1+9.

[4] 張遙.淺談門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設計的入門之道[J].武漢勘察設計，2012，05：36-40.

[5] 許建光.工業(yè)建筑門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)設計[J].建材與裝飾，2016，03：83-84.