工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中輕型鋼的應(yīng)用研究

董艷紅

摘要：本文從輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的概念出發(fā)，對(duì)輕型鋼在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了深入探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；輕型鋼；應(yīng)用

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(shí)還具備經(jīng)濟(jì)性較好、安裝和拆卸方便、材料重復(fù)循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，能夠充分滿足工業(yè)廠區(qū)建設(shè)的基本需求，進(jìn)而有效應(yīng)用在工業(yè)建筑領(lǐng)域。因此必須予以高度重視。

1.輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑概述

輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)歷了實(shí)腹式單層輕型鋼結(jié)構(gòu)面板建筑到后來(lái)的大型工業(yè)廠房的發(fā)展過(guò)程，現(xiàn)在給它賦予了具有更廣泛的內(nèi)容和意義。體系中的輕不僅僅指的是建筑結(jié)構(gòu)的輕，更重要的一個(gè)特點(diǎn)是體現(xiàn)在其經(jīng)濟(jì)效益上，與傳統(tǒng)的建筑相比，輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑具有建造速度快，施工成本低的特點(diǎn)，從而大大提高了業(yè)主的經(jīng)濟(jì)效益。在房屋建筑中，衡量該結(jié)構(gòu)是否為輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的標(biāo)準(zhǔn)有兩條，即f指標(biāo)和t直標(biāo)，在其他建筑結(jié)構(gòu)形式中以f指標(biāo)為主。

2.輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

目前，工業(yè)建筑已經(jīng)使用的材料已經(jīng)離不開(kāi)輕型鋼結(jié)構(gòu)，輕型鋼具有諸多特點(diǎn)，抗震性強(qiáng)，具有持久性，綠色環(huán)保，同時(shí)還具有保溫的特點(diǎn)。但是使用輕型鋼結(jié)構(gòu)要注意一個(gè)問(wèn)題，就是盡量不要在大負(fù)荷的工業(yè)建筑之中使用。輕型鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中特點(diǎn)較為突出，主要有三種情況，第一，輕型鋼結(jié)構(gòu)之所以能夠得以廣泛應(yīng)用，這與它自身具有自重輕的特點(diǎn)是離不開(kāi)的，輕型鋼結(jié)構(gòu)在制作的過(guò)程中選取的是一種輕型焊接的H型鋼材，這就是輕型鋼具有自重輕的主要原因。第二，使用輕型鋼結(jié)構(gòu)符合工業(yè)化建筑的具體要求。輕型鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕的特點(diǎn)，在工業(yè)建筑中操作簡(jiǎn)單便利，還有其結(jié)構(gòu)比較單一化，并不像過(guò)去使用的鋼材那么復(fù)雜，是非常容易達(dá)到工業(yè)的的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。第三，使用輕型鋼結(jié)構(gòu)具有節(jié)省材料，節(jié)省人力投資，縮短工期等優(yōu)勢(shì)，輕型鋼結(jié)構(gòu)操作起來(lái)方便易行，大大減少了人力的投入，其在價(jià)格方面也比過(guò)去使用的重型鋼材低廉，在很大程度上節(jié)約了建筑成本，在工業(yè)建筑中是非常具有優(yōu)勢(shì)的。

3.輕型鋼建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1適用性。輕鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中具有一定的適用性特點(diǎn)，過(guò)去使用的重型鋼材需要大量的人力資源，非常耗費(fèi)體力，有時(shí)還會(huì)給建筑工人的安全帶來(lái)一定的威脅，不管是在空間上還是時(shí)間上都很難達(dá)到建筑的要求，但是輕型鋼卻很好的解決了這一問(wèn)題，其既綠色環(huán)保，又輕便，讓工作人員省時(shí)省力，與此同時(shí)還有效的保證了工人的安全需求。

3.1.1聲環(huán)境。聲環(huán)境是指在日常生活中由于某些原因產(chǎn)生的一些噪聲。噪聲的種類有很多，下雨時(shí)產(chǎn)生的雨水拍打的聲音，由空氣傳來(lái)的遠(yuǎn)處的噪音，還有某些物體震動(dòng)產(chǎn)生的噪音等等。根據(jù)這些不同噪聲的不同來(lái)源，我們也應(yīng)該采取不同的隔音措施。

3.1.2熱環(huán)境。熱環(huán)境指的是由于某些原因產(chǎn)生的讓人感到溫?zé)岬耐獠凯h(huán)境，產(chǎn)生溫?zé)岬脑蛴泻芏啵?yáng)的光照產(chǎn)生的熱量，天氣潮濕，大氣流的流動(dòng)速度對(duì)人產(chǎn)生的一定影響等等。在工業(yè)建筑過(guò)程中選用輕型鋼結(jié)構(gòu)材料有效的解決室內(nèi)濕熱的問(wèn)題，輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中主要是保證了室內(nèi)的通風(fēng)，還具有隔熱的作用。

3.1.3光環(huán)境。光環(huán)境要求室內(nèi)的采光要好，要避免室內(nèi)出現(xiàn)陰暗的環(huán)境。這對(duì)材料的選用方面的要求有所提高。采光材料的選擇應(yīng)與采光要求和其他圍護(hù)構(gòu)件的耐久年限相適應(yīng)，常用的采光材料為玻璃纖維聚酯（FRP）采光板和聚碳酸酯（PC）采光板。

3.2安全性。在工業(yè)建筑過(guò)程中，保證其安全性是非常重要的。安全性不不僅僅是指建筑工人的安全性，在建筑方面的安全性也是非常重要的，建筑方面的安全主要是指建筑材料應(yīng)該具有抗震，抗壓，防火，持久耐用等特點(diǎn)。

在工業(yè)建筑中，安全問(wèn)題不可忽視，尤其是輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，有些建筑物會(huì)經(jīng)常發(fā)生火災(zāi)，其發(fā)生火災(zāi)的一部分原因由于建筑材料的特性或生產(chǎn)原料來(lái)決定的。

3.3經(jīng)濟(jì)性。采用輕型鋼結(jié)構(gòu)材料能夠有效的減少材料成本，輕型鋼材料比重型鋼材的價(jià)格要低很多，所以采用此材料是非常合適的。另一方面，輕型鋼具有重量輕的特點(diǎn)，操作起來(lái)非常輕便，節(jié)省了人力，減少了對(duì)人力的投資。在工業(yè)建筑前期，制定一個(gè)合理的建筑方案也是非常有必要的，它能夠有效的避免在施工過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)盲目性，如果沒(méi)有一個(gè)合理的計(jì)劃，合理的安排，既浪費(fèi)了時(shí)間，又浪費(fèi)了金錢。

4.輕型鋼建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)包括屋面設(shè)計(jì)、墻體設(shè)計(jì)、加層構(gòu)造設(shè)計(jì)三方面。屋面設(shè)計(jì)通常包括屋面建筑材料的選擇和屋面坡度的選擇，對(duì)于干旱地區(qū)，屋面材料主要保溫隔熱性能好，雨水少，與多雨地區(qū)相比對(duì)材料的防水性能適當(dāng)降低，屋面的坡度較小；在多雨區(qū)則要求屋面防水性能好，同時(shí)屋面的坡度較大。它是在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，達(dá)到對(duì)原有結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，在設(shè)計(jì)中為了提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，彌補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，需合理設(shè)計(jì)縱橫向的支撐，使其剛度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.山形門式輕型鋼剛架結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)獲得了快速發(fā)展，山形門式輕型鋼剛架結(jié)構(gòu)以其節(jié)約鋼材、節(jié)約工期和節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)被許多工業(yè)廠房所選用。山形門式輕型鋼剛架結(jié)構(gòu)體系一般應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)式工業(yè)建筑和工業(yè)廠房，在小跨度結(jié)構(gòu)中優(yōu)勢(shì)最為明顯。當(dāng)廠房中無(wú)吊車時(shí)，結(jié)構(gòu)對(duì)側(cè)向力抵抗能力要求較低，因此根據(jù)結(jié)構(gòu)彎矩圖，結(jié)構(gòu)采用線性變截面鋼柱，即節(jié)省可鋼材又節(jié)約成本。當(dāng)廠房安設(shè)大型起重設(shè)備時(shí)，則結(jié)構(gòu)具有較大的側(cè)向力作用，則結(jié)構(gòu)需提高側(cè)向抵抗力和剛度。因此采用剛陛柱腳來(lái)提高廠房的整體剛度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)通常設(shè)計(jì)為偏心基礎(chǔ)，來(lái)避免基礎(chǔ)底面出現(xiàn)拉應(yīng)力的現(xiàn)象。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，輕型鋼在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用已成為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的必然趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的施工相比，其節(jié)約鋼材、節(jié)約工期和節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)使其在建筑材料領(lǐng)域占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步挖掘鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并結(jié)合中國(guó)古建筑形式為鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)將會(huì)有更進(jìn)一步的發(fā)展。