輕型鋼在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

史嶺

摘 ?要：工業(yè)建筑是我國現(xiàn)行階段建筑領(lǐng)域的重要組成部分，多數(shù)采用輕型鋼結(jié)構(gòu)來提高建筑質(zhì)量的安全性和效益性。工業(yè)建筑在作業(yè)時需要承載高負荷量，導(dǎo)致自身結(jié)構(gòu)的荷載量也逐漸升高，而輕型鋼的使用則有效緩解了這一現(xiàn)狀，而且充分發(fā)揮出其強度高、裝配簡單、材料輕巧等優(yōu)勢，從而縮短了建筑工期。該文簡要概述了輕型鋼在工業(yè)建筑外墻體和屋面等結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀，以此來提高工業(yè)建筑質(zhì)量。

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

中圖分類號：TU391 ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

工業(yè)建筑采用輕型鋼主要是利用其生產(chǎn)、設(shè)計與施工等工藝環(huán)節(jié)呈現(xiàn)一體化，施工現(xiàn)場操作簡便，材料成本低，無焊接作業(yè)，有利于縮短施工周期，提高建筑行業(yè)的經(jīng)濟效益。輕型鋼具有較強的受力結(jié)構(gòu)，無論是安裝方面還是施工階段均滿足工業(yè)建筑的基本需求。輕型鋼在技術(shù)要求方面較為嚴格，因此對于其采購環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)均應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑環(huán)境而選擇合適的材料。由于輕型鋼的性價比較高，能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn)，因此建筑人員多選用輕型鋼作為工業(yè)建筑的主要材料，同時結(jié)合輕型鋼的應(yīng)用特點，從而實現(xiàn)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的高質(zhì)量需求。

1 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.1 適用性原則

輕型鋼結(jié)構(gòu)適用于低載荷承重工業(yè)建筑領(lǐng)域，其相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品配置逐漸得到規(guī)范和普及，建筑結(jié)構(gòu)采用鍍鋅板材料，具備較強的抗腐蝕性能和抗震效用，遠遠高于傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)和磚混住宅區(qū)域;輕型鋼結(jié)構(gòu)單位面積重量很低，無論是空間設(shè)置還是人力需求等方面均滿足于大多數(shù)地質(zhì)環(huán)境的建筑要求，結(jié)構(gòu)體系較為靈活，尤其是對于工業(yè)建筑的隔聲、保溫隔熱、采光具有一定的適用性，同時發(fā)揮出輕型鋼結(jié)構(gòu)的高效節(jié)能、環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展要求。

1.1.1 隔音效能

對于工業(yè)建筑來說，隔音效果是有效評估其建設(shè)環(huán)境的重要指標，盡量避免不明物體劇烈震動產(chǎn)生的噪聲污染，輕型鋼材料多采用中空玻璃裝結(jié)構(gòu)，能夠在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生良好的隔音效果;工業(yè)建筑墻體多采用輕型龍骨等材料來增強隔音效果;對于空氣、雨水等不同來源產(chǎn)生的噪聲，在建筑過程中需要采取適當(dāng)?shù)母粢舸胧?/p>

1.1.2 保溫隔熱效能

在全面提倡高效節(jié)能標準中，輕型鋼的優(yōu)勢在于具有通風(fēng)、呼吸等功能，既保證了建筑內(nèi)部形成可流動的空氣對流，滿足大型建筑的通風(fēng)需求和散熱要求，又能夠有效改善室內(nèi)空氣濕熱不均的現(xiàn)象。

1.1.3 采光效能

工業(yè)建筑對采光的要求很高，因此也對建筑用材提出了較高的篩選標準。室內(nèi)建筑標準要盡量避免陰暗、潮濕的環(huán)境，這也充分說明了采光材料應(yīng)當(dāng)與其他建筑結(jié)構(gòu)的耐久性相適應(yīng)，即采用冷彎薄壁結(jié)構(gòu)。輕型鋼骨具有較強的抗腐蝕性能，能夠降低鋼板在使用過程中的銹蝕程度，從而增加輕型鋼的使用壽命，搭配使用玻璃纖維聚酯或者聚碳酸酯等采光板可以提高其采光性能。

1.2 安全性原則

工業(yè)建筑在實施過程中需要不斷提高其安全系數(shù)，既要保證作業(yè)人員的人身安全，又要確保建筑材料及各方面的安全性能，輕型鋼作為現(xiàn)階段工業(yè)建筑普遍使用的結(jié)構(gòu)類型之一，保障其安全性至關(guān)重要。工業(yè)建筑系統(tǒng)非常龐大，且操作工序較為復(fù)雜，一旦受到地震、火災(zāi)以及強壓等外界因素干擾，工業(yè)建筑將面臨巨大的損失，由于工業(yè)建筑原料的生產(chǎn)質(zhì)量問題不易受到控制，在很大程度上會直接造成嚴重的火災(zāi)現(xiàn)象，因此應(yīng)當(dāng)嚴格選用安全性能較高的建筑材料，例如輕型鋼因其抗震、抗壓、耐用且防火等特點被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)中。

1.3 經(jīng)濟性原則

輕型鋼在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有兩大優(yōu)勢：一是重量輕，二是成本低。遵循經(jīng)濟性原則，輕型鋼結(jié)構(gòu)材料的使用簡化了傳統(tǒng)建筑模式下的繁雜作業(yè)量，不僅減少了部分材料的成本輸出，而且避免了人力物力的大量消耗;相比較于重型鋼材的使用，輕型鋼的價格較低，且操作方便，是工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計首選的鋼材之一。為了有效避免建筑施工過程的盲目操作，需要結(jié)合工業(yè)建筑環(huán)境和實施特點，合理規(guī)劃其建筑方案，包括建筑前期原材料的選擇、混凝土結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)工藝等。

2 輕型鋼在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用特點

2.1 外墻體系

工業(yè)建筑外墻體系的構(gòu)造主要是采用非承重組合墻，利用其特點為外墻打造高強度的壓力載荷，多選擇將鍍鋅材料整合為壓型鋼板，從而增強其鋼材強度和穩(wěn)定性波形，實現(xiàn)板型的固定。工業(yè)建筑外墻體系的施工流程主要為：①安裝主鋼結(jié)構(gòu);②將墻檁橫向鋪設(shè)于屋頂柱子上，并結(jié)合檁條與周圍構(gòu)件的疏密程度，將超細玻璃絲綿放置于壓型鋼板和檁條之間，盡量避免墻板與墻檁產(chǎn)生過多的間隙;③包裝外墻體的骨架結(jié)構(gòu)，并設(shè)置獨立的內(nèi)襯鋼板。為了提高建筑結(jié)構(gòu)的美觀性，可以根據(jù)其建設(shè)要求選擇相應(yīng)的板型，例如豎直墻板經(jīng)濟性能高，且具有較強的穩(wěn)定結(jié)構(gòu);橫向墻板的外觀較美觀，適用于大型工業(yè)建筑情況。

目前，我國絕大部分的工業(yè)建筑廠房采用普通的壓型鋼板，后來逐漸采用高復(fù)合板，復(fù)合板適用于鋼材的任意版型設(shè)置，例如平板、壓花板以及波形板等，又能夠做成墻檁以穩(wěn)定外墻結(jié)構(gòu)。工業(yè)建筑外墻構(gòu)造選用輕型鋼的原因在于實現(xiàn)墻面與柱子的獨立性，開窗自由且通風(fēng)性良好，多為工廠外墻設(shè)計。

2.2 屋面設(shè)計

2.2.1 坡度排水

一般來說，工業(yè)建筑需要充分考慮屋面坡度排水等因素，坡度與排水量、材料用量、施工難度以及后期維護等均存在直接的影響，因此坡度選擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖh(huán)境和板型要求來確定，例如區(qū)域性雨水多選擇較大坡度，雨水少則選擇較小坡度。工業(yè)建筑壓型板的屋面坡度要控制在正常范圍內(nèi)的5%～35%，同時也要根據(jù)建筑原則滿足立體效果的要求。

2.2.2 壓型鋼板

工業(yè)建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要結(jié)合建筑要求，預(yù)留出通風(fēng)管、采光窗等多重構(gòu)件，這就容易導(dǎo)致屋面在排水系統(tǒng)中阻斷水流等現(xiàn)象，嚴重時會發(fā)生漏水問題。這就需要建筑初期確定好構(gòu)件的孔洞直徑大小，才能采取不同措施來解決積水問題，例如直徑偏大的孔洞，需要將屋面的底座和泛水裙板設(shè)計成一體結(jié)構(gòu);在直徑偏小的孔洞周圍涂抹適量的硅酮膠也可以起到防水功效。

2.2.2.1 通風(fēng)設(shè)計

良好的通風(fēng)效果能夠有效排出工業(yè)建筑作業(yè)產(chǎn)生的大量污濁氣體，例如粉塵、煙霧等，這是保證室內(nèi)工作環(huán)境的必要條件。工業(yè)建筑在施工過程中難免會產(chǎn)生大量的有毒氣體，不僅會使作業(yè)人員的生命健康受到威脅，而且大量熱氣在作業(yè)環(huán)境內(nèi)流動會腐蝕結(jié)構(gòu)器件，因此應(yīng)當(dāng)在工業(yè)建筑四周設(shè)立百葉窗或者輔助通風(fēng)器等設(shè)備，有利于廢棄的排出，保證室內(nèi)良好的空氣環(huán)境。

2.2.2.2 采光設(shè)計

工業(yè)建筑的屋面設(shè)計通常會選擇采光板或者采光頂棚來滿足通風(fēng)、采光的要求。采光板多安裝于建筑屋面，與圍護板材構(gòu)件形成良好的感應(yīng)帶，以達到良好的室內(nèi)采光效果;工業(yè)建筑多采用玻璃纖維聚酯或者中空板等材料，其強度高、較便捷，同時結(jié)合彩色壓型板使用，室內(nèi)光線更加充足。采光頂棚設(shè)計在建筑屋面的側(cè)向天窗位置，有利于根據(jù)其橫向跨度和高度來滿足采光需求;采光頂棚既可以獨立設(shè)置在屋面四周，也可以橫向跨越屋脊，形成墻面的立體效果。

3 結(jié)語

綜上所述，輕型鋼在我國工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件中占據(jù)重要地位，具有較強的抗震性、抗風(fēng)性、抗壓性以及耐久性，既滿足了工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和質(zhì)量要求，又提高了建筑施工的安全系數(shù)，實現(xiàn)了建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需求。輕型鋼的使用有效改善了傳統(tǒng)工業(yè)建筑生產(chǎn)工藝的弊端，不僅節(jié)約了原材料的生產(chǎn)消耗和施工成本，而且實現(xiàn)了人力物力的充分利用，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的特性，使其能夠切實滿足工業(yè)建筑的需求。因此，只有不斷優(yōu)化和改進建筑施工工藝，充分發(fā)揮輕型鋼的應(yīng)用特點，才能促進工業(yè)建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，提高其建筑水平。

參考文獻

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