工業(yè)建筑輕鋼結(jié)構(gòu)設計問題探討

董紅英

【摘要】當前，由于輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑具有十分強烈的優(yōu)勢，不僅施工周期較短，而且具有良好的經(jīng)濟效益，尤其是較為廣泛的適應性，在現(xiàn)代工業(yè)建筑工程中得到了廣泛的應用。而為了確保工程質(zhì)量，就必須切實加強對其的設計。本文正是基于這一背景，首先對輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑的特點進行了分析；其次就輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑在設計中應注意的問題進行了分析；最后就全文進行了總結(jié)。旨在與同行加強業(yè)務之間的交流，以更好地提高輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的設計水平，夯實工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】輕鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；設計

在輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑設計中，由于其與一般工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的設計有著一定的區(qū)別，所以作為設計人員必須對此類建筑的特點有一個基本的認識，并在結(jié)構(gòu)選型和材料選擇、構(gòu)造設計等設計問題方面著力，才能強化設計成效，并為此而不懈努力。

1.特點分析

從當前來看，常見的輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)形式主要由單跨、多跨實腹式和截面門式的鋼結(jié)構(gòu)承重體系，也有的采取鋼混框架與輕鋼屋蓋的組合結(jié)構(gòu)。其圍護材料以夾芯板和壓型鋼板，在板材連接過程中，其主要采取搭接或咬邊以及卡扣等方式連接板材。在實際工程中具有的特點如下：

一是工期短，造價低。由于輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑建設施工所需的構(gòu)件均在工程制作和拼接安裝，所以小規(guī)模的工業(yè)廠房一般1到2個月就能完成，但是采取鋼混結(jié)構(gòu)就需要花費0.5到1年，因此工期只是普通工程的1/6，正是由于工期較短，所以造價就會降低，雖然結(jié)構(gòu)面積小，但是能增加使用面積。由于輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑在含鋼量方面遠遠低于鋼混結(jié)構(gòu)的含鋼量，一般低于10%到20%之間，這就會降低10%到30%的造價。例如24米到48米為一跨的工業(yè)廠房和倉庫，若不設置吊車，那么每平方的含鋼量只有40到50千克，而所設置的吊車為五噸以下的吊車梁時，那么其每平方的含鋼量也只有50到60千克一旦投資決策，就能在短期內(nèi)將其使用，不僅能在最短的時間內(nèi)取得投資效益，而且還能降低企業(yè)的資金壓力。

二是具有較廣的適應性。工業(yè)建筑采用輕鋼結(jié)構(gòu)時，不僅能在軟基中使用，而且還能用于大跨度建筑的建設。例如生產(chǎn)產(chǎn)房、倉庫、飛機庫、展覽館和集貿(mào)超市等；加上跨度大，所以在內(nèi)部布置時較為靈活，而且能滿足重復使用、緊急使用、臨時使用等使用要求所需的工程，對施工場地的限制較小，對缺水地區(qū)尤為明顯。加上具有良好的抗震性能，這主要得益于其柔性的結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)的自重往往較輕，能有效的減少地震對其帶來的影響。此外，還能拆卸和搬遷，拆卸時間短，損失小，尤其是能夠干式施工和減少能耗和減少對環(huán)境的污染，即便是使用年限有限，但是年限到期之后能大量的回收[1]。

2.設計問題分析

通過上述分析，我們對當前輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的特點有了一定的認識，那么為了確保工程質(zhì)量，就必須切實加強輕鋼結(jié)構(gòu)設計，在實際設計工作中，需要注意的問題較多，具體來說，主要有以下幾點：

2.1輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)選型設計方面的問題探討

一是輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)選型設計，應緊密結(jié)合生產(chǎn)設備和施工工藝的需要，對柱距與跨度進行科學合理的確定，并在確保符合生產(chǎn)設備安裝和施工工藝實施的條件下，對建筑的造型進行設計，所以常見的此類建筑的跨度應為24米和36米。

二是在特殊情況下，例如同一跨度、相同高度、相同吊車噸位、相同荷載、相同環(huán)境等。由于柱距增大，在減少總用鋼量的基礎上增加了總的用鋼量，究其根源，由于增大了柱距，那么廠房結(jié)構(gòu)在鋼架剛面的用鋼量所占的比例就會下降，而柱距不斷的增大，用鋼量所占的比例降幅就會逐漸平穩(wěn)，從而增大次結(jié)構(gòu)的用鋼量，尤其是柱距增大，次結(jié)構(gòu)的用鋼量就會越大[2]。

2.2輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)材料選擇與節(jié)點構(gòu)造設計方面的問題探討

2.2.1安全方面的問題

由于輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑在安全方面的內(nèi)容主要有防火防腐、抗震防雷、防爆抗風等。而防火又是最為重要的一環(huán)。所以在進行防火設計時，就應緊密結(jié)合生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品的生產(chǎn)原材、產(chǎn)品的特點及其占整個面積的比例，對整個工業(yè)建筑火災危險性進行確定，從而根據(jù)工程規(guī)模的大小，對建筑的耐火等級進行確定。在確定耐火等級的基礎上，緊密結(jié)合工業(yè)建筑的實際針對性的對防火涂料的類型進行確定，一般以新型的薄涂型的防火材料應用最為廣泛，但是厚度和耐火極限之間的對應關(guān)系必須掌握。一般如下0.5厚是0.5h，1.0厚是1.0h，且所有鋼構(gòu)件在耐火極限方面均應符合有關(guān)建筑防火設計規(guī)范，再嚴格按照設計的要求進行施工，才能確保設計的質(zhì)量。所以一般每次涂刷的厚度應在0.2到0.3毫米之間，而且每次涂刷必須在上一次涂刷干燥之后才能進行，若為露天作業(yè)，就嚴禁在雨天施工。但是在實際設計中，經(jīng)常會出現(xiàn)這樣或那樣的安全性問題，具體來說，主要有以下幾點：

一是在防火隔墻設置過程，由于現(xiàn)代工業(yè)建筑中一般沒有內(nèi)隔墻。即便有內(nèi)隔墻的數(shù)量也相對較少，但是所設置的內(nèi)隔墻在防火要求方面較高，所以一旦在內(nèi)隔墻和外墻以及屋蓋間的空縫不采取封堵的措施，勢必會導致防火和隔煙的性能被降低。為了其性能得到有效的發(fā)揮，在設計過程中必須結(jié)合實際針對性的進行封堵方案的確定，并結(jié)合確定的方案進行實踐，進行不斷的優(yōu)化和完善，才能確保整個工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。但是就實際來看，往往沒有采取有效的豐富措施，導致防火隔墻的性能難以發(fā)揮。

二是在未出墻面的防火墻方面，首先應注意適用性的問題，由于適用的前提就是在符合生產(chǎn)工藝需要的基礎上，然后才是在室內(nèi)的物理環(huán)境方面。雖然注重了空間設計，但是環(huán)境質(zhì)量往往設計不到位。其次是在光環(huán)境方面，由于此類建筑對室內(nèi)的光環(huán)境要求較高，不僅要確保安全生產(chǎn)，還要確保節(jié)能環(huán)保，所以室內(nèi)光環(huán)境的質(zhì)量要求往往需要負荷有關(guān)室內(nèi)采光設計的標準。最后是在熱環(huán)境方面，此類建筑主要是利用保溫隔熱層以及通風對熱環(huán)境進行控制[3]。

2.2.2經(jīng)濟方面的問題

輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑經(jīng)濟的控制，最根本的在于建筑方案的優(yōu)化設計。應根據(jù)企業(yè)的要求和生產(chǎn)的特點在包括項目的選址、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、建筑造型設計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，應結(jié)合建筑保溫隔熱、美觀等要求選擇強度高的夾心板，適當增大檁距減少用鋼量；配合建筑、水、電、暖通、工藝等專業(yè)的要求適當增加吊掛荷載，有利于降低用鋼量[4]。

3.結(jié)語

綜上所述，在工業(yè)事業(yè)不斷發(fā)展的今天，工業(yè)建筑的建設規(guī)模已經(jīng)遠超以往任何時代，而且輕鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑正在替代傳統(tǒng)的鋼混建筑。這主要得益于我國在這方面的大力投資和快速發(fā)展的工業(yè)市場所推進的，作為設計人員，必須切實在設計過程中掌握輕鋼結(jié)構(gòu)特點，并結(jié)合特點，切實加強對其的設計，認真分析和總結(jié)在設計過程中可能遇到的問題，尤其是安全和經(jīng)濟方面的問題，才能更好地確保整個輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的設計水平，從而更好地確保工程質(zhì)量得到提升和優(yōu)化，并為此而不懈的努力。

【參考文獻】

[1]宋祥.輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設計研究[D].山東建筑大學，2012.

[2]易明峰.關(guān)于輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設計問題研究[J].中華民居，2011，09：116-117.

[3]崔芳，蘇敏.輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設計[J].城市建筑，2013，14：44.

[4]張衛(wèi)東.輕鋼結(jié)構(gòu)建筑設計施工問題探討[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013，16：25.