輕型鋼結構工業建筑設計研究

毛哲昕

【摘要】輕型鋼結構具有良好的外部形象和合理受力的空間結構，同時還具備經濟性較好、安裝和拆卸方便、材料重復循環利用等優點，能夠充分滿足工業廠區建設的基本需求，進而有效應用在工業建筑領域。本文主要對輕型鋼結構工業建筑屋面設計進行了具體分析，旨在為業內人士的研究提供一些建議和思路。

【關鍵詞】輕型鋼結構；工業建筑；空間設計；立面設計；屋面設計

一、輕型鋼結構在工業建筑中應用的優勢

（一）主體結構穩定、可靠

鋼材本身材質均勻、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。鋼結構是輕鋼結構的主要承重構件，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。工廠的大部分鋼結構桿件經精確計算后加工制成，在利用現代化的檢測手段對其質量進行嚴格的檢驗，確保其質量符合要求和標準。此外，梁柱間的交叉支撐結構和檀條的抗扭、抗剪的共同作用，強化了輕型鋼結構體系的穩定性。

（二）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在：鋼材可以利用先進的自動化制造設備標準化批量生產；建筑骨架的組成有兩種方式，一是現場組裝鋼構件，二是在工廠直接成型并運輸到施工現場；氣候因素不會影響到現場安裝，無濕作業、無需其他模具、施工速度快，一般廠房只需2～3個月就可竣工。根據不同的生產方式、建筑規模、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件式、框架式、盒子組合式3種建筑體系。

二、輕型鋼結構工業建筑空間設計

（一）輕型鋼結構工業建筑的結構選型

目前，對于輕型鋼結構工業建筑的結構選型還沒有一個具體的說明。并且，輕型鋼結構的含義還比較廣泛，拋除掉一些常用的輕型鋼結構，其余的是無法進行歸集的。常規情況下，研究員會把工業建筑分為兩類：屋蓋結構體系與整體式結構體系。其中的整體式是工業中利用最廣泛的門式剛架建筑結構；而屋蓋結構體系則是利用的管桁架結構、網架結構等結構。

（二）輕型鋼結構工業建筑空間造型設計

一是豎向錯列。輕鋼結構桁架、中門式剛架都會有屬于自己的一個受力體系，在展開平面排列時會分為多個結構單元來組成的架構拼接，在工業建筑的空間上進行錯列排布，從而構成獨特的建筑形體。二是橫向錯列。它一般會出現在箱體結構的多層建筑中。它是通過水平搭接而成的，所排列出的空間類似于積木的組合空間。其存在的最大特點是該建筑空間可以實現無限延伸，單一的箱體可以自動形成互通的大空間。

三、輕型鋼結構的工業建筑設計分析

（一）屋面建筑材料

1.常用屋面板材

輕鋼結構的屋面材料應具備高強、輕質、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化生產，構造簡單以及施工操作便捷。屋面鋼結構主要承受屋面荷載，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能環保性能良好，是最為常用的屋面板材。

2.屋面板材連接方式

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，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，產生一定的氣密作用，咬合邊與板的內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，并利用卡扣構造收緊板邊，再安裝防水扣蓋。該方式具有隱藏式構造，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地區。

（二）屋面功能設計

1.通風設計

工業封閉式生產作業方式極易產生大量的粉塵、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工作環境，甚至危害作業人員的身體健康、腐蝕結構構件，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，保持良好的室內環境。

2.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向開窗的天窗形式，其高度和跨度主要根據通風和采光的要求來具體確定。另外，采光頂棚根據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合設計；采光板可選用中空板、玻璃纖維加強聚酯等作為板材，在屋面圍護板材安裝，形成采光條帶，增加室內光線。目前，在輕型鋼結構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、成型便捷等優點，與彩色壓型鋼板配合使用，取得了較好的采光效果。

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

參考文獻

[1]黃璐，李鋒.基于輕型鋼結構工業建筑設計的分析[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2016（07）：70～71.

[2]宋祥.輕型鋼結構工業建筑設計研究[D].濟南：山東建筑大學，2012.