輕型鋼結構工業建筑設計探析

陳亮

【摘要】輕型鋼結構是一種工業廠房建筑以及其他公共建筑結構的主要形式，具有架結構簡單、施工周期短的優勢，而且減少了鋼材的使用量，具有非常廣泛的應用前景。但是，在輕型鋼結構工業建筑的設計與施工過程中還存在很多影響安全與質量的問題。基于此，論文針對輕型鋼結構工業建筑設計中的一些問題進行探討，以促進輕鋼工業建筑安全性、穩定性與經濟性的提升。

【關鍵詞】輕鋼結構；工業建筑；設計

輕鋼結構自重較輕，且具有較好的抗振（震）性與抗沖擊性，裝配與施工也較為便利。因此，輕鋼結構在我國工業建筑行業中的應用越來越廣泛，尤其是在廠房中的應用。本文從應用輕鋼結構進行工業建筑設計的必要性出發，探討了輕型鋼結構工業建筑設計的幾個關鍵問題，以期為相關工作人員提供啟示與指導。

一、輕型鋼結構建筑的概念

國外輕鋼的發展早于國內的輕鋼，并且受歐洲傳統木結構的影響，現在大部分是由薄壁型鋼或者小斷面型鋼組合合成桁架來代替。在這之后輕鋼結構建筑是以實腹型單層式結構發展到現在的大型工業廠房，運用小截面的角鋼和鋼管、鋁合金H鋼、圓鋼、金屬板制成，所以具有眾多的優點而被廣泛接納。就目前來說，輕鋼在工業結構中主要運用的結構形式是門式鋼架結構體系，該結構通過垂直支撐體系分布槽鋼或者角鋼，使得側向的剛度強度變大，抗震性能等一系列抗災害性能也是大大的加強，也增加了水平方向的載荷。輕型鋼有著眾多特點，加上構造簡單、單一的材料，可以大規模地批量生產，節省了成本和精力，方便批量生產，最大量地減少了浪費現象。材質輕盈、造型精美、廣泛的使用、成熟的運用等特點，提高了經濟效益，迎合了中國的科學發展觀和環保節能的理念，所以造成輕型鋼與眾不同的特點，并受到社會各界廠商和建筑師的追捧。

二、輕型鋼結構工業建筑設計的分析

（一）基礎設計

第一，判斷廠房基礎受力點。首先，應建立門式剛架模型，然后在此基礎上判斷廠房基礎的受力點，即鋼柱所受荷載。除要計算模型所受荷載，還要計算偏心荷載的偏心距。廠房中大量大型機械設備或貨物的存在往往會造成大量堆積荷載的產生，進而加大基礎偏心距，因此，設計人員在基礎設計環節必須對此加以驗算。自重較輕使輕鋼結構的基底凈反力相對較小，因此，在設計過程中不可忽視由風荷載引起的水平荷載。

（2）調整廠房基礎形式。不同的廠房形式具有不同的受力點，因此，設計人員需依據實際情況，針對不同的受力點對廠房的基礎形式進行調整。以大型機械設備較多的廠房為例，在實際設計中往往會采用鋼性柱腳的基礎形式，但廠房仍然會在外力作用下發生偏移，偏心距還會隨著時間的延長而發生日益加大的現象，此時必須依據實際情況對廠房基礎形式進行調整與改進。

（3）注重廠房基礎構造措施。在應用輕型鋼結構進行廠房設計時，設計人員還應對諸如加設基礎梁等廠房基礎的構造措施加以重視。

（二）屋面、墻面的構造的設計

為增大鋼架剛度、避免鋼架平面外失穩，在設計過程中必須對輕鋼結構門式剛架廠房中屋面及墻面構造措施加以重視。不少鋼結構廠家或設計人員因結構概念不清晰，僅設置了斜拉條卻沒有設置撐桿，這一設計可以確保體系穩定。對于小于6m的柱距，設一道拉條；大于6m的柱距，則設置2道拉條。隅撐布置在屋面、墻面設計中也是十分重要的，其可有效避免因受壓翼緣發生屈曲而造成門式鋼架的破壞。對于周圍采用磚墻維護的鋼柱，通常是在鋼柱外皮設置構造柱，在窗頂位置設置圈梁，構造柱與圈梁現澆為一體。這種情況下，若將圈梁視為鋼柱平面外支點，那么圈梁和磚墻對鋼柱的約束作用點均在鋼柱外皮，而鋼柱主要是內皮受壓，且磚墻混凝土構件與鋼構件屬于完全不同的材料，在這種情況下，在不利荷載的作用下，極有可能會造成磚墻與混凝土出現過早開裂、鋼柱平面外失穩等問題。對此，設計人員應通過系桿的設置減少柱平面外計算長度，但系桿必須連到合適的支撐體系或結構的某個獨立穩定的部分，不能互為支撐。

（三）工業建筑中輕鋼結構加層構造設計方法

輕型鋼結構加層，是當前較為常見的施工項目。由于其具有實用、經濟的特點，在建筑行業得到了較為廣泛的運用。輕型鋼結構加層有區別于普通加層，而且擁有著輕型鋼結構的大部分特點，也因為具有了剛度小等特點，需要設置各方面的支撐，保證穩定性和強度。對整個建筑的承載力和結構都有直接的影響，對建筑的穩定性和使用性也有直接的影響，因此設計人員需要對原建筑工程進行細致的了解，并根據需要確定科學有效的設計方案，保證設計的合理性。

三、結語

隨著鋼產量的不斷提高，經濟的發展，對綠色環保型建筑的不斷要求，鋼材應用于住宅建筑主體結構是歷史所趨。目前來說，我國的輕鋼在工業建筑結構中正得到了穩步發展，輕型鋼在現代建筑結構中必定會被廣泛的應用。較之傳統的鋼筋混凝土材料，輕鋼結構具有更為突出的優勢，其不僅可滿足工藝使用要求，還可提升工業建筑質量與安全性能，同時還可大大降低施工成本、減少環境污染。

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]馬琴.淺析輕型鋼結構在工業建筑中的設計與應用[J].科技創新與應用，2014（34）：249～250.

[3]張遙.淺談門式剛架輕型鋼結構工業建筑設計的入門之道[J].武漢勘察設計，2012（05）：36～40.