輕型鋼在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究

李冰成

(北京中瑞電子系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)院華南分院，廣東 深圳 518172)

0 前 言

工業(yè)建筑只是建筑行業(yè)兩大類(lèi)中的一種，多指廠房、倉(cāng)庫(kù)等這樣的建筑。憑借著輕型鋼質(zhì)輕高強(qiáng)的自身特性，再加上這種類(lèi)型的鋼材成本相對(duì)較低，便于施工，被廣泛地應(yīng)用在承壓較輕的工業(yè)建筑中。這種鋼材的使用可以推進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展，因此，需要探究其在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以便于促進(jìn)建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 相關(guān)的概念及重要性

相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)，我國(guó)輕型鋼的發(fā)展較晚。國(guó)外的輕型鋼受到歐洲傳統(tǒng)建筑中的木結(jié)構(gòu)的影響，小斷面型鋼和薄壁發(fā)展有著很大的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)發(fā)展，在建造重型的工業(yè)廠房時(shí)，出現(xiàn)了一種新的實(shí)腹型單層式的輕型鋼結(jié)構(gòu)。在目前來(lái)看，主要使用的是門(mén)式鋼架結(jié)構(gòu)體系的輕型鋼，其側(cè)向剛度比一般的輕型鋼結(jié)構(gòu)的剛度要大很多，另外，還具有很好的抗震能力和水平方向的荷載能力。

就輕型鋼來(lái)說(shuō)，這種鋼材料的結(jié)構(gòu)造型比較固定，因而極大地方便了材料的批量生產(chǎn)。這樣一來(lái)，可以極大地降低材料生產(chǎn)的成本，同時(shí)還能提高效率。在工業(yè)中，生產(chǎn)材料時(shí)往往會(huì)造成很大的浪費(fèi)，但是在生產(chǎn)輕型鋼時(shí)，由于它自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，極大地減少了浪費(fèi)的情況。輕型鋼的造型美觀，有著質(zhì)量輕、便于搬運(yùn)等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，給工業(yè)建筑帶來(lái)了巨大的活力。因其具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，成為了一種炙手可熱的建筑材料。

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

在工業(yè)建筑中利用輕型鋼的結(jié)構(gòu)體系，可以使混凝土的使用量降低50%，同時(shí)使得建筑本身的質(zhì)量相對(duì)于混凝土的建筑質(zhì)量也減輕了3/4。利用輕型鋼材料進(jìn)行工業(yè)建筑施工時(shí)節(jié)省了許多的時(shí)間，因?yàn)檩p型鋼建筑的施工不用在現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋，也不需要制作模板，但是其強(qiáng)度遠(yuǎn)比混凝土的建筑強(qiáng)度高。在進(jìn)行樓板現(xiàn)澆混凝土的環(huán)節(jié)時(shí)，不需要進(jìn)行臨時(shí)支撐，這樣就會(huì)使得建筑的施工速度得到大幅度的提高，使得建設(shè)周期變短，也節(jié)省了一定的資金成本。利用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行工業(yè)建筑作業(yè)，減少了建筑對(duì)于砂、石、灰的用量需求。這樣的建筑在進(jìn)行拆除作業(yè)時(shí)，大部分的材料都可以進(jìn)行回收再次利用或者是進(jìn)行降解，減少污染。輕型鋼能被廣泛的應(yīng)用到工業(yè)建筑中，很大一部分原因是材質(zhì)比較輕。這種鋼材料在生產(chǎn)過(guò)程中是利用輕型的H型鋼進(jìn)行焊接而成的，H型鋼的鋼材結(jié)構(gòu)的截面可利用率極高，使得輕型鋼的成本下降，能被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)建筑中。輕型鋼的結(jié)構(gòu)造型比較單一，生產(chǎn)輕型鋼的材料也比較常見(jiàn)，造成輕型鋼便于生產(chǎn)，能夠滿足大量生產(chǎn)的要求。在使用的過(guò)程中，輕型鋼自身有著突出的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足人們的基本需求。在進(jìn)行建筑施工時(shí)，輕型鋼便于施工，造成建筑施工的效率較高，可以極大地縮短施工時(shí)間，應(yīng)用輕型鋼在建筑中可以有效地降低建筑項(xiàng)目的施工成本，再加上，輕型鋼的施工比較便捷，對(duì)于施工人員的技術(shù)要求不高，便于滿足建筑施工的需求。

3 輕型鋼在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 合適的鋼材選擇

輕型鋼在工業(yè)建筑中多用于非承重墻的結(jié)構(gòu)中，在水泥廠房外墻的墻體中，經(jīng)常會(huì)使用到組合墻的形式，在施工的時(shí)候就需要注意組合墻之間的墻體厚度的配合。組合墻中多使用的是壓型鋼板，這種鋼板材料多是由鍍鋅或鍍鋁鋅鋼板壓制而成的，分為大波、小波、豎板和橫板等形式。相關(guān)的施工人員在進(jìn)行施工時(shí)，要從多方面對(duì)施工的材料進(jìn)行分析選擇。

首先，從鋼材的立面造型進(jìn)行分析，從輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)來(lái)看，在設(shè)計(jì)中通過(guò)一些簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)來(lái)完善材料的單一性和規(guī)律，為我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。輕型鋼結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)有著一定的差距，因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合輕型鋼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)保證工業(yè)建筑的穩(wěn)定發(fā)展，才能有效地滿足該行業(yè)的發(fā)展需求。輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的形式比較規(guī)整，立面結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。其次，需要對(duì)外立面的細(xì)節(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理控制。輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑主要是依靠外立面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔熱，通過(guò)對(duì)建筑的外立面進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)完善工業(yè)建筑的自身保溫，但是這種建筑對(duì)于室內(nèi)溫度沒(méi)有很大要求。我國(guó)大多數(shù)的工業(yè)建筑都是利用輕型鋼結(jié)構(gòu)，在這個(gè)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行材料的節(jié)能設(shè)計(jì)，能提高墻體的保溫性能。

3.2 完善輕型鋼在建筑屋面上的使用

1)合理地進(jìn)行坡度的選擇。對(duì)于工業(yè)建筑屋面的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，相關(guān)的工作人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要注意的就是建筑屋面的排水效果。坡度越大，則建筑的排水效果就越好，但是伴隨而來(lái)的就是施工難度增大。對(duì)于坡度較大的屋面所使用的材料相對(duì)較多，還可能導(dǎo)致屋面出現(xiàn)坡面濺水的現(xiàn)象。坡度較小的屋面，降低了一定的施工難度，所涉及的施工材料也相對(duì)較少，但是排水效果沒(méi)有坡度大的屋面排水效果好。坡度小的屋面會(huì)導(dǎo)致屋面積水率的升高，導(dǎo)致壓型板的腐蝕速度變快，因此，這種屋面的使用壽命也隨之縮短。對(duì)于普通的工業(yè)建筑來(lái)說(shuō)，屋面的坡度一般在5%～35%。但是，在實(shí)際的施工設(shè)計(jì)中需要根據(jù)具體的情況選擇合適的屋面坡度。南方和北方的降雨量不同，不同的地區(qū)之間也有著一定的差別，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合實(shí)際的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，在對(duì)屋面坡度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要注意整個(gè)建筑的立面效果。

2)金屬壓型鋼屋面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行以輕型鋼材為主的屋面設(shè)計(jì)時(shí)，需要在屋面設(shè)計(jì)一定的采光窗也就是所謂的天窗，還有相應(yīng)的通風(fēng)管以及突出物構(gòu)件等，對(duì)于屋面的漏水情況需要結(jié)合實(shí)際情況針對(duì)性地制定解決辦法。對(duì)于一些邊長(zhǎng)和孔直徑較小的掛件來(lái)說(shuō)，施工時(shí)，可以在相應(yīng)的位置上涂抹一定的硅酮膠，保證一定的防水效果，對(duì)于直徑較大的孔洞，需要做好相應(yīng)的防水和排水作業(yè)，防止在該處造成積水，影響屋面的使用。在進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)人員要對(duì)粉塵、煙霧等的影響作出一定的處理，可以增設(shè)天窗、輔助通風(fēng)設(shè)備等。

3.3 工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中輕型鋼結(jié)構(gòu)加層構(gòu)造設(shè)計(jì)方法

對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加層設(shè)計(jì)時(shí)，要讓輕型鋼在具有一般的加層功能上，同時(shí)具有一定輕型鋼結(jié)構(gòu)自身特色，所以，相關(guān)人員在進(jìn)行加層設(shè)計(jì)的過(guò)程時(shí)要注意使輕型鋼自身的特色得以發(fā)揮。對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)的首要方法是直接加高原有建筑結(jié)構(gòu)，利用這種方法，可以不斷對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和優(yōu)化。輕型鋼結(jié)構(gòu)本身有著質(zhì)輕、剛度小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行加層構(gòu)造的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)輕型鋼的橫向和縱向上進(jìn)行更多的支撐設(shè)計(jì)，讓輕型鋼的結(jié)構(gòu)足夠堅(jiān)固穩(wěn)定。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行輕型鋼的加層構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮到輕型鋼結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)，讓結(jié)構(gòu)中的板塊剛度能夠均勻分布。

4 結(jié) 論

在工業(yè)建筑中，輕型鋼被廣泛使用，這一鋼材的使用促進(jìn)了建筑業(yè)的發(fā)展。但是在工業(yè)建筑中還需要對(duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)的布置、對(duì)建筑屋面和墻體進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)才能發(fā)揮輕型鋼優(yōu)良的特性，便于工業(yè)建筑的進(jìn)一步發(fā)揮，保證工業(yè)建筑行業(yè)能夠穩(wěn)定發(fā)展。

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