鄭強 金方園

【摘要】目前情況，我國輕型鋼工業(yè)的發(fā)展形式還是相當可觀的，輕型鋼建筑系統(tǒng)的誕生推動了我國現(xiàn)代建筑的發(fā)展，不僅提供了新的設計理念，還帶來了相關的建筑模式，特別是在工業(yè)建筑設計方面，其優(yōu)點更加顯而易見。當前，我國對于輕型鋼的結構工業(yè)建筑設計的研究已逐步成熟，本篇就輕型鋼的結構工業(yè)建筑設計存在的有關問題進行更加深入的探討與研究。

【關鍵詞】輕型鋼結構；工業(yè)建筑；設計；分析

前言：現(xiàn)階段，我國正處于工業(yè)化的后期，而那些過分依賴資源的產業(yè)已經被工業(yè)發(fā)展趨勢所淘汰。不斷崛起的城市化對國家土地的需求越來越大，然而由于過去的工業(yè)生產對自然能源的掠奪，導致我國在工業(yè)生產中出現(xiàn)許多重污染、高消耗的工業(yè)疾病，這些對我國的環(huán)境產生了巨大的破壞與傷害。對于這樣的狀況，我國在逐漸向著節(jié)約能源的生產模式轉化。

一、 輕型鋼結構的內容與應用特點

最早出現(xiàn)的輕型鋼建筑是以單層為主的實腹形式的金屬面板輕型鋼結構建筑，后來由于輕型鋼建筑重量很輕的這個特點，使得其被逐漸引入到工業(yè)建設中去，且涉及范圍也越來越大，許多中小型的工廠與倉庫等都使用了這樣方式的輕型鋼結構建筑。人們在對輕型鋼結構建筑有一定了解之后，得知輕型鋼結構建筑是在輕型焊接、高頻焊接型鋼、輕型熱軋型鋼與冷彎薄壁型鋼等充分運用的基礎上的一種新興受力構件。

建筑鋼的結構材料大部分都是使用圓鋼、角鋼、薄壁型鋼等，將它們拼湊各類輕型的具備承重能力的結構形式，例如多層的建筑鋼結構、輕型的門式鋼架以及網(wǎng)殼等。除此之外，輕型鋼結構在使用過程中的主要突出優(yōu)點是較低的用鋼量指標，輕型鋼的主要組成部件有輕型的鋼構件與輕型的建筑材料，所以它的最大特點就是輕。輕型鋼結構的誕生滿足了人們在日常的生活建筑與工業(yè)生產的各種需求。

二、 輕型鋼結構的建筑優(yōu)勢

1.施工方式比較簡單

輕型鋼建筑主要是利用先進的自動化制造機械進行批量生產的，對于建筑的整體結構能夠采用現(xiàn)場組裝方式，并且在現(xiàn)場組裝的過程中不必考慮氣候等其他外界因素所帶來的影響，輕型鋼建筑的另一個優(yōu)點就是施工速度很快，一般廠房的施工期限是三個月，在該時間段內就能全部安裝完成。

2.輕型鋼的結構穩(wěn)定

輕型鋼結構最重要的承重組件是鋼結構的，對于其韌性和鋼材塑性的選擇都是最好的，并且鋼結構本身還擁有很大的負載承受能力。輕型鋼結構的桿件都是經過工廠的精密計算后加工生產出來的，這在一定程度上確保了鋼材的質量。在部分地震發(fā)生較為頻繁的區(qū)域，輕型鋼結構始終是廠房建筑的首要選擇，同時也用來作為地震發(fā)生后的救災安頓房材料。被用作抗震救災的安頓房是由于輕型鋼結構的重量輕，在災區(qū)還會有余震的出現(xiàn)，所以為了提高人民群眾的安全保障，使用輕型鋼結構材料來搭建安頓房可以避免災民受到二次傷害。

3.建筑空間實體、輕巧

輕型鋼結構的橫截面積較小，并且自身重量較輕，可以根據(jù)實際的受力情況來對其承重結構的截面進行相關合理的設計，這比一般的鋼結構所采用的工字鋼截面受力更為科學合理。輕型鋼結構的屋面系統(tǒng)的用鋼量通常在8kg/㎡到15kg/㎡，占據(jù)了整個工程建筑的8%到16%左右。根據(jù)統(tǒng)計顯示，輕型鋼的主體結構的含鋼量一般為25-80kg之間，而彩色壓型鋼板的重量是10kg。所以，輕型鋼結構建筑的自身重量僅是普通鋼結構建筑重量的34%-50%，鋼筋混凝土結構建筑的4%-10%，能夠節(jié)省大量的水泥，模板、腳手架以及其他建筑材料等，極大的降低了建筑總價。除此之外，輕型鋼結構所使用的空間體系研究方式優(yōu)化了結構設計，擁有了自身特有的設計概念，在很大程度上緩解了工業(yè)生產對大型空間無柱的需求問題，同時，由于輕型鋼結構的主要受力結構截面較小，不用占據(jù)太多的室內建筑面積，為工業(yè)建筑室內騰出了更大的生產和儲存空間。

三、 輕型鋼結構的空間設計

1.整體式體系

相對而言，在建筑工業(yè)化生產中，門式鋼架建筑的生產程度較高，在建筑使用之后，在拆除過程中，其重復使用率也較高，這樣的建筑結構體系很適合倉庫與工業(yè)廠房的建設，也正是因為這個原因，這種方式的建筑體系已經成為現(xiàn)代工業(yè)建筑設計中運用最為頻繁的輕型鋼結構建筑體系。

2.門式鋼架的建筑尺寸

一般門式鋼架結構的縱向適度區(qū)段的尺寸應小于300m，橫向適度區(qū)段的尺寸范圍應在19m內，用在工業(yè)建筑的跨度常常取于9m到36m（即橫向支撐住軸間的間距），而基本建筑模數(shù)是3m。鋼架的高度應根據(jù)室內的實際使用要求的凈高來確定，取地坪與柱軸、鋼架梁間的距離。應著重考慮工業(yè)建筑時的運輸以及安裝機械起重等設施對空間大小的要求，以吊車軌道頂?shù)慕ㄖ烁吆驮O備的最大高度為標準，常常為4.5-9m，有吊車的應取9-12m為宜。一般情況下，設計者都是以輕型鋼結構建筑的房屋高度為依據(jù)來選取相應的結構跨度，如果柱高而結構的荷載達到穩(wěn)定時，可相應增加鋼架的跨度來節(jié)省空間，提高工程的綜合效應作用。

3.輕型鋼結構屋蓋體系

（1）網(wǎng)架結構與特點

網(wǎng)架結構的最早興起時間是20世紀40年代，它的出現(xiàn)替代了當時使用的鋼筋混凝土殼體結構，隨后又建設了部分十分經典著名的公共建筑，例如美國的芝加哥國會大廳、英國的哈羅文娛中心、我國的首都體育館等都屬于網(wǎng)架結構建筑類別。網(wǎng)架結構主要是由許多具有規(guī)律性且有良好空間塑性元素的桿件構成的。網(wǎng)架能夠承受各個方向不同來源的屋面荷載，網(wǎng)架結構相比其他類別的輕型鋼結構的主要突出特點是他的網(wǎng)架跨度與剛度較大，不僅自身重量輕，還能適應各種平面變化的要求。一般的輕型鋼結構的經濟跨度都不超過20m，而網(wǎng)架結構的最高經濟跨度可以達到30m，因此，在同個建筑中，由于網(wǎng)架結構的整體性結構高度較小，所以它的空間使用率很高。

（2）屋面構造的設計

一般工業(yè)的建筑特點是屋面坡度比較大，這樣形式的建筑優(yōu)點是有助于提高屋面的排水系統(tǒng)的能力，坡度的大小會影響排水的流速，坡度小會導致排水速度降低，而排水流速過于緩慢的話會使得屋內出現(xiàn)積水問題，加快壓型板的腐蝕程度，不能夠長期進行使用。反之，坡面越大的話，排水流速自然就會提高，但是水流速度過快的話會出現(xiàn)濺水現(xiàn)象。所以，相關建設單位應按照相應的經濟要求來設計屋面坡度的大小。大部分輕型鋼在通風、采光等方面的需求可以采取在屋面上適當開一些空洞、防水與通風設計的方式。因此，重視屋面的開洞、防水以及通風處理是鋼板屋面設計的首要任務。在對屋面的開洞進行設計時，可以在橫梁上懸上一根圓體形狀的鋼管，主要是指那些邊長或者孔直徑相對較小的孔洞，倘若出現(xiàn)泛水的狀況，則可以在通風處涂刷上硅酮膠來進行防水。

四、結語

輕型鋼結構工業(yè)建筑在車間、生產廠房等建設中扮演著非常重要的角色，并且在這些建筑中完美的展現(xiàn)了輕型鋼結構的特點，例如經濟、美觀、高效率等。有關人員在進行輕型鋼結構的設計時，應嚴格按照有關規(guī)定和設計規(guī)則來進行。當今時代，人們對輕型鋼的使用量越來越大，再加上輕型鋼結構設計理念的逐漸成熟，設計者的設計水平也要跟上時代發(fā)展的潮流，這樣設計出來的工業(yè)建筑結構才會合理、經濟與環(huán)保，才能滿足經濟建設的要求。

參考文獻：

[1]. 鄭建偉. 有關多層鋼結構工業(yè)廠房設計分析與探討[J]. 中國建筑金屬結構，2013（12）：157～158.

[2]. 馬新明. 淺析鋼結構工業(yè)建筑的特點與發(fā)展前景[J]. 工程建設與設計，2011（8）：162～163.

[3]. 陳東. 門式剛架輕型鋼結構工業(yè)廠房最優(yōu)設計研究分析[J]. 城市建筑，2013（1）：179～180.