轻型钢结构的工业建筑设计研究

时间：2022-03-01 09:55:49 所属分类：建筑科学 浏览量:

相对于部分西方发达国家来说，我国对轻型钢结构的应用起步相对较晚，在轻型钢结构方面的理论研究和相关技术都较为落后。虽然近年来我国工作人员越来越意识到轻型钢结构的重要性，并结合实际情况加大了其研发力度，但相对来说仍然无法满足我国的市场需求。尤其是近年来

　　相对于部分西方发达国家来说，我国对轻型钢结构的应用起步相对较晚，在轻型钢结构方面的理论研究和相关技术都较为落后。虽然近年来我国工作人员越来越意识到轻型钢结构的重要性，并结合实际情况加大了其研发力度，但相对来说仍然无法满足我国的市场需求。尤其是近年来，我国经济高速发展，科学技术水平不断提升，市场对于轻型钢建筑的需求量越来越大，对其质量要求也越来越高，从而对轻型钢结构的应用与设计提出了更高的要求。起初，我国将轻型钢结构应用于汽车车库等简易结构中。在20世纪60年代后，相关工作人员意识到轻型钢结构的优势显著，此后开始不断结合实际情况对其应用方式和相关技术进行创新，市场上开始出现越来越先进且色彩丰富的彩色压型钢板、H型钢和冷弯型钢。目前，轻型钢结构在国际工业建筑市场中的应用越来越广泛，相关技术不断取得重大突破，其优势也越来越明显。

　　1轻型钢结构建筑的概念

　　随着时代的进步，市场上的轻型钢结构种类繁多。不同类型和不同型号的结构可以应用于不同类型的工业建筑，以满足不同建筑工程的需求。相对于其他结构来说，轻型钢结构最大的优势就是重量轻，对工业建筑结构整体造成的影响相对较小，且能够在这样的前提下提高工业建筑的最终质量。最初的轻型钢建筑是以单层为主的实腹式钢架轻型钢结构金属面板建筑，在相关工作人员加大了轻型钢结构的研究力度后，继而逐渐应用于厂房、车库和中小型工厂的建筑中，且从目前的应用形势来看，其应用范围必然会随着时间的推移而越来越广。

　　2轻型钢结构在工业建筑中的应用优势

　　轻型钢结构的各方面性能，如抗风性、抗震性、保温性及耐久性等，相比部分传统的建筑结构来说都具有显著优势，能够有效提高工业建筑物的整体质量。此外，轻型钢结构的环保性能较强，应用轻型钢结构造成的环境污染和资源浪费相对较少，符合我国现阶段“低碳环保”“绿色施工”的理念。目前，轻型钢结构在工业建筑市场中的应用较为广泛，其特点主要包括自重轻、工业化程度高等。自重轻是轻型钢结构与其他结构相比最明显的特点之一。轻型钢结构在实际应用过程中表现出较多的优势，这是其广泛应用于工业建筑的主要原因之一。轻型钢结构的自重之所以更轻，主要是因为其构成材料与其他结构有所不同——采用了轻型焊接的H型号钢，且其截面利用系数更高，能够有效提高钢材利用率，起到降低施工成本的重要作用。轻型钢结构的另一主要特点是工业化程度高。与其他结构相比，其工业化主要体现在轻型钢结构在实际应用过程中更容易实现自动化和标准化生产。除此之外，其制造过程中用到的原材料结构相对单一。因此，不论从哪个角度来看，轻型钢结构的工业化水平更高，也更适用于工业建筑。轻型钢结构不但能够降低工业建筑的自重，还能够在此基础上降低施工成本，提高工程的经济收益及企业的核心竞争力，从而促进其可持续发展。由于轻型钢结构的各方面性能更能达到工业建筑工程的要求和标准，因此在工业建筑中，结合实际情况合理应用轻型钢结构能够大幅度提升施工效率。建筑企业提高建筑材料及钢材应用效率，能够降低施工成本，提高经济收益。除此之外，合理应用轻型钢结构还能降低施工操作难度，简化操作流程，有利于管理阶层对施工进程进行有效的管理与控制。

　　3工业建筑轻型钢结构设计的要点分析

　　3.1适用性

　　在对工业建筑中的轻型钢结构的应用进行设计时，相关工作人员应遵循适用性原则。所谓适用性原则，主要是指需要保证轻型钢结构设计在时间、空间、环境、质量等方面达到工程实际需求，比如：在室内物理环境上需要满足职业规范和劳动安全要求，在空间上要满足生产工艺需求等。也就是说，在对轻型钢结构的应用进行设计前，相关工作人员需要结合实际全面了解该工程的具体需求，保证轻型钢结构的设计和应用适用于具体的工程项目。3.1.1声环境。由于工业建筑项目普遍规模较大，且其在我国城市化建设和市场发展中起到不可替代的重要作用，因此，为保证其最终质量，施工过程就会更复杂，大型机械设备的应用和部分工序就会造成严重的噪声污染。目前，我国常见的噪声来源可分为振动噪声、雨水撞击声和空气噪声三种。不同类型的噪声污染，需要结合实际情况采取不同的防治措施，比如针对振动噪声，可以通过以下两种方式来减少振动，从而降低噪声污染：①多数振动噪声都是大型的施工设备造成的，因此，可以根据设备的特点设置相应减震结构，在源头上减少振动;②为提高隔振效果，可以在主体钢结构和震源之间设置隔振沟。针对雨水撞击声，可以结合实际情况采取具有隔声性能的材料。针对空气噪声，可以采用50mm厚的岩棉夹芯板。3.1.2热环境。热环境主要是指外在物理因素对人和相关建筑结构造成的影响。工业建筑规模相对较大且施工周期长，因此能够对其造成影响的外界因素较为复杂，具体包括太阳辐射、气候变动、气流速度、周围物体表面温度等。这些会对气温造成影响的因素都会对环境和人的冷热感造成一定的影响。轻型钢结构具有保温和隔热的性能，因此，只要相关工作人员做好通风工作，就能有效调节室内热量。目前，我国多数工业建筑都屋脊的位置安装通风器来调节温度。3.1.3光环境。光环境是工业建筑中需要重点考虑的部分。轻型钢结构对室内的采光要求普遍较高，既需要保证室内照明，又需要提高相关材料的利用率以实现节能效果，同时需要保证生产安全。故而，建筑企业应综合考虑围护构件的实际耐久性和年限，然后结合实际情况选择最合适的采光材料。目前，我国工业建筑中常见的采光材料包括玻璃纤维聚酯(FRP)采光板和聚乙基碳酸酯(PC)采光板等。

　　3.2安全性

　　在轻型钢结构的实际应用过程中，其极有可能由于外在因素的影响而导致施工现场出现安全事故，从而影响施工进程。因此，在施工过程中，相关工作人员应充分重视施工安全问题，具体包括防火、防爆、抗风、防腐、抗震等。在工业建筑的实际施工过程中，火灾是比较常见的灾害。工业建筑的火灾危险性主要取决于产品的性质特点、生产工艺、生产原料等。需要注意的是，并非所有工业建筑需要做防火设置，如戊类厂(库)、多(单)层厂房在设计中采用轻型钢结构就可以不做防火保护。在进行工业建筑防火工作时，工作人员应根据相应规定进行防护措施和选材，如防火涂料的各项性能指标要满足《钢结构防火涂料应用技术规范CECS24:90》，钢结构构件的耐火极限要满足《建筑设计防火规范》(GB50016—2006)。

　　3.3经济性

　　在轻型钢结构工业级建筑设计中，遵循经济性原则是保证建筑工程项目最终带来经济收益从而达到企业预期的必要手段。从现阶段我国市场整体发展形势来看，各企业的市场核心竞争力主要表现在生产效率和经济收益上。目前，随着我国整体经济水平高速发展，为顺应时代变化，各行业在其实际发展过程中都进行了转型，加强了对经济的重视程度。基于此，保证企业经济收益是实现企业可持续发展和现代化建设的必要手段。在对建筑方案进行设计时，设计人员必须结合实际情况，采取一切手段，在保证建筑工程最终整体质量达到市场实际需求的基础上最大限度地降低经济投入，提高经济收益。轻型钢结构工业建筑设计的经济型主要包括合理选址、科学规划施工总图、划分防火分区、确定建筑耐火等级及控制单体规模等方面。

　　3.4美观与立面

　　轻型钢结构的构件类型相对单一，且存在较明显的规格统一、形体简洁、体量大等特点。基于轻型钢结构的这些特点，在对其进行应用时，施工单位需要减少构件的使用。由于轻型钢结构各方面的性能都相对较好，因此，其对于不同的结构起到的作用存在一定的差异，在实际应用过程中需要操作人员对各方面因素进行综合考虑。

　　4工业建筑设计中轻型钢结构的设计方法

　　4.1工业建筑设计中轻型钢结构屋面设计方法

　　在对工业建筑设计中轻型钢结构的屋面进行设计时，设计人员需要注意以下几点。①目前，我国工业建筑轻型钢结构中的屋面材料包括太空钢板、压型钢板等，应用较为广泛的包括金属压型复合保温板、夹芯板、金属压型板等。在实际应用过程中，设计人员需要结合实际情况合理选择建筑材料与坡度。②目前，在我国的多数工业建筑工程中，屋面排水与屋面坡度存在一定的联系，排水效果会随着坡面的增大而变好。需要注意的是，不能为了提高屋面的排水效果而无限增加屋面坡度，因为坡度过大可能会出现溅水问题;但如果坡面过小，排水速度过慢，就无法充分发挥坡面作用，随之会出现积水问题。③相关工作人员需要全面了解建筑工程的实际需求，结合实际情况选择合适的屋面材料，避免选材不当导致工业建筑质量无法达标。④设计人员应合理设计并把控金属压型钢板屋面构造，具体包括合理选择板型、屋面开洞方式及采光带设置等。

　　4.2工业建筑设计中轻型钢结构墙体设计方法

　　工业建筑墙体一般可分为自承重式轻型墙体和非承重式轻型墙体，根据其位置不同可分为内墙与外墙。目前，我国多数工业建筑采用的墙体材料以轻质材料为主，具体包括彩图金属压型板夹芯板、彩图金属压型板和PC板等。具体应用哪种类型的墙体材料，相关工作人员需要综合考虑多方面因素，结合工程实际需求和实际情况进行合理选择，必须保证墙体材料的适用性，充分发挥其作用，保证墙体的承重性和安全性。在设计金属压型板墙面系统构造时，设计人员需要充分重视压型板的长度选择和钢板墙面系统细部构造的设计，采取相应措施尽量避免压型板长向搭接，从而实现节约施工材料的目的。除此之外，设计人员还要综合考虑夹芯板的节点做法和结构布置，保证放置方式的科学性和合理性。

　　4.3工业建筑设计中轻型钢结构加层构造设计方法

　　在工业建筑设计中，轻型钢结构的加层构造设计与普通构造设计存在一定的差别，其不但具有普通夹层的功能，还具备轻型钢结构本身的特点。设计人员需要在原有建筑主体结构上进行加高以加强轻型钢结构，从而实现优化主体结构的目的。由于轻型钢结构的自身重量轻且刚度较低，因此为保证其稳定性，设计人员需要结合实际情况合理设计横向和纵向支撑。

　　5结语

　　近年来，我国城市化建设进程不断加快，市场对于工业建筑的需求量越来越大。轻型钢结构作为工业建筑的主要建筑材料，其在实际应用过程中直接影响着工业建筑主体结构的稳定性和建筑工程项目的整体质量。因此，相关工作人员应给予充分重视。不同类型的工业建筑的实际需求有所不同，相关工作人员在对其进行应用和设计时需要结合实际情况，保证设计方案的科学性、合理性、规范性，从而提高工业建筑的整体水平，充分发挥其在我国社会主义现代化建设过程中的作用。

　　参考文献：

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　　《轻型钢结构的工业建筑设计研究》来源：《房地产世界》，作者:王宝磊

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