輕型鋼結構的工業(yè)建筑設計思考范文
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摘要：近年來，為順應時代發(fā)展，我國逐漸加強了對工業(yè)建筑的重視程度。作為工業(yè)建筑的重要結構，輕型鋼結構變得越來越重要，該結構直接影響工業(yè)建筑的整體質(zhì)量，故而相關工作人員需要充分重視輕型鋼結構。要想保證工業(yè)建筑的質(zhì)量達到市場的實際需求，就必須結合實際情況合理應用輕型鋼結構。輕型鋼結構相比其他結構而言，其優(yōu)勢更為明顯，各方面的性能也相對較好。本文系統(tǒng)闡述了輕型鋼結構在工業(yè)建筑設計中的應用優(yōu)勢，提出其在實際應用過程中需要注意的施工要點，并在此基礎上分析了工業(yè)建筑設計中輕型鋼結構的部分設計方法和相關應用。
相對于部分西方發(fā)達國家來說，我國對輕型鋼結構的應用起步相對較晚，在輕型鋼結構方面的理論研究和相關技術都較為落后。雖然近年來我國工作人員越來越意識到輕型鋼結構的重要性，并結合實際情況加大了其研發(fā)力度，但相對來說仍然無法滿足我國的市場需求。尤其是近年來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，科學技術水平不斷提升，市場對于輕型鋼建筑的需求量越來越大，對其質(zhì)量要求也越來越高，從而對輕型鋼結構的應用與設計提出了更高的要求。起初，我國將輕型鋼結構應用于汽車車庫等簡易結構中。在20世紀60年代后，相關工作人員意識到輕型鋼結構的優(yōu)勢顯著，此后開始不斷結合實際情況對其應用方式和相關技術進行創(chuàng)新，市場上開始出現(xiàn)越來越先進且色彩豐富的彩色壓型鋼板、H型鋼和冷彎型鋼。目前，輕型鋼結構在國際工業(yè)建筑市場中的應用越來越廣泛，相關技術不斷取得重大突破，其優(yōu)勢也越來越明顯。
1輕型鋼結構建筑的概念
隨著時代的進步，市場上的輕型鋼結構種類繁多。不同類型和不同型號的結構可以應用于不同類型的工業(yè)建筑，以滿足不同建筑工程的需求。相對于其他結構來說，輕型鋼結構最大的優(yōu)勢就是重量輕，對工業(yè)建筑結構整體造成的影響相對較小，且能夠在這樣的前提下提高工業(yè)建筑的最終質(zhì)量。最初的輕型鋼建筑是以單層為主的實腹式鋼架輕型鋼結構金屬面板建筑，在相關工作人員加大了輕型鋼結構的研究力度后，繼而逐漸應用于廠房、車庫和中小型工廠的建筑中，且從目前的應用形勢來看，其應用范圍必然會隨著時間的推移而越來越廣。
2輕型鋼結構在工業(yè)建筑中的應用優(yōu)勢
輕型鋼結構的各方面性能，如抗風性、抗震性、保溫性及耐久性等，相比部分傳統(tǒng)的建筑結構來說都具有顯著優(yōu)勢，能夠有效提高工業(yè)建筑物的整體質(zhì)量。此外，輕型鋼結構的環(huán)保性能較強，應用輕型鋼結構造成的環(huán)境污染和資源浪費相對較少，符合我國現(xiàn)階段“低碳環(huán)保”“綠色施工”的理念。目前，輕型鋼結構在工業(yè)建筑市場中的應用較為廣泛，其特點主要包括自重輕、工業(yè)化程度高等。自重輕是輕型鋼結構與其他結構相比最明顯的特點之一。輕型鋼結構在實際應用過程中表現(xiàn)出較多的優(yōu)勢，這是其廣泛應用于工業(yè)建筑的主要原因之一。輕型鋼結構的自重之所以更輕，主要是因為其構成材料與其他結構有所不同——采用了輕型焊接的H型號鋼，且其截面利用系數(shù)更高，能夠有效提高鋼材利用率，起到降低施工成本的重要作用。輕型鋼結構的另一主要特點是工業(yè)化程度高。與其他結構相比，其工業(yè)化主要體現(xiàn)在輕型鋼結構在實際應用過程中更容易實現(xiàn)自動化和標準化生產(chǎn)。除此之外，其制造過程中用到的原材料結構相對單一。因此，不論從哪個角度來看，輕型鋼結構的工業(yè)化水平更高，也更適用于工業(yè)建筑。輕型鋼結構不但能夠降低工業(yè)建筑的自重，還能夠在此基礎上降低施工成本，提高工程的經(jīng)濟收益及企業(yè)的核心競爭力，從而促進其可持續(xù)發(fā)展。由于輕型鋼結構的各方面性能更能達到工業(yè)建筑工程的要求和標準，因此在工業(yè)建筑中，結合實際情況合理應用輕型鋼結構能夠大幅度提升施工效率。建筑企業(yè)提高建筑材料及鋼材應用效率，能夠降低施工成本，提高經(jīng)濟收益。除此之外，合理應用輕型鋼結構還能降低施工操作難度，簡化操作流程，有利于管理階層對施工進程進行有效的管理與控制。
3工業(yè)建筑輕型鋼結構設計的要點分析
3.1適用性
在對工業(yè)建筑中的輕型鋼結構的應用進行設計時，相關工作人員應遵循適用性原則。所謂適用性原則，主要是指需要保證輕型鋼結構設計在時間、空間、環(huán)境、質(zhì)量等方面達到工程實際需求，比如：在室內(nèi)物理環(huán)境上需要滿足職業(yè)規(guī)范和勞動安全要求，在空間上要滿足生產(chǎn)工藝需求等。也就是說，在對輕型鋼結構的應用進行設計前，相關工作人員需要結合實際全面了解該工程的具體需求，保證輕型鋼結構的設計和應用適用于具體的工程項目。
3.1.1聲環(huán)境
由于工業(yè)建筑項目普遍規(guī)模較大，且其在我國城市化建設和市場發(fā)展中起到不可替代的重要作用，因此，為保證其最終質(zhì)量，施工過程就會更復雜，大型機械設備的應用和部分工序就會造成嚴重的噪聲污染。目前，我國常見的噪聲來源可分為振動噪聲、雨水撞擊聲和空氣噪聲三種。不同類型的噪聲污染，需要結合實際情況采取不同的防治措施，比如針對振動噪聲，可以通過以下兩種方式來減少振動，從而降低噪聲污染：①多數(shù)振動噪聲都是大型的施工設備造成的，因此，可以根據(jù)設備的特點設置相應減震結構，在源頭上減少振動；②為提高隔振效果，可以在主體鋼結構和震源之間設置隔振溝。針對雨水撞擊聲，可以結合實際情況采取具有隔聲性能的材料。針對空氣噪聲，可以采用50mm厚的巖棉夾芯板。
3.1.2熱環(huán)境
熱環(huán)境主要是指外在物理因素對人和相關建筑結構造成的影響。工業(yè)建筑規(guī)模相對較大且施工周期長，因此能夠對其造成影響的外界因素較為復雜，具體包括太陽輻射、氣候變動、氣流速度、周圍物體表面溫度等。這些會對氣溫造成影響的因素都會對環(huán)境和人的冷熱感造成一定的影響。輕型鋼結構具有保溫和隔熱的性能，因此，只要相關工作人員做好通風工作，就能有效調(diào)節(jié)室內(nèi)熱量。目前，我國多數(shù)工業(yè)建筑都屋脊的位置安裝通風器來調(diào)節(jié)溫度。
3.1.3光環(huán)境
光環(huán)境是工業(yè)建筑中需要重點考慮的部分。輕型鋼結構對室內(nèi)的采光要求普遍較高，既需要保證室內(nèi)照明，又需要提高相關材料的利用率以實現(xiàn)節(jié)能效果，同時需要保證生產(chǎn)安全。故而，建筑企業(yè)應綜合考慮圍護構件的實際耐久性和年限，然后結合實際情況選擇最合適的采光材料。目前，我國工業(yè)建筑中常見的采光材料包括玻璃纖維聚酯（FRP）采光板和聚乙基碳酸酯（PC）采光板等。
3.2安全性
在輕型鋼結構的實際應用過程中，其極有可能由于外在因素的影響而導致施工現(xiàn)場出現(xiàn)安全事故，從而影響施工進程。因此，在施工過程中，相關工作人員應充分重視施工安全問題，具體包括防火、防爆、抗風、防腐、抗震等。在工業(yè)建筑的實際施工過程中，火災是比較常見的災害。工業(yè)建筑的火災危險性主要取決于產(chǎn)品的性質(zhì)特點、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)原料等。需要注意的是，并非所有工業(yè)建筑需要做防火設置，如戊類廠（庫）、多（單）層廠房在設計中采用輕型鋼結構就可以不做防火保護。在進行工業(yè)建筑防火工作時，工作人員應根據(jù)相應規(guī)定進行防護措施和選材，如防火涂料的各項性能指標要滿足《鋼結構防火涂料應用技術規(guī)范CECS24:90》，鋼結構構件的耐火極限要滿足《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016—2006）。
3.3經(jīng)濟性
在輕型鋼結構工業(yè)級建筑設計中，遵循經(jīng)濟性原則是保證建筑工程項目最終帶來經(jīng)濟收益從而達到企業(yè)預期的必要手段。從現(xiàn)階段我國市場整體發(fā)展形勢來看，各企業(yè)的市場核心競爭力主要表現(xiàn)在生產(chǎn)效率和經(jīng)濟收益上。目前，隨著我國整體經(jīng)濟水平高速發(fā)展，為順應時代變化，各行業(yè)在其實際發(fā)展過程中都進行了轉型，加強了對經(jīng)濟的重視程度。基于此，保證企業(yè)經(jīng)濟收益是實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和現(xiàn)代化建設的必要手段。在對建筑方案進行設計時，設計人員必須結合實際情況，采取一切手段，在保證建筑工程最終整體質(zhì)量達到市場實際需求的基礎上最大限度地降低經(jīng)濟投入，提高經(jīng)濟收益。輕型鋼結構工業(yè)建筑設計的經(jīng)濟型主要包括合理選址、科學規(guī)劃施工總圖、劃分防火分區(qū)、確定建筑耐火等級及控制單體規(guī)模等方面。
3.4美觀與立面
輕型鋼結構的構件類型相對單一，且存在較明顯的規(guī)格統(tǒng)一、形體簡潔、體量大等特點。基于輕型鋼結構的這些特點，在對其進行應用時，施工單位需要減少構件的使用。由于輕型鋼結構各方面的性能都相對較好，因此，其對于不同的結構起到的作用存在一定的差異，在實際應用過程中需要操作人員對各方面因素進行綜合考慮。
4工業(yè)建筑設計中輕型鋼結構的設計方法
4.1工業(yè)建筑設計中輕型鋼結構屋面設計方法
在對工業(yè)建筑設計中輕型鋼結構的屋面進行設計時，設計人員需要注意以下幾點。①目前，我國工業(yè)建筑輕型鋼結構中的屋面材料包括太空鋼板、壓型鋼板等，應用較為廣泛的包括金屬壓型復合保溫板、夾芯板、金屬壓型板等。在實際應用過程中，設計人員需要結合實際情況合理選擇建筑材料與坡度。②目前，在我國的多數(shù)工業(yè)建筑工程中，屋面排水與屋面坡度存在一定的聯(lián)系，排水效果會隨著坡面的增大而變好。需要注意的是，不能為了提高屋面的排水效果而無限增加屋面坡度，因為坡度過大可能會出現(xiàn)濺水問題；但如果坡面過小，排水速度過慢，就無法充分發(fā)揮坡面作用，隨之會出現(xiàn)積水問題。③相關工作人員需要全面了解建筑工程的實際需求，結合實際情況選擇合適的屋面材料，避免選材不當導致工業(yè)建筑質(zhì)量無法達標。④設計人員應合理設計并把控金屬壓型鋼板屋面構造，具體包括合理選擇板型、屋面開洞方式及采光帶設置等。
4.2工業(yè)建筑設計中輕型鋼結構墻體設計方法
工業(yè)建筑墻體一般可分為自承重式輕型墻體和非承重式輕型墻體，根據(jù)其位置不同可分為內(nèi)墻與外墻。目前，我國多數(shù)工業(yè)建筑采用的墻體材料以輕質(zhì)材料為主，具體包括彩圖金屬壓型板夾芯板、彩圖金屬壓型板和PC板等。具體應用哪種類型的墻體材料，相關工作人員需要綜合考慮多方面因素，結合工程實際需求和實際情況進行合理選擇，必須保證墻體材料的適用性，充分發(fā)揮其作用，保證墻體的承重性和安全性。在設計金屬壓型板墻面系統(tǒng)構造時，設計人員需要充分重視壓型板的長度選擇和鋼板墻面系統(tǒng)細部構造的設計，采取相應措施盡量避免壓型板長向搭接，從而實現(xiàn)節(jié)約施工材料的目的。除此之外，設計人員還要綜合考慮夾芯板的節(jié)點做法和結構布置，保證放置方式的科學性和合理性。
4.3工業(yè)建筑設計中輕型鋼結構加層構造設計方法
在工業(yè)建筑設計中，輕型鋼結構的加層構造設計與普通構造設計存在一定的差別，其不但具有普通夾層的功能，還具備輕型鋼結構本身的特點。設計人員需要在原有建筑主體結構上進行加高以加強輕型鋼結構，從而實現(xiàn)優(yōu)化主體結構的目的。由于輕型鋼結構的自身重量輕且剛度較低，因此為保證其穩(wěn)定性，設計人員需要結合實際情況合理設計橫向和縱向支撐。
5結語
近年來，我國城市化建設進程不斷加快，市場對于工業(yè)建筑的需求量越來越大。輕型鋼結構作為工業(yè)建筑的主要建筑材料，其在實際應用過程中直接影響著工業(yè)建筑主體結構的穩(wěn)定性和建筑工程項目的整體質(zhì)量。因此，相關工作人員應給予充分重視。不同類型的工業(yè)建筑的實際需求有所不同，相關工作人員在對其進行應用和設計時需要結合實際情況，保證設計方案的科學性、合理性、規(guī)范性，從而提高工業(yè)建筑的整體水平，充分發(fā)揮其在我國社會主義現(xiàn)代化建設過程中的作用。
作者：王寶磊 單位：北京筑都方圓工程設計有限公司
