轻钢结构在单层工业厂房设计中的应用

邓强

摘要：轻钢结构是一种新型的钢结构体系，具有自重轻、施工速度快以及商品化程度高等优点，且已广泛应用于单层工业厂房的建设之中。因此，对轻钢结构在单层工业厂房设计中的应用进行分析，有着重要的意义。本文先对轻钢结构做一个概述，然后再对轻钢结构再单层工业厂房中的设计要点进行具体的阐述。

关键词：轻钢结构；单层工业厂房；设计；应用

随着社会经济的快速发展以及城市化进程的不断加快，我国建筑行业获得了较大的发展。伴随着国家可持续发展战略的实施以及人们生态环保意识的不断增强，建筑材料已逐步向环保、高效以及低耗方向发展。钢材作为一种高效且可再生利用的材料，其在现代建筑行业中的地位越来越重要。尤其是轻钢结构，因其具有综合经济技术指标低、施工速度快以及自重轻等优点，现已被广泛应用于建筑行业之中。因此，对轻钢结构在单层工业厂房设计中的应用进行探讨已成为当前研究的重要课题之一。

一、轻钢结构概述

轻钢是一个比较模糊的名词，目前一般认为主要构件钢板的厚度不大于10毫米，即被称之为“轻钢结构”。而在轻钢结构建筑体系中，轻钢结构具有更为广泛的含义和内容，并非仅仅只是指由薄壁型钢、角钢以及圆钢所组成的结构，它还包括自重轻和经济效益好这两层含义。在房屋建筑中，要判断房屋建筑结构是否是轻型钢结构建筑体系，主要有两个判断指标：一是，屋盖是否采用轻型屋面材料；二是，结构体系每单位面积的用钢量。对于其它类型的结构形式，要判断其是否属于轻型结构建筑体系，主要以用钢量来进行判定。

轻钢结构是一种新型的钢结构体系，因其具有自重轻、抗风性好、隔音性强以及耐久性高等优点，现已被广泛应用于一般服务性、商业性以及农业性建筑之中。通常，轻型刚架结构体系应用在中小跨度的工业建筑中较为经济，而跨度较大的民用建筑或者是工业厂房选择网壳结构或者是网架结构的轻钢结构会更加具有优势。经过近年来的发展和研究，轻钢结构的形式主要包括四种，即多层房屋轻型钢结构建筑体系、轻型房屋网壳或钢网架结构体系、薄壁型钢桁架结构体系以及多跨或單跨刚架结构体系。

二、轻钢结构在单层工业厂房中的设计要点

（一）结构体系

目前，一般单层工业厂房的结构组成如图1所示，其中，1为屋面板，2为天沟板，3为天窗架，4为屋架，5为托架，6为吊车梁，7为排架柱，8为抗风柱，9为基础，10为连系梁，11为基础梁，12为天窗垂直支撑，13为屋架下旋横向水平支撑，14为屋架端部垂直支撑，15为柱间支撑。在轻钢结构单层工业厂房设计中，其结构体系设计的要点如下：

（图1：单层工业厂房的结构组成）

1、门式刚架

目前，轻钢结构单层工业厂房的门式刚架有多种形式，主要包括单跨、多跨、双跨、带毗屋的以及带挑檐的等。其中，在多跨门式刚架中，一般采用铰接来将其中柱与刚架梁连接起来。同时，门式刚架的梁柱根据不同的荷载、高度以及跨度，可以采用不同的钢截面。当将桥式起重机设置在单层工业厂房中时，则门式刚架梁柱的柱截面最好采用等截面的构件。

2、轻钢结构工业厂房结构体系

在轻钢结构工业厂房结构体系中，其屋面一般选择有檩体系，常选用高频焊接薄壁H型钢或者是冷弯C型钢来做檩条，且檩条之间的距离一般间隔1.5米；同时，屋面板通常采用夹芯板或者是压型钢板。轻钢结构工业厂房结构体系中的外墙一般选择有墙梁体系，常选用高频焊接薄壁H型钢或者是冷弯C型钢来做墙梁，且墙梁之间的距离一般在1.5至2.1米之间；同时，墙面板通常采用夹芯板或者是压型钢板。此外，一般通过在墙梁和刚架柱内侧翼缘或者是檩条和刚架梁下翼缘之间设置隅撑，来确保主刚架柱内侧翼缘和主刚架梁下翼缘平面外的稳定性。同时，可以使用张紧的角钢或者是圆钢来对主刚架之间的水平进行支撑。

（二）结构布置

在轻钢结构工业厂房中，其结构主要由三大部分组成，即屋面结构、墙面墙梁以及支撑。其结构布置的设计要点如下：

1、屋面结构的平面布置

在轻钢结构厂房结构系统中，当房屋纵向的长度≥300米且房屋横向长度≥150米时，其房屋伸缩缝通常设置为温度伸缩缝。目前，制作温度伸缩缝的方法主要有两种。一种是在柱与吊车梁的连接处采用椭圆孔；另一种是在檩条的连接处设置双排柱或者是其连接处采用椭圆形的螺栓孔，以此来确保结构伸缩空间的充足。同时，在对屋面檩条进行布置时，应综合考虑各种因素的影响，如采光带、通风屋脊以及天窗等。此外，应根据具体实际的情况以及相关的计算来对屋面檩条之间的距离以及压型钢板厚度进行确定。

2、墙面墙梁的布置

在对轻钢结构单层工业厂房的墙面墙梁进行布置时，应先按照门窗的大小以及位置来对墙梁的位置进行确定。同时，在对雨篷与挑檐进行设置时，也需要增设墙梁等构件。此外，还需要通过具体的实际情况以及相关的计算来确定墙梁的规格尺寸。最后，在进行设计时，还必须对墙面板的规格、厂房的美观进行考虑。

3、支撑布置

在轻钢结构单层工业厂房中，其支撑主要包括竖向柱间支撑和横向水平支撑两种。这两种水平支撑的作用在于不仅能对刚架的整体刚度进行提升，而且还可以传递和承担水平力，从而为结构安装的稳定提供了保障。在对支撑进行布置时，若已设置了温度伸缩缝，则应将这两种水平支撑同时分别设置在每个温度伸缩单元之中，以此来确保空间结构体系的稳定。同时，横向水平支撑之间的距离应≤45米。若温度伸缩单元长度≤90米时，则应将上柱柱间支撑设置在温度伸缩单元两端的第一开间的上柱处。

（三）刚架柱基础的设计

1、刚架柱基础的形式

一般而言，轻钢结构单层工业厂房的刚架柱基础的形式主要包括三种，即钢筋混凝土独立基础、柱下条形基础以及桩基础。其中，柱下条形基础一般应用于加固工程之中，钢筋混凝土独立基础一般应用于土质较为均匀的地基处，而桩基础则通常应用于深基础。

2、刚架柱基础的设计

在轻钢结构单层工业厂房中，刚架柱基础一般采用刚接或者是铰接柱脚的方式来对钢板和钢筋混凝土基础进行连接。同时，柱脚锚栓的制作一般采用Q345钢或者是Q235钢，且其长度必须符合相关的设计规范。此外，锚栓的直径应≥24毫米，并采取有效的措施来避免螺帽松动。

结束语

综上所述，轻钢结构是一种具有自重轻、施工速度快以及商品化程度高等优点的新型的钢结构体系，现已被人们广泛应用于建筑行业之中。其中，轻钢结构门式刚架设计已被人们广泛应用于单层工业厂房之中。而目前，轻钢结构的相关技术还不够成熟。加之，由于本文篇幅有限，必然存在不足之处。故而，这还需要我们进一步对轻钢结构在单层工业厂房设计中的应用进行研究和探讨。

参考文献：

[1]王煜.关于轻钢结构在单层工业厂房设计中的应用[J].城市建筑，2014（18）.

[2]杨波.单层轻型门式刚架结构的设计要点[J].江苏科技信息（学术研究），2011（8）.

[3]陈炜琴.谈轻钢结构单层厂房的设计[J].山西建筑，2012（18）.

[4]谭辉.单层门式刚架轻钢结构工业厂房施工技术探讨[J].中外建筑，2010（2）.

[5]王虹波.探讨单层门式刚架轻钢结构工业厂房施工技术[J].中国建筑金属结构，2013（6）.