轻型钢结构工业建筑设计探析

陈亮

【摘要】轻型钢结构是一种工业厂房建筑以及其他公共建筑结构的主要形式，具有架结构简单、施工周期短的优势，而且减少了钢材的使用量，具有非常广泛的应用前景。但是，在轻型钢结构工业建筑的设计与施工过程中还存在很多影响安全与质量的问题。基于此，论文针对轻型钢结构工业建筑设计中的一些问题进行探讨，以促进轻钢工业建筑安全性、稳定性与经济性的提升。

【关键词】轻钢结构；工业建筑；设计

轻钢结构自重较轻，且具有较好的抗振（震）性与抗冲击性，装配与施工也较为便利。因此，轻钢结构在我国工业建筑行业中的应用越来越广泛，尤其是在厂房中的应用。本文从应用轻钢结构进行工业建筑设计的必要性出发，探讨了轻型钢结构工业建筑设计的几个关键问题，以期为相关工作人员提供启示与指导。

一、轻型钢结构建筑的概念

国外轻钢的发展早于国内的轻钢，并且受欧洲传统木结构的影响，现在大部分是由薄壁型钢或者小断面型钢组合合成桁架来代替。在这之后轻钢结构建筑是以实腹型单层式结构发展到现在的大型工业厂房，运用小截面的角钢和钢管、铝合金H钢、圆钢、金属板制成，所以具有众多的优点而被广泛接纳。就目前来说，轻钢在工业结构中主要运用的结构形式是门式钢架结构体系，该结构通过垂直支撑体系分布槽钢或者角钢，使得侧向的刚度强度变大，抗震性能等一系列抗灾害性能也是大大的加强，也增加了水平方向的载荷。轻型钢有着众多特点，加上构造简单、单一的材料，可以大规模地批量生产，节省了成本和精力，方便批量生产，最大量地减少了浪费现象。材质轻盈、造型精美、广泛的使用、成熟的运用等特点，提高了经济效益，迎合了中国的科学发展观和环保节能的理念，所以造成轻型钢与众不同的特点，并受到社会各界厂商和建筑师的追捧。

二、轻型钢结构工业建筑设计的分析

（一）基础设计

第一，判断厂房基础受力点。首先，应建立门式刚架模型，然后在此基础上判断厂房基础的受力点，即钢柱所受荷载。除要计算模型所受荷载，还要计算偏心荷载的偏心距。厂房中大量大型机械设备或货物的存在往往会造成大量堆积荷载的产生，进而加大基础偏心距，因此，设计人员在基础设计环节必须对此加以验算。自重较轻使轻钢结构的基底净反力相对较小，因此，在设计过程中不可忽视由风荷载引起的水平荷载。

（2）调整厂房基础形式。不同的厂房形式具有不同的受力点，因此，设计人员需依据实际情况，针对不同的受力点对厂房的基础形式进行调整。以大型机械设备较多的厂房为例，在实际设计中往往会采用钢性柱脚的基础形式，但厂房仍然会在外力作用下发生偏移，偏心距还会随着时间的延长而发生日益加大的现象，此时必须依据实际情况对厂房基础形式进行调整与改进。

（3）注重厂房基础构造措施。在应用轻型钢结构进行厂房设计时，设计人员还应对诸如加设基础梁等厂房基础的构造措施加以重视。

（二）屋面、墙面的构造的设计

为增大钢架刚度、避免钢架平面外失稳，在设计过程中必须对轻钢结构门式刚架厂房中屋面及墙面构造措施加以重视。不少钢结构厂家或设计人员因结构概念不清晰，仅设置了斜拉条却没有设置撑杆，这一设计可以确保体系稳定。对于小于6m的柱距，设一道拉条；大于6m的柱距，则设置2道拉条。隅撑布置在屋面、墙面设计中也是十分重要的，其可有效避免因受压翼缘发生屈曲而造成门式钢架的破坏。对于周围采用砖墙维护的钢柱，通常是在钢柱外皮设置构造柱，在窗顶位置设置圈梁，构造柱与圈梁现浇为一体。这种情况下，若将圈梁视为钢柱平面外支点，那么圈梁和砖墙对钢柱的约束作用点均在钢柱外皮，而钢柱主要是内皮受压，且砖墙混凝土构件与钢构件属于完全不同的材料，在这种情况下，在不利荷载的作用下，极有可能会造成砖墙与混凝土出现过早开裂、钢柱平面外失稳等问题。对此，設计人员应通过系杆的设置减少柱平面外计算长度，但系杆必须连到合适的支撑体系或结构的某个独立稳定的部分，不能互为支撑。

（三）工业建筑中轻钢结构加层构造设计方法

轻型钢结构加层，是当前较为常见的施工项目。由于其具有实用、经济的特点，在建筑行业得到了较为广泛的运用。轻型钢结构加层有区别于普通加层，而且拥有着轻型钢结构的大部分特点，也因为具有了刚度小等特点，需要设置各方面的支撑，保证稳定性和强度。对整个建筑的承载力和结构都有直接的影响，对建筑的稳定性和使用性也有直接的影响，因此设计人员需要对原建筑工程进行细致的了解，并根据需要确定科学有效的设计方案，保证设计的合理性。

三、结语

随着钢产量的不断提高，经济的发展，对绿色环保型建筑的不断要求，钢材应用于住宅建筑主体结构是历史所趋。目前来说，我国的轻钢在工业建筑结构中正得到了稳步发展，轻型钢在现代建筑结构中必定会被广泛的应用。较之传统的钢筋混凝土材料，轻钢结构具有更为突出的优势，其不仅可满足工艺使用要求，还可提升工业建筑质量与安全性能，同时还可大大降低施工成本、减少环境污染。

参考文献

[1]黄璐，李锋.基于轻型钢结构工业建筑设计的分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016（07）：70～71.

[2]马琴.浅析轻型钢结构在工业建筑中的设计与应用[J].科技创新与应用，2014（34）：249～250.

[3]张遥.浅谈门式刚架轻型钢结构工业建筑设计的入门之道[J].武汉勘察设计，2012（05）：36～40.