轻型钢在工业建筑结构设计中的应用探究

2020-01-05李冰成

四川建材 2020年7期

李冰成

(北京中瑞电子系统工程设计院华南分院，广东深圳 518172)

0 前言

工业建筑只是建筑行业两大类中的一种，多指厂房、仓库等这样的建筑。凭借着轻型钢质轻高强的自身特性，再加上这种类型的钢材成本相对较低，便于施工，被广泛地应用在承压较轻的工业建筑中。这种钢材的使用可以推进建筑行业的发展，因此，需要探究其在工业建筑设计中的应用，以便于促进建筑行业的稳定发展。

1 相关的概念及重要性

相对于国外来说，我国轻型钢的发展较晚。国外的轻型钢受到欧洲传统建筑中的木结构的影响，小断面型钢和薄壁发展有着很大的优势。经过发展，在建造重型的工业厂房时，出现了一种新的实腹型单层式的轻型钢结构。在目前来看，主要使用的是门式钢架结构体系的轻型钢，其侧向刚度比一般的轻型钢结构的刚度要大很多，另外，还具有很好的抗震能力和水平方向的荷载能力。

就轻型钢来说，这种钢材料的结构造型比较固定，因而极大地方便了材料的批量生产。这样一来，可以极大地降低材料生产的成本，同时还能提高效率。在工业中，生产材料时往往会造成很大的浪费，但是在生产轻型钢时，由于它自身结构简单，极大地减少了浪费的情况。轻型钢的造型美观，有着质量轻、便于搬运等一系列的优点，因而被广泛地应用在工业生产中，给工业建筑带来了巨大的活力。因其具有绿色环保的特点，成为了一种炙手可热的建筑材料。

2 轻型钢在工业建筑结构设计中的应用

在工业建筑中利用轻型钢的结构体系，可以使混凝土的使用量降低50%，同时使得建筑本身的质量相对于混凝土的建筑质量也减轻了3/4。利用轻型钢材料进行工业建筑施工时节省了许多的时间，因为轻型钢建筑的施工不用在现场绑扎钢筋，也不需要制作模板，但是其强度远比混凝土的建筑强度高。在进行楼板现浇混凝土的环节时，不需要进行临时支撑，这样就会使得建筑的施工速度得到大幅度的提高，使得建设周期变短，也节省了一定的资金成本。利用钢结构进行工业建筑作业，减少了建筑对于砂、石、灰的用量需求。这样的建筑在进行拆除作业时，大部分的材料都可以进行回收再次利用或者是进行降解，减少污染。轻型钢能被广泛的应用到工业建筑中，很大一部分原因是材质比较轻。这种钢材料在生产过程中是利用轻型的H型钢进行焊接而成的，H型钢的钢材结构的截面可利用率极高，使得轻型钢的成本下降，能被广泛地应用于工业建筑中。轻型钢的结构造型比较单一，生产轻型钢的材料也比较常见，造成轻型钢便于生产，能够满足大量生产的要求。在使用的过程中，轻型钢自身有着突出的优点，能够满足人们的基本需求。在进行建筑施工时，轻型钢便于施工，造成建筑施工的效率较高，可以极大地缩短施工时间，应用轻型钢在建筑中可以有效地降低建筑项目的施工成本，再加上，轻型钢的施工比较便捷，对于施工人员的技术要求不高，便于满足建筑施工的需求。

3 轻型钢在厂房结构设计中的应用

3.1 合适的钢材选择

轻型钢在工业建筑中多用于非承重墙的结构中，在水泥厂房外墙的墙体中，经常会使用到组合墙的形式，在施工的时候就需要注意组合墙之间的墙体厚度的配合。组合墙中多使用的是压型钢板，这种钢板材料多是由镀锌或镀铝锌钢板压制而成的，分为大波、小波、竖板和横板等形式。相关的施工人员在进行施工时，要从多方面对施工的材料进行分析选择。

首先，从钢材的立面造型进行分析，从轻型钢结构工业建筑设计来看，在设计中通过一些简化设计来完善材料的单一性和规律，为我国建筑事业的发展奠定基础。轻型钢结构与普通结构有着一定的差距，因此，在实际应用中需要结合轻型钢的结构特点来保证工业建筑的稳定发展，才能有效地满足该行业的发展需求。轻型钢结构在工业建筑中的形式比较规整，立面结构也比较简单。其次，需要对外立面的细节构件的结构设计进行合理控制。轻型钢结构工业建筑主要是依靠外立面的结构进行隔热，通过对建筑的外立面进行设计来完善工业建筑的自身保温，但是这种建筑对于室内温度没有很大要求。我国大多数的工业建筑都是利用轻型钢结构，在这个结构上进行材料的节能设计，能提高墙体的保温性能。

3.2 完善轻型钢在建筑屋面上的使用

1)合理地进行坡度的选择。对于工业建筑屋面的设计来说，相关的工作人员在进行设计时，首先要注意的就是建筑屋面的排水效果。坡度越大，则建筑的排水效果就越好，但是伴随而来的就是施工难度增大。对于坡度较大的屋面所使用的材料相对较多，还可能导致屋面出现坡面溅水的现象。坡度较小的屋面，降低了一定的施工难度，所涉及的施工材料也相对较少，但是排水效果没有坡度大的屋面排水效果好。坡度小的屋面会导致屋面积水率的升高，导致压型板的腐蚀速度变快，因此，这种屋面的使用寿命也随之缩短。对于普通的工业建筑来说，屋面的坡度一般在5%～35%。但是，在实际的施工设计中需要根据具体的情况选择合适的屋面坡度。南方和北方的降雨量不同，不同的地区之间也有着一定的差别，因此，在设计时需要结合实际的情况进行设计。同时，在对屋面坡度进行设计时，还要注意整个建筑的立面效果。

2)金属压型钢屋面的结构设计。在进行以轻型钢材为主的屋面设计时，需要在屋面设计一定的采光窗也就是所谓的天窗，还有相应的通风管以及突出物构件等，对于屋面的漏水情况需要结合实际情况针对性地制定解决办法。对于一些边长和孔直径较小的挂件来说，施工时，可以在相应的位置上涂抹一定的硅酮胶，保证一定的防水效果，对于直径较大的孔洞，需要做好相应的防水和排水作业，防止在该处造成积水，影响屋面的使用。在进行通风设计时，相关人员要对粉尘、烟雾等的影响作出一定的处理，可以增设天窗、辅助通风设备等。

3.3 工业建筑设计中轻型钢结构加层构造设计方法

对轻型钢结构进行加层设计时，要让轻型钢在具有一般的加层功能上，同时具有一定轻型钢结构自身特色，所以，相关人员在进行加层设计的过程时要注意使轻型钢自身的特色得以发挥。对轻型钢结构进行加强的首要方法是直接加高原有建筑结构，利用这种方法，可以不断对主体结构进行加固和优化。轻型钢结构本身有着质轻、刚度小的特点，设计人员在进行加层构造的设计过程中，需要对轻型钢的横向和纵向上进行更多的支撑设计，让轻型钢的结构足够坚固稳定。设计人员在进行轻型钢的加层构造进行设计时，还要考虑到轻型钢结构的地震效应，让结构中的板块刚度能够均匀分布。