轻型钢结构的工业建筑设计研究

张光庆

摘要：轻型钢结构大多外形美观、简洁，在造价上能节省钢材，在安装方面施工速度快且安装方便。它最大的优势就是制作上可以形成系列化和装配化的批量生产，是现今最具有竞争力的结构形式之一，本文重点介绍轻型钢结构的工业建筑设计。

关键词：轻型钢;轻型钢结构;工业建筑设计

欧美发达国家轻型钢结构建筑发展比较早，起初型钢结构用于建造汽车车库等简单房屋，发展到后来轻钢结构被用在建造营房和库房上，由于型钢结构具有拆装方便等优点广受人们青睐。等到20世纪60年代，国外出现了色彩丰富而耐久的彩色压型钢板，以及H型钢和冷弯型钢，轻型钢结构的发展有了较大的突破。现在轻型钢结构已成为非常常见的商品。业主可以根据自己的需要，向承包商定购某种功能的轻型钢结构房屋。轻型钢结构大多外形美观、简洁，在造价上能节省钢材，在安装方面施工速度快且安装方便。它最大的优势就是制作上可以形成系列化和装配化的批量生产，是现今最具有竞争力的结构形式之一。

一、轻型钢结构工业建筑的内容和特点

以单层为主的实腹式钢架轻型钢结构的金属面板建筑，是最早出现轻型钢建筑，后来因为轻型钢建筑很轻，这个优点，被引进于工业建筑中，并且随着轻型钢建筑结构的不断应用，其范围的不断扩大，一些中小型的仓库和工厂都引进了这种轻型钢建筑结构。人们通过对轻型钢结构建筑的了解和其优势的认知，得出轻型钢结构工业建筑是在冷弯薄壁型钢、轻型焊接和高频焊接型钢、轻型热轧型钢等充分应用的基础上的一种新型的受力构件，主要采用单层和多层的轻质的隔离材料。

（一）现场施工速度快、工期短

施工过程中快速的施工速度是由轻型钢结构的简单和轻质的性质决定的，轻型钢结构的使用可以使工期得以缩短，而且在技术上要求不高，可以实现量化生产，并使施工高效。

（二）材料重量轻

轻型钢结构目前最明显的特点是自身重量轻，这种特点决定了其在建筑施工的大量推广和使用。轻型焊接的H型钢是轻型钢结构主要采用的材料。与一般的工字钢、槽钢相比，其重量轻并能偶合理运用钢的截面。一般情况下，采用截面利用系数较高的材料，可以达到节省钢材的目的。尤其是地基承载能力较低的工业建筑，可以充分体现这个特点的优越性。

（三）工业化程度高

轻型钢结构与其他建筑材料结构相比，建筑构造较为减短，用料单一，所以能够使自动化生产和标准化更容易实现。所以轻型钢无论在安装使用，还是在生产中，其工业化程度都很高，在工业建筑中这点是非常重要的。

二、轻型钢结构工业建筑空间设计

（一）轻型钢结构工业建筑的结构选型

目前，对于轻型钢结构工业建筑的结构选型还没有一个具体的说明。并且，轻型钢结构的含义还比较广泛，抛除掉一些常用的轻型钢结构，其余的是无法进行归集的。常规情况下，研究员会把工业建筑分为两类：屋盖结构体系与整体式结构體系。其中的整体式是工业中利用最广泛的门式刚架建筑结构;而屋盖结构体系则是利用的管桁架结构、网架结构等结构。

（二）轻型钢结构工业建筑空间造型设计

竖向错列。轻钢结构桁架、中门式刚架都会有属于自己的一个受力体系，在展开平面排列时会分为多个结构单元来组成的架构拼接，在工业建筑的空间上进行错列排布，从而构成独特的建筑形体。

横向错列。它一般会出现在箱体结构的多层建筑中。它是通过水平搭接而成的，所排列出的空间类似于积木的组合空间。其存在的最大特点是该建筑空间可以实现无限延伸，单一的箱体可以自动形成互通的大空间。

（三）轻钢结构与其它结构的复合造型设计

轻钢结构与传统结构体系存在一定差异，钢木的协同性是极易促进它构成新形式的;当钢结构出现局部辅助时，可以切实开发木结构形式。若是将木结构与轻钢型结构融和在一起，势必会增加一些新兴节点，通过这二者的优势来增强复合造型设计水平。比如：圣地亚哥的橄榄油生产基地。

轻型结构与索结构的复合设计是比较常见的，把钢结构的优势与索结构的受拉优势相融合构成新兴形式，它们二者的相融合时常会构造出独特的建筑。比如：英国的雷诺汽车公司中的内部产品配送中心。

三、轻型钢结构工业建筑立面设计

（一）立面造型设计

在对轻型钢结构工业建筑立面造型设计时所利用的元素有很多，一些实物的简化意象都是可以单一或是有规律的出现，以此来表达出文化在建筑中应用价值。轻型钢结构与普通的结构存在一定差距，利用轻型钢结构可以充分的将工业内的立面元素展现出，例如工业机床架形象、集热板形象、卡通人物形象等，这都是展现行业特点的主要标志。因为轻型钢结构在工业建筑中比较规整，所受到的立面结构比较简单。

（二）外立面隔热和细部构造设计

在对轻型钢结构工业建筑外立面隔热时，它所对应的领域是要高出普通领域的，工业建筑因为自身空间有限等因素，对室内的温度提出了一定要求。工业建筑中的轻型钢结构属于是质地轻的材质，建筑物的墙体与门窗是展开节能设计的关键，因此在选用外墙板时需要选用保温性能好、隔温性能强节能性门窗，从而为员工提供一个舒适的工作空间。在对轻型钢结构工业建筑细部构造设计，连接立面墙体的板材时，需尽量保障立面主体的密实性，确保其连接部位与版型的纹理是一样的，将施工安装时所导致了拼接痕迹淡化掉。

四、轻型钢结构工业建筑屋面设计

（一）屋面建筑材料

工业建筑中的轻型钢结构，比较容易采用轻质、耐久、保温、隔热等性能的建筑材料，除此之外，还需确保施工便利性，工业生产效率高。屋面荷载受屋面钢结构影响，使得屋面板的受力遭到新的挑战。当前，我国利用比较普遍的有彩钢夹芯板，它具有较强的环保性能，还有较强保温性能，这是它被大力应用的主要原因。

（二）屋面功能设计

屋面排水设计。由于建筑工程中最惧怕的便是屋内积水，它会导致建筑应用年限降低，在利用轻钢型结构时需着重注意屋内排水，在对排水展开设计时需重点注意排水设计。为确保屋面的排水效率，轻钢厂房屋面的结构在25%左右，所利用排水形式基于屋外排水居多。屋面通风设计。由于工业建筑内时常会出现粉尘、热气等一些污染性较大的气体，若是不将其及时的排放出去，势必会导致工业结构构件遭到腐蚀，这对于机械的正常运作会带来一些，因此在对屋面进行设计时，可以增设一些天窗或是通风器等，通过热力差将气体排出，以此来减小火灾发生的几率。

（三）屋面造型设计

墙屋一体式。比如某机械加工厂中，在设计时将屋面与里面之间的关系进行了综合考虑，省略了檐口以及女儿墙，尽量的将二者的界限抹去。工业建筑中没有显着的屋面与墙体，一些弧墙绘同通过自然过渡来转变成水平屋面，将排水功能充分的体现出。使屋面与墙面在视觉上能够合二为一。

五、结束语

总而言之，轻型钢结构现今已经在多种类型的工业建筑中得到了广泛应用，例如办公区、生产厂房以及仓库等，其在工业建筑设计中有举足轻重的作用。工业建筑设计中轻型钢结构建筑方案选择、结构构件布置、以及屋面、墙体、加层构造等方面的合理设计对于较少工程造价，提升工业建筑设计质量具有重要意义。在设计中能把握轻型钢结构的自身特点，不断的优化设计，对后期工业建筑施工的顺利开展具有指导意义。

参考文献：

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