轻型钢结构工业建筑设计研究

摘 要：现如今随着我国综合实力的不断增强，建筑行业领域的经济水平得到了快速发展，再加上科学技术创新水平的不断提高，钢铁产业的钢材生产数量也日渐增加，在此基础上钢结构除了在火力发电厂厂房建设中得到广泛应用外，也受到房屋建筑工程师的青睐并在房屋结构设计中实现了广泛运用。然而，在工业建筑结构设计的过程中轻型钢结构在发挥重要性的同时，在工程建设中对钢结构设计中的微小部位构建与组建计算问题之间的一致性、钢结构的稳定性等方面仍旧存在很大的问题，亟待解决。

关键词：轻型钢结构；工业建筑；设计研究

中图分类号：TU391文献标识码： A

引言

近年来，钢结构在房屋结构设计过程中得到广泛运用的同时，国家利用宏观调控的手段针对钢结构在建筑行业领域的运用也提出了很多政策方针以保障其正常运行。但是建筑设计的结构技术是不断发展的，在获得政策保障的同时不可避免的会出现诸多不利因素影响建筑行业的发展。在许多不利条件下，就要求建筑设计师在具备原有设计能力的同时，弥补自身不足，将自身所拥有的专业知识与运用钢结构技术建设实践相结合，增加对各种结构技术的新知识与新经验，创新思维，与时俱进，从而促进我国在房屋建设过程中钢结构技术的发展。

一、轻型钢结构在工业建筑设计中的优点分析

目前，轻型钢结构相较于钢筋混凝土而言在房屋设计中得到越来越多的应用，此结构拥有如下特点：这种建筑材料自身的重量比较轻便，对房屋建设中的其他结构产生的负重量小，这就避免了繁琐的地基处理的面积，降低了房屋建造的工作量及成本、缩短了施工周期；面对现如今地震活跃度高的现状，轻型钢结构具有硬度高、密度大、负重力强度大的特点，有利于抗击地震，减少因地震带来的房屋破损，也给建筑投资商降低了投资风险，带来了良好的经济效益；在房屋建设过程中轻型钢结构自身的抗压力强、结构断面小、应用覆盖面积小，这样就实现了房屋布置的灵活性和美观性。

1、轻钢结构的最大优点是施工工期短。所有构件均可以由工厂制作现场拼接安装，对一般规模较小的工业厂房仅需45d 至2 个月，而若采用钢筋混凝土建筑则要8～ 12 个月左右。

2、轻型钢结构与传统的混凝土结构相比较，具有自重轻、强度高、抗震性能好等优点。适合于活荷载占总荷载比例较小的结构，更适合与大跨度空间结构、高耸构筑物并适合在软土地基上建造。也符合环境保护与节约、集约利用资源的国策，其综合经济效益越来越为各方投资者所认同，客观上将促使设计者和开发商们选择钢结构。

3、由于施工周期短，可以提前投入使用，提前获取投资效益；更由于采用色彩鲜艳的彩色压型钢板，美观华丽，改善了周边环境的动态感；因为建筑物本身的自重轻，一般情况下不需要做桩基，可以节省投资；由于采用了聚苯已烯泡沫夹心板或单板加保温棉等措施后，使保温、隔热和隔章等效果良好。彩色钢板是以镀锌为基板又用硅酮作为表面，经两除两烘加工而成，耐久性也较好，根据目前我国的市场价格，轻型钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结构，当厂房的跨度越大时，其优势更为明显，这也是它赖以竞争的一大优势。

4、抗震性能好：由于轻型钢结构属于柔性结构、自重轻，因而能有效地降低地震响应及灾害影响程度，极有利于抗震。我国是一个多地震区国家，在地震区建筑中应多多推广应用钢结构，必可大大减少地震灾害和人员伤亡。再就是采用钢结构宜于拆卸搬迁：一旦业主对所造厂址不满意或外界环境发生意想不到的变化，则整个建筑可在很短时间内拆迁，损失极小，而所有这些是钢筋混凝土建筑所无法具备的。

轻型钢结构近年来得到迅速的发展，正是由于其具有用钢量省、造价低、安装方便、外形美观、内部空旷等特点，而且随着近年来防火、防腐新产品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构抗腐蚀性差的缺点，使得它在工业厂房以及民用设施中获得了广泛的应用，

二、轻型钢结构设计在工业建筑设计中的常见的问题

1、轻型钢结构的稳定性问题

建筑工程师对房屋结构设计的过程中一般只注意设计结构的负荷强度和是否变形的问题，对所运用结构的稳定性是常常忽略的突出性问题，无论是火电厂厂房建设还是居民住宅房屋建设在钢结构的稳定性方面都会遇见一系列问题。然而，在对房屋设计中，轻型钢结构的稳定性对于房屋使用的持久性起着至关重要的作用，如果在建设过程中由于钢结构稳定性差而产生事故，不仅会对建筑投资商造成严重的经济损失而且也会影响人们的生命健康。在钢结构的稳定性方面，稳定性已经成为轻型钢结构的重要设计环节。建筑工程师在对房屋钢结构的分析计算过程中先根据测量数据建立对房屋结构的基本模型，但是这一基本模型与实际建设过程中房屋的结构是存在一定差距的，其数据会有很大的波动，这样就会造成运用理论知识产生的数据与实际情况存在偏差，进一步导致房屋建设过程中钢结构稳定性差。再加上由于建筑工程师对于钢结构的稳定性所拥有的知识经验缺乏，不能清楚的认识到其结构构成，因此也就不能正确的认识到稳定性对于房屋结构建设的重要性。

2、轻型钢材选用质量等级与焊接质量等级的选用问题

在国家颁布的关于轻型钢结构设计标准书中规定，对于钢材料的质量等级必须要有正确的标识，并且要符合焊接质量等级标准。然而，在实际情况下对选用的材料的质量等级没有提供明确的标准，仅仅注明了钢材使用材料的类别。因此，在针对钢材材料和焊接的质量等级上要进行正确的选用。一方面，在轻型钢结构房屋建设中选用的钢材材料必须具有抗压力、可伸长性、负重性好以及能够承受一定强度的冷热冲击。一般而言钢材材料的选用要使用Q 级以上的碳结构钢和低合金高强度结构钢，使用此等级质量的钢材料可以保证钢结构的韧性和延展性；另一方面，钢材的焊接应具有标准的碳含量证书。钢材的焊接质量等级要高于二级，使用坡口焊接技术。

3、轻型钢结构的防护性问题

防止钢材料的腐蚀和隔热是进行钢材料防护的两个重要方面。在实际情况中，建筑工程师在对轻型钢结构的只注重了钢材的硬度、抗压力度的强化问题，却忽略了钢材在使用过程中的抗腐蚀效果和隔热效果，在建筑设计文件中钢结构的抗腐蚀度和最高隔热数值也没有明确标明，这就导致了房屋在使用过程中由于雨水、风力作用等外部环境的侵蚀，减少了房屋使用寿命。因此，一方面，在轻型钢结构的设计文件中需要标注钢材的抗腐蚀度，钢结构在埋入地下部分要进行包装，受到腐蚀的部位禁止埋入地下；另一方面，在生产钢材料的过程中要对其进行不同程度的耐火测试，从而实现在不同温度情况下采用对应的防护措施。

4、轻型钢结构的抗震性设计问题

由于各个地区的地壳活跃程度不一样，有的地区地壳波动程度剧烈而有的地区波动程度较小，因此引发的地震强度也是不同的。原先用混凝土构建的房屋为了抵御地震的破坏在地震活跃区和地震稳定区房屋的结构都具有明确的抗震等级分别，但是现如今由于轻型钢结构自身的比较坚硬，有一定的抗地震作用，因此钢结构的房屋并没有等级之别。在利用轻型钢结构进行房屋构造时，必须注重钢结构自身材料的结构形式、承受的地震强度、房屋的长高等因素。根据这些因素的不同数值控制构建房屋的长高，调整框架柱与钢框架之间的比例以及上下梁柱与支撑板之间的比例，来改变钢结构的结构类型以增强其抵御不同震级地震的效果。

结束语

当前随着我国科学技术的不断创新，在建筑行业领域能够得以运用的轻型钢结构技术获得了发展，在此基础上建筑投资商的投资额度的加大也增加了经济效益和社会效益，建筑工程师的专业设计水平也不断提高，增加了厂房设计的强度和硬度。因此，只有在不断发挥钢结构积极作用的同时，对轻型钢结构在房屋结构设计过程中比较频繁发生的难题进行分析、讨论，并根据实践经验解决问题，建筑行业才能获得长足发展。

参考文献

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