轻钢结构在工业厂房设计中的应用

摘要：近些年来，轻钢结构在工业厂房中的使用越来越广泛，已经成为一种发展很快的新型的结构形式。轻钢结构设计的厂房因建筑造型多变，用钢量比较少，施工速度快，造价低等优点在工业厂房设计中受到欢迎。本文简要的介绍了轻钢在国内的工业厂房设计中的应用现状，轻型钢结构建筑体系以及轻钢结构的使用范围，最后详细阐述了轻钢结构代表大跨度门式钢架结构设计应当注意的问题提出了相应的建议供读者参考。

关键词：轻钢结构；工业厂房；大跨度门式钢架；应用

中图分类号： TU391文献标识码：A文章编号：

随着我国国民生产总值的节节升高，人们对于建筑的追求有了更多的要求。近些年钢结构逐渐发展很迅速，例如著名的上海金茂大厦主体结构就是轻钢结构。从21世纪开始，在工业厂房建设中轻钢结构得到了大量的应用，从这些年每年增加的用钢量就能可出钢结构建筑发展的速度。目前，不单单工业厂房钟爱轻钢结构，一部分大型的造船厂也纷纷加入这个行列。在轻钢结构建筑发展大好的环境下，如何顺应发展趋势，在轻钢结构设计中更好应用轻钢结构是一个很迫切的问题。笔者通过多年的实践经验，总结了在轻钢结构在工厂设计中应注意的问题。

轻钢结构体系建筑的概念

轻型钢结构体系不单单狭隘的指有角钢、圆钢以及薄壁型钢等组成的结构，它有着更广

泛的含义。当前建筑界轻钢结构的主要形式有格构式和实腹式截面钢架结构、薄壁型钢桁架结构以及屋面体系是网壳或者网架结构的建筑。除此之外，在欧洲和日本也在兴起多层房屋轻型钢结构建筑体系。轻型钢结构中的轻一般是有两层含义的：表面上指自重轻，其实也包含经济效益好。在建筑结构中，一般是结构体系单位面积用钢量、屋面轻型材料用钢量是衡量以及判断是否是轻型结构建筑的两个重要标准。相对于其它的结构形式，主要考虑到用钢量。轻型钢架一般对于中小跨度的工业建筑来说相对比较经济，对于大跨或者超大跨的厂房，使用屋面为网架或网壳轻钢结构更有经济性。

2轻钢结构体系的主要特点

2.1 轻钢结构施工周期比较短

采用轻钢结构的厂房最大的特点就是施工的周期比较短，建筑物的所有构件都可以有工厂预先制作，在现场进行拼接，一般对中小型的规模比较小的工厂施工周期一般只要1个半月或2个月，同样的建筑要是采用钢筋混凝土估计要6到8个月的工期。

2.2 轻钢结构便于搬迁拆卸有很好的抗震性

万一在建过程中出现不可阻挡的意外情况或者业主对选址不满意的状况，那样整个建筑就能在很短的时间内进行拆迁，最大可能地降低损失，这些优点都是钢筋混凝土结构所不能具备的。近些年因为很好研究并解决了轻钢结构的抗腐蚀能力差和防火性能不好的缺点，使得轻钢结构在工民建筑以及厂房得到了很好的应用。除此之外，近几年我国频繁出现地震灾害，而轻钢结构本身属于柔性结构，又加上轻钢结构的自重比较轻，能够有效降低地震带来的影响。

2.3 轻钢结构有很好的经济效益

因轻钢结构的施工周期比较短，相比混凝土结构能更快的投入使用获得相应的经济效益。如果采用色彩比较鲜艳的彩色压型钢板能够有效的改善周边的环境。轻钢结构自重相对较轻，可以省略桩基的这一部分的投资。并且根据目前刚才的市场定价，在大跨度的厂房中，轻钢结构有着很大的经济优势。

门式轻钢结构设计应注意的问题

进行细致的荷载分析并能合理取值

在进行轻钢结构设计之前首先应查阅当地的相关资料确定当地的地理位置应当的设震

等级，以及风荷载、雪荷载的取值。之后，根据实际的使用情况和结构的构成选择合适的屋面以及楼面的活荷载、恒荷载。然后选择恰当的活荷载、恒荷载的分项系数，留足足够的安全系数进行不利荷载组合避免出现可能的危险。

处理好变形缝

因为轻型钢结构随温度有很大的变化，因此要严格按照规范设置好变形缝。一般的要求

是：横向温度区的变形缝的间距不应大于150m；纵向温度区的变形缝的间距小于300m。在轻钢结构设计的具体操作时，应根据计算的实际数据，温度段长度根据实际可以有所改变。有时在设计时也可通过增加多余支撑来放宽温度段的限制，因为多余的支撑能够约束温度应力，并使得温度应力能够大致分布到不同的桩基础上，从而满足厂房的稳定性，避免因温度骤变发生变化。

梁柱截面的选择

在建筑结构体系布置结束之后，应从新估算重要构件的截面，尤其是梁、柱等重要的截

面尺寸。按照规定，钢截面的高度在考虑到荷载和支座情况后，取相应跨度的二十分之一到五十分之一。相应的翼缘的宽度按照相关规定应根据梁间的侧向支撑间的距离一般取其倒数，这样能简化钢量整体稳定的计算。当确定翼缘宽度和截面高度确定之后，就要确定钢板的厚度。一般的刚板的厚度应按照规范中局部稳定的构造要求来确定，一般钢梁的长细比在50到150之间选取，最好在100左右取值。最后判断是受力方式是轴心受压双向受弯还是单向受弯来选择不同的类型的截面。

轻钢结构失稳的控制

建筑体系稳定性是一个很重要的因素，但是因为计算繁琐，在设计时却不好操作。在分

析建筑体系稳定性的时候，不单单要考虑到整体的结构，同时也要满足各个局部的稳定。目前在轻型刚结构受力分析中，设计公司使用的软件熟悉的是平面计算，不擅于空间计算。主要的原因是空间计算软件价格昂贵，并且操作很繁琐，不容易上手，所以一般的设计院没有广泛使用。因此在设计时主要是从设置多余的支撑构建，形成足够的平面外支撑，确保的轻型钢结构的整体稳定。

除此之外，在施工过程中也要分外强度结构的稳定性，例如钢结构的焊接问题，对于首次进行焊接的钢种在焊接之前要做好工艺评定工作，并严格把好质量关。接头的装配质量一般包括：根部间隙、坡口质量以及对口错变量等。在焊接的过程中为预防出现焊接裂纹，并减少焊接应力，应严格按照相关的标准对焊接部位事先预热，并在焊接过程中随时加热保持温度，确保能一次性焊接好一条焊缝，焊接完成之后也要进行加热，保证质量。对于有特殊要的探伤焊缝，应严格按照规范进行无伤检测，对于不合格的焊缝及时进行返修。钢结构在进行安装时，安装之前应严格检查相关产品的合格证书、设计文件等相关记录。出现钢结构的变形、偏差高于误差时应及时处理。在安装前，应有详细的矫正工艺，较厚的钢板焊接应焊接前进行模拟产品结构试验。钢结吊装完成之后，应测量构件的定位轴线、标高等设计要求，做好相应的标记，检查吊装对接接头的焊接质量。

3.5 节点与抗剪键的处理

在进行结构设计中都要遵循强梁弱柱的基本原则，与此同时，强节点若构件也是必不可少的设计准则。在许多的设计中往往出现构件满足要求而节点却不满足抗震要求的现象，因此一定要加强节点设计的重视。有地震时，地震会使厂房产生很大的水平和纵向水平力，这就可能有超过柱脚螺栓能够承受的剪切力的现象，这时就要设置抗剪连接件。门式钢架轻型钢结构相关规范说明柱脚的锚固不宜承受柱脚低的剪切力。所以应由底板与混凝土基础之间的摩擦力或者设置抗剪键来承受柱底的水平剪力。

总结：

我国的轻钢结构体系现在正存在一个快速发展的时期，已经在我国有了很广泛的应用。作为一名从事建筑设计的人员，应该不断地积累经验，不断学习先进的经验，并总结工作经验，为我国的轻钢结构的应用发展做出贡献。

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