单层钢结构工业厂房建筑设计

摘要：近年来，单层钢结构工业厂房得到广泛的应用，但也遇到诸多问题。比如，大跨度单层厂房护体系的选型、多跨厂房屋面排水问题、大体量厂房的通风采光的设计问题等。本文针对这些问题进行探究，并提出具体的解决办法。

关键词：单层钢结构；厂房；设计

中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：

近年来，钢结构厂房以其自身的优势在工业厂房建筑中得以广泛的应用。钢结构是以钢材制作为主的结构，主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；建筑工期短，工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。

在铁路相关的工程建设中，单层钢结构工业厂房得到广泛的应用，例如相关铁路车辆检修基地建设中的检修作业厂房。本人有幸主持设计过几个钢结构厂房的建筑设计，例如：二连浩特车辆检修基地工程、太原南站洗涤配餐中心、太原北车辆段改造工程，太原北机务段改造工程等。这些工程中均采用了多跨单层钢结构的形式，作为建筑专业，在设计这些厂房时主要遇到了以下几个问题：1.大跨度单层厂房护体系的选型2.多跨厂房屋面排水问题3.大体量厂房的通风采光的设计问题。

1.大跨度单层厂房护体系的选型

目前常用的钢结构厂房的围护结构主要有：压型钢板复合保温构造、钢骨架轻型板、砌体围护结构

压型钢板复合保温构造由两层成型金属面板和直接在面板中间的高分子隔热内芯组成。板材成品便于安装、轻质、高效。板材外形美观，色泽艳丽，整体效果好，它集承重，保温，防火，防水于一体，且无需二次装修，安装快捷方便，施工周期短，综合效益好，是一种用途广泛，极具潜力的高效环保建材。

目前彩钢夹芯板使用的板芯主要有酚醛泡沫、聚苯、硬质聚氨酯和岩棉等，而酚醛泡沫具有优异的防火保温性能，是其他材料无法替代的，例如：酚醛泡沫的保温效果是聚苯的2倍多，防火性能上也比聚氨酯要高，聚氨酯燃烧时会释放含氰化氢的浓烟。随着国家对建筑防火的重视以及相关法律的出台，相信酚醛彩钢夹芯板会得到广泛应用。

钢骨架轻型板为最近几年兴起的一种新型材料，在各类工业厂房、仓储等工业建筑中应用广泛，具有节点设计合理、安装便捷、围护方便、耐久性好等特点。既有传统钢筋混凝土板安全度高、使用寿命长的优点，又满足了现代建筑对轻质、节能、环保的要求。

砌体围护结构，以其自身无可比拟的优势在建筑工程中得到了最广泛的应用。

砌体外墙+钢骨架轻型屋面板（钢骨架外墙+屋面板）可做为另一种优秀的护体系得到广泛应用。在耐久性、屋面及楼板承载、耐火性能、易维护等方面有着金属压型复合板材无可比拟的优势。

2.多跨厂房屋面排水问题

钢结构厂房的屋面形式、屋面构造与民用建筑有许多不同，大面积钢结构厂房的屋面坡度大，若为多跨厂房则中间跨往往设有内天沟。屋面的形状有双坡屋面、多坡锯齿形屋面、多坡高低跨屋面等。

钢结构厂房的屋面雨水排水系统可分为两种：外排水系统和内排水系统。外排水系统是利用屋顶天沟直接通过室外立管将雨水排到室外雨水管道或排水明渠中；内排水系统是利用室内雨水管道将雨水排到室外雨水管道中。

钢结构厂房的双坡屋面及其他形式屋面的边跨天沟即靠外墙的天沟可采用封闭系统直接外排式排除雨水，排水效果很好，只要计算合理，一般不会产生冒水现象。而对于多坡据齿形屋面和多坡高低跨屋面的内天沟雨水排水系统可有多种选择，如长天沟外排水方式、重力流悬吊管方式、敞开系统内埋地管方式、封闭系统内埋地管方式、压力流（虹吸式）屋面雨水排水方式等。各种雨水排水系统的选择应根据建筑物及屋面、天沟的结构形式、气候条件及生产工艺要求等经技术经济比较后确定。若雨水排水系统选择不当，则极易产生冒水、泛水现象，造成重大损失。

普通的钢结构厂房，尽量以双坡屋面的外天沟形式排除雨水。而大面积或有特殊要求钢结构厂房的雨水排水系统设计选用内排水系统时，需要考虑多种因素，包括结构形式、气候条件、经济水平、生产工艺要求等，这就要求设计人员认真对待，仔细分析，确定合理方案。

普通钢结构厂房排水示意图

随着经济的发展，业主对钢结构厂房屋面雨水排水系统设计的安全性要求越来越高，另外，一个雨水排水系统的设计是否成功，还往往需要实践的验证，需要我们多了解多调查并进行必要的设计回访。

3. 大体量厂房的通风采光的设计问题

大体量厂房由于普通形式的建筑侧窗的采光通风无法满足要求，需要通过在屋面屋面增加通风采光的构造措施。

（1）建筑通风

大体量厂房的建筑通风解决方案主要有：a.风机机械通风、排烟的系统。b.采光通风天窗。c.集成式屋顶采光通风器.

a.风机机械通风、排烟系统优点是通风、排烟效果好，为消防设计的主要通风排烟系统。缺点是日后使用、围护费用较高。如设置较多的话会增加漏水的隐患。

b.采光通风天窗包括矩形天窗、锯齿形天窗、横向天窗、天井式天窗等形式。设计需依据建筑本身的需求，及气候条件、结构形式合理选择适用的天窗形式。

c.集成式屋顶采光通风器是利用室内外温差造成的热压及风力作用所造成的风压来实现通风换气。原理与普通的通风天窗基本一致，但具有排风效率高、有效通风面积大、集成化高、造价低的特点，目前在工业厂房领域得到了广泛的应用。

集成式屋顶采光通风器

（2）建筑采光

工业厂房的采光需依据厂房内车间的使用功能，合理确定采光等级。在建筑侧窗及屋顶天窗（或采光通风器）无法满足采光要求时，可合理的设置屋顶采光带，来满足建筑物的采光要求。

以上就是本人参阅大量相关资料以及在参与的实际工程设计中的一点心得体会，请广大同行不吝指教。