轻型钢结构工业建筑设计

 摘要：现代多样化的建筑对其结构设计方法和建造模式提出了更高的要求，轻型钢结构应运而生。目前，轻型钢结构以其节能环保以及良好的抗震性、保温性、舒适性等优势，在建筑行业得到了广泛的应用，特别是在不需要承受大荷载的工业建筑设计中的应用，降低了工业建筑的成本，提高了工业建筑的综合效益。本文将对轻型钢结构工业建筑设计进行探讨，以供参考和借鉴。

关键词：轻型钢结构；工业建筑；设计；分析

轻型钢结构具有良好的外部形象和合理受力的空间结构，同时还具备经济性较好、安装和拆卸方便、材料重复循环利用等优点，能够充分满足工业厂区建设的基本需求，进而有效应用在工业建筑领域。因此必须予以高度重视。文章主要对轻型钢结构工业建筑屋面设计进行了具体分析，旨在为业内人士的研究提供一些建议和思路。

1轻型钢结构在工业建筑中应用的优势

1.1建筑实体空间轻巧、开阔

轻型钢结构结构截面小、自重轻，根据实际的受力情况可以精确设计承重结构截面，空间结构的受力合理。轻型屋面系统用钢量在8kg/m2～15kg/m2极大地节约了建筑材料。此外，轻钢支撑结构截面在室内建筑面积的占据比例较小，进而增加了工业建筑的使用面积。企业可根据产品生产工艺合理地安装室内机械设备、布局生产流线，并且可以再例如网架结构杆件空隙中隐藏部分复杂管线，从而预留出更加开阔的生产、储藏及运输空间。

1.2主体结构稳定、可靠

钢材本身材质均匀、延展性较好，具有良好的抗震与抗压性能，并且相较于其他材料其容重和屈服点的比重最小。钢结构是轻钢结构的主要承重构件，采用的都是具有高韧性、可塑性及强度的钢材，以便承受大动力荷载。工厂的大部分钢结构杆件经精确计算后加工制成，在利用现代化的检测手段对其质量进行严格的检验，确保其质量符合要求和标准。此外，梁柱间的交叉支撑结构和檀条的抗扭、抗剪的共同作用，强化了轻型钢结构体系的稳定性。

1.3施工建造方式便捷

轻钢建筑的施工建造方式便捷主要体现在：①钢材可以利用先进的自动化制造设备标准化批量生产；②建筑骨架的组成有两种方式，一是现场组装钢构件；二是在工厂直接成型并运输到施工现场；③气候因素不会影响到现场安装，无湿作业、无需其它模具、施工速度快，一般厂房只需2-3个月就可竣工。根据不同的生产方式、建筑规模、运输能力及施工条件等，确定合理的骨架组合方式，常见的轻钢骨架组合方式主要包括构件式、框架式、盒子组合式3种建筑体系。

2轻型钢结构的工业建筑设计分析

轻型钢结构的工业建设设计主要涵盖空间设计、立面设计以及屋面设计3个重要部分，具体分析如下：

2.1屋面建筑材料

2.1.1常用屋面板材

轻钢结构的屋面材料应具备高强、轻质、耐久、保温、隔声、隔热、抗震、防水等性能，同时还要能够进行工业化生产，构造简单以及施工操作便捷。屋面钢结构主要承受屋面荷载，降低了屋面板受力条件。当下常用的屋面板材包括彩色压型钢板、彩钢夹芯板，其中彩色压型钢板需要现场复合，为了深化其保温隔热效果，需要填充离心玻璃棉与岩棉等材料；彩钢夹芯板本身的节能环保性能良好，是最为常用的屋面板材。

2.1.2屋面板材连接方式

①彩色压型钢板连接方式，其主要包括两种方式：第一，咬合式连接，此方式有180°和360°两种咬口卷边方式（详见图1），其中180°为非紧密型咬合，360°为紧密型咬合，其原理是利用专门的咬边机紧密咬合搭接在一起的压型钢板边，产生一定的气密作用，咬合边与板的内表面利用钢板钩进行相互固定，确保了其形式立面美观；第二，扣盖式连接，该方式对称布置压型钢板接缝边，并利用卡扣构造收紧板边，在安装防水扣盖（详见图2）。该方式具有隐藏式构造，并利用扣盖下的空腔式原理增大防水效果。但该方式不适用于沿海台风多发地区。②彩钢夹芯板连接方式，主要有屋面板横向与纵向连接两种形式（详见图3）。屋面夹芯板外板为高波压型钢板，包括U形和V形两种。横向连接方式为了防止出现虹吸现象，应做好构造卷边并固定在屋面板压盖下；纵向连接在檩条处，两块板要在屋架支撑构件上放置，且板支座的长度要≥50mm，所以连接处檩条一般都设计成双檩或焊接长角钢。

2.2屋面功能设计

2.2.1排水设计

轻钢连续多跨结构决定屋面上会有多个屋脊、内天沟和坡向，排水设计要处理好屋面坡度与室内空间的关系，一般轻钢厂房屋面坡度大于等于5%，采用屋面外排水的形式。同时屋面坡度越高越浪费室内空间，加大用钢量以及热量散失。此时采用外排水方式的屋面外板材料应选用款波高肋压型板，并采用侧向360°卷边连接，进而有效解决上述问题。

2.2.2通风设计

工业封闭式生产作业方式极易产生大量的粉尘、烟雾以及热气等污浊气体，若不能及时排出会严重影响室内工作环境，甚至危害作业人员的身体健康、腐蚀结构构件，这就需要在立面加设百叶窗的基础上加装气楼或辅助通风器、天窗等设施，保持良好的室内环境。2.2.3采光设计屋面采光设计主要是利用采光顶棚、采光板等形式，其中采光顶棚是在突出屋顶表面的侧向开窗的天窗形式，其高度和跨度主要根据通风和采光的要求来具体确定。另外，采光顶棚根据采光要求可以单独设置也可跨越整个屋脊或延伸到墙面与立面结合设计；采光板可选用中空板、玻璃纤维加强聚酯等做为板材，在屋面围护板材安装，形成采光条带，增加室内光线。目前，在轻型钢结构厂房中最常用的采光板材是玻璃纤维加强聚酯，其具有高强度、好耐久性、成型便捷等优点，与彩色压型钢板配合使用，取得了较好的采光效果。

3结束语

综上所述，轻型钢结构在工业建筑中的应用具有建筑实体空间轻巧、开阔，主体结构稳定、可靠，施工建造方式便捷等优势，在工业建筑屋面设计中，应选用彩色压型钢板、彩钢夹芯板，并采用合理的连接方式，同时根据轻型钢结构厂房的实际情况，做好排水、通风及采光等屋面功能设计，提高轻型钢结构工业建筑设计的成效，建设出高质量的工业建筑。

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