關于輕鋼結構工業建筑設計問題研究

郭浩哲

摘 ? ?要：隨著建筑行業的快速發展，在建筑施工過程中應用的施工技術以及施工材料，都有了非常巨大的進步，輕鋼結構材料就是在現如今建筑工程施工中應用比較廣泛的一種施工材料。對于輕鋼結構材料來講，其本身的重量非常輕，而且材料基礎的豎向荷載比較小，在施工時操作非常便捷，大大縮短了施工周期，而且本身的抗震性能也非常好，所以也在當前輕型房屋鋼結構已經在全國范圍內進行普及，而且技術本身也取得了更加長足的進步。但對于輕鋼結構本身來講，仍然存在著一些問題需要進行解決，所以在本文中將從輕鋼結構工業建筑設計角度出發，對輕鋼結構工業建筑設計的相關要素進行分析，并對輕鋼結構建筑設計施工所存在問題進行論述。

關鍵詞：輕鋼結構;工業建筑;設計;施工

1 ?引言

輕鋼結構所指的是輕型鋼結構建筑體系，其擁有的基本特征是結構荷載比較小，同時結構桿件也并不大，各鋼結構構建壁厚也比較薄。在一般情況下，輕鋼結構是依靠熱軋輕型H型鋼以及輕型焊接型鋼和高頻焊接型鋼等多種高效能結構鋼材以及高效功能材料作為主體施工材料，實際施工過程中各材料之間的連接依靠裝飾連接材料作為主要連接構件。所以對于輕鋼結構來講，在很多時候都是在工業建筑領域當中進行應用，在本文中就將對輕鋼結構工業建筑設計進行分析，并同時對設計施工問題進行探討。

2 ?輕鋼結構的優點

輕鋼結構的優點主要有：輕鋼結構自重輕、輕鋼結構施工周期短、經濟效益也更好、環保性能佳、舒適性佳、工業建筑工業化程度高以及結構設計及建筑功能一體化。

2.1 ?輕鋼結構自重輕

因為輕鋼結構本身在進行施工設計時，所使用的材料是一些輕型鋼，所以重量非常輕，能夠降低在實際施工過程中的基礎造價投入對于我國一些地質條件比較差的地區來講，輕鋼結構的應用是比較普遍的。同時因為鋼結構本身屬于柔性結構，所以在面對地震等地質災害時反應比較小，在一些抗震建筑當中，輕鋼結構應用效果是非常良好的，而且所投入的費用也比較少，所以在我國地震多發區域輕鋼結構的應用效果以及應用覆蓋范圍都是非常大的。

2.2 ?輕鋼結構施工周期短

因為在進行實際設計施工時，輕鋼結構的各組成結構構件都是在工廠進行標準化生產的，所以在實際建設過程中，材料本身并不需要進行再次加工，只需要在現場進行拼接以及組裝就能夠完成施工環節。而且在實際施工過程中，因為是進行現場拼裝材料，本身也不會受到惡劣天氣的影響以及環境季節的影響，如果進行一般規模比較小的工業廠房建設輕鋼結構只需要一個半月或者是兩個月就能夠完成。相比較于傳統的鋼筋混凝土建筑來講，施工周期將縮短三倍以上，傳統的鋼筋混凝土建筑需要8個月到12個月左右完成。

2.3 ?經濟效益也更好

因為對于輕型鋼結構工業建筑來講，在施工過程中施工周期大大縮短，所以工業建筑廠房能夠提前投入使用生產活動也就能夠提前進行，所以對于企業來講，投資效益將會提前獲取。同時因為輕型鋼結構本身的自重比較輕，所以在施工過程中不需要做樁基就能夠完成基礎施工，降低了在實際施工過程中的基礎投資，以我國當前的市場價格來看，輕型鋼結構的造價成本相比較，與鋼筋混凝土結構來講要遠遠低于，尤其是當建筑物本身的跨度比較大時，輕型鋼結構本身的優勢也更加明顯。

2.4 ?環保性能佳

傳統工業建筑施工過程中采用的結構是鋼精混凝土結構，所以施工時大型機械設備的使用會非常多，而且在設備使用過程中，設備本身還會產生大量的噪音，所以也對于周邊環境所造成的影響是非常大的，施工時所產生的揚塵以及灰塵的對于施工作業人員以及周邊環境所造成的污染破壞是非常嚴重的。但是對于輕型鋼結構來講，在實際施工過程中，所使用的建筑材料本身易于操作以及安裝，而且能夠進行拆卸并且實現100%的回收，在實際施工過程中符合國家土地資源的環保政策以及可持續發展戰略，也不需要投入大量的機械設備進行施工作業，所以噪音以及灰塵污染并不會出現，這對于實際施工來講環保性能將大大提升，所以輕型鋼結構是環保型建筑的典范。

2.5 ?舒適性佳

因為在實際施工過程中，所采用的輕型鋼材料屬于新型輕質材料，在后期使用過程中不會出現霉變以及助燃等問題，投入使用之前進行裝修，一次就能夠完成，而且避免了后期的大量維修作業，所以對于投入使用的輕型鋼結構工業建筑來講，其本身的舒適性要更好。尤其是隨著輕型鋼結構設計工藝以及材料技術的不斷進步，在輕型鋼結構墻體施工時，使用了高效節能體系墻體，擁有呼吸功能，能夠對工業建筑內部的空氣干濕度進行調節，大大增加了作業舒適度。

2.6 ?工業建筑工業化程度高

因為輕型鋼結構的建筑物本身在進行構造是比較簡單，而且所使用的材料也非常的單一，所以也同其他的建筑構造方式相比，輕型鋼結構的工業建筑更加容易實現標準化以及自動化的生產和作業。所以對于輕型鋼結構來講，基于生產以及安裝這兩個角度來講，在實際施工設計過程中，工業化程度高得到了集中體現，這對于工業建筑來講也是非常重要的一點。

2.7 ?結構設計及建筑功能一體化

對于建筑工程行業來講，在我國經濟發展過程中，該行業屬于國民支柱性經濟產業之一，所以隨著我國現代化進程的逐步推進，建筑行業也在不斷進行現代化改革，在改革過程中智能化建筑性能要求的提出以及改進，對于眾多的房地產開發商來講是非常重要的發展方向。在鋼結構建筑施工設計過程中，大量現代化的先進技術及材料被廣泛應用在很大程度上為智能化建筑物的實現打下了基礎，而且也改變了傳統建筑形象，受到整體結構形式制約的缺點，能夠從建筑物本身的形體以及構建和節點等多個方面進行全面的改善，使得工業建筑物本身功能更加豐富，使得建筑結構設計和功能融為一體，達到同步進行的效果。

3 ?輕鋼結構工業建筑設計要點

3.1 ?輕鋼結構工業建筑結構體系設計要點

對于工業建筑來講，在進行實際施工時，對于工期以及建筑物結構強度的要求是非常高的，而對于輕鋼結構來講，其本身的承載能力能夠達到工業建筑的使用標準以及要求，而且輕鋼結構本身的重量和其他建筑材料相比也具有很高的優點。在實際施工過程中，施工人員需要將輕鋼材料通過焊接形成整體型材，然后組建輕鋼結構工業建筑的框架，框架內部的各功能區域，則需要根據工業建筑本身的使用需求對其進行完善。對于輕鋼體系來講，在設計階段需要對輕鋼結構本身的承載能力以及輕鋼結構的自重，進行詳細的數據計算并通過輕鋼材料之間的支撐作用，降低實際施工時使用的材料數量。通過這樣的方式，既能夠使輕鋼結構工業建筑的結構形式達到最優，同時也能夠保證成本投入得到降低。

一般情況下，輕鋼結構進行設計，工作室所采取的形式，可以包括網狀焊接形式以及排架形式等等。網狀焊接形式本身牢固性要更好，而排架形式在焊接過程中要更加利于操作。無論是網狀焊接還是排架形式，在進行焊接作業時，都需要對材料本身的間距進行測算，并且在輕鋼結構工業建筑設計方案當中，要體現出結構本身的強度。

3.2 ?輕鋼結構工業建筑安全設計

對于輕鋼結構來講，在使用過程中，除了要保證自身的穩定性之外，同時對于外界的壓力也要進行抵擋，這樣才能夠保證工業建筑內部的生產作業人員安全以及生產作業設備安全。所以在進行輕鋼結構工業建筑設計時，除了需要考慮到輕鋼結構本身的安全性能之外，還需要對可能會出現的自然災害及人為因素等風險問題進行提前預防，并在設計當中進行體現，這樣才能夠使當出現危險問題時，便于工作人員進行疏散以及逃生。輕鋼結構工業建筑設計中，安全設計是相比較于其他設計來講更重要的一個設計內容，而對于工業建筑來講，最重要的一個安全因素就是火災風險。對于工業建筑來講，火災危險性主要是依據工業建筑本身的性質特點以及所使用原材料和生產工藝來決定的，而對于工業建筑來講，本身的耐火等級是根據工程項目建設的規模來確定的。在一些輕鋼結構工業建筑設計中，為了能夠使成本投入得到降低節約工程造價，一些多層以及單層廠房采用輕鋼結構時可以不進行防火保護措施的制定。而除此之外在輕鋼結構建筑施工時，所使用的防火涂料性能都需要符合工業建筑施工及防火要求，同時對于輕鋼結構的施工技術也需要做出嚴格的規范，并在落實過程中進行嚴格的監督和指導。

3.3 ?輕鋼結構工業建筑經濟性設計

對于輕鋼結構工業建筑來講，對企業經濟效益及成本進行控制的最有效手段，就是對建筑本身的設計方案進行不斷的優化，而建筑方案的優化設計是需要根據工業建筑本身的生產特點以及企業對于工業建筑的要求來完成的，這些要求主要包括了工業建筑本身的項目選址以及防火分區的劃分和建筑材料的選擇以及耐火等級的確定。所以也在輕鋼結構工業建筑設計時，除了需要使結構上的設計進行全面優化之外，還需要針對工業建筑本身的美觀程度以及保溫隔熱性能等要求進行強化，然后以此來選擇最合適并且性價比最高的相應材料，降低施工過程中的鋼材使用量。為了能夠使鋼材使用量得到降低，還需要對工業建筑本身的水電以及暖通等相應工程增加吊掛荷載，盡可能多的在實際施工過程中使用定型的產品，降低施工中異型構件的投入。

3.4 ?輕鋼結構工業建筑墻面設計

在輕鋼結構工業建筑設計師啊，根據墻體本身的位置不同，可以將墻體分為內墻以及外墻，如果根據墻體本身的受力特點進行分類，可以將墻體分為非自承重式輕型墻體以及自承重是輕型墻體。對于當前常用的輕鋼結構工業建筑來講，所使用的墻體材料大多數時候都是輕質材料作為主要材料，例如彩涂金屬壓型板以及PC板等等，最終的材料選擇，只需要根據工業建筑本身的建筑設計要求，以及設計標準和材料的優缺點來進行綜合性考慮，最終確定合適的工業建筑墻體材料。

4 ?輕鋼結構工業建筑施工存在的問題

4.1 ?輕鋼結構柱腳的制作及安裝問題

在一般情況下，施工過程中注腳存在的問題主要集中在以下幾點：首先是輕鋼結構的地腳螺栓預埋距離問題，一些地腳螺栓的預埋距離與混凝土短柱邊的距離過近。其次則是柱腳的抗檢槽流射與抗檢件的設置被忽略。再次則是輕鋼結構柱腳底板及混凝土柱空隙過深，所以導致在進行混凝土澆筑時難以完全填充。最后，則是輕鋼結構地腳螺栓安裝位置不準確。針對上述問題，在實際施工過程中應當對預埋螺栓位置，以及與其他構件之間的間距進行合理的測算，并且嚴格進行落實。

4.2 ?輕鋼結構梁柱銜接及安裝問題

對于輕鋼結構來講，梁柱銜接與安裝問題的出現，大多數時候都集中在多跨門式鋼架中柱以及加厚或者是加寬的鏈接板對接作業中。不過一旦這些問題出現，就可能會導致實際施工的構造和設計圖紙當中的圖紙內容嚴重不符，如果問題嚴重，還可能會導致施工安全事故的發生，不僅僅會使施工作業人員安全受到嚴重的威脅，同時也會導致施工所用的相應材料大量浪費，最終造成輕鋼結構工業建筑的成本損失。所以對于梁柱連接及安裝存在問題進行解決時，要根據施工設計圖紙進行制作以及焊接安裝，這樣才能夠使一些安全隱患得到消除。

4.3 ?輕鋼結構檁條及支撐構件制作及安裝問題

在工業建筑當中，實際施工時，有些施工作業人員并不會按照施工規范以及施工指導要求進行實際作業，為了貪圖一時的方便，在施工時對檁條大小以及長短進行隨意更改，甚至有些時候還會對檁托板的螺栓孔徑進行隨意更改。對于輕鋼結構工業建筑來講，這些構件都屬于支撐構件，如果在實際施工過程中進行隨意的更改將會導致實際施工時施工安全性大大降低，而且這些自制或者是隨意更改的支撐構件使用，對于整個工程項目來講，也會造成嚴重的安全隱患。所以在實際施工過程中，需要施工作業人員在安裝以及制作時嚴格按照規范要求進行，不能夠進行隨意更改。

5 ?輕鋼結構設計施工措施

5.1 ?降低不確定性影響因素

對于輕鋼結構設計施工來講，不確定影響因素的存在，對于輕鋼結構穩定性及安全性所產生的影響是不可忽視的，但是這些不確定因素是可以通過一些方法來進行消除或者是減小的，從而使輕鋼結構本身的穩定性以及設計可靠性得到提升。例如在進行輕鋼結構設計時，可以對輕鋼結構進行力學性能的分析以及設計，然后從多項設計方案當中，以及實驗當中選擇一個更加合理的結構方案，這樣能夠盡可能的保證輕鋼結構本身的穩定性及安全性，不會受到不確定因素的影響。

5.2 ?梁柱理論的合理應用

對于當前的輕鋼結構穩定性設計工作來講，實際設計中應用最基礎的理論就是梁柱理論，同時該理論也是最重要的理論。在正式的設計工作當中，需要對鋼結構工程項目建設場地及所用的施工材料和設計方案等相關事宜進行實地考察，并且對鋼結構設計中各構造及構建之間的穩定性通過梁祝理論進行分析，從而判斷鋼結構整體構造和各構件之間穩定性。

5.3 ?加強鋼結構防護性提升

對于輕鋼結構的工業建筑來講，對鋼材料進行防護是防腐蝕以及隔熱，這兩項防護工作是鋼材料的防護工作重要內容。實際施工過程中埋入地下的鋼結構部分，需要進行一定程度的包裝，從而使鋼結構材料在地下環境當中不會被腐蝕。同時對于地上施工中所使用的鋼材，還需要進行耐火測試，以及相應的涂層涂刷，從而使鋼材料本身的耐火性能得到提升。

5.4 ?加強鋼結構抗震性能設計

飛輕鋼結構工業建筑來講，進行建筑結構設計應用時需要對輕鋼結構材料自身的結構形式，以及所能夠承受的地震強度和房屋特點等要素進行綜合分析，并且將這些要素作為抗震性能設計時的重要依據，結構本身的性能得到全面的提升，能夠應對不同程度的地震。

6 ?結束語

綜上所述，對于輕鋼結構工業建筑設計工作來講，在實際設計時需要根據輕鋼結構工業建筑本身的使用要求以及材料特點來進行設計工作，從而盡可能的使輕鋼結構工業建筑本身的安全與穩定性得到提升并且降低實際施工過程中的成本投入，增加工業企業的經濟效益。而對于實際施工過程中的相關問題，也需要采取針對性的措施進行解決，使輕鋼結構工業建筑，在施工環節保證施工質量。

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