陳亮

【摘要】輕型鋼結(jié)構(gòu)是一種工業(yè)廠房建筑以及其他公共建筑結(jié)構(gòu)的主要形式，具有架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工周期短的優(yōu)勢(shì)，而且減少了鋼材的使用量，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。但是，在輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中還存在很多影響安全與質(zhì)量的問(wèn)題?；诖耍撐尼槍?duì)輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題進(jìn)行探討，以促進(jìn)輕鋼工業(yè)建筑安全性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性的提升。

【關(guān)鍵詞】輕鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；設(shè)計(jì)

輕鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，且具有較好的抗振（震）性與抗沖擊性，裝配與施工也較為便利。因此，輕鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)工業(yè)建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在廠房中的應(yīng)用。本文從應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的必要性出發(fā)，探討了輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，以期為相關(guān)工作人員提供啟示與指導(dǎo)。

一、輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的概念

國(guó)外輕鋼的發(fā)展早于國(guó)內(nèi)的輕鋼，并且受歐洲傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的影響，現(xiàn)在大部分是由薄壁型鋼或者小斷面型鋼組合合成桁架來(lái)代替。在這之后輕鋼結(jié)構(gòu)建筑是以實(shí)腹型單層式結(jié)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)在的大型工業(yè)廠房，運(yùn)用小截面的角鋼和鋼管、鋁合金H鋼、圓鋼、金屬板制成，所以具有眾多的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛接納。就目前來(lái)說(shuō)，輕鋼在工業(yè)結(jié)構(gòu)中主要運(yùn)用的結(jié)構(gòu)形式是門式鋼架結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)通過(guò)垂直支撐體系分布槽鋼或者角鋼，使得側(cè)向的剛度強(qiáng)度變大，抗震性能等一系列抗災(zāi)害性能也是大大的加強(qiáng)，也增加了水平方向的載荷。輕型鋼有著眾多特點(diǎn)，加上構(gòu)造簡(jiǎn)單、單一的材料，可以大規(guī)模地批量生產(chǎn)，節(jié)省了成本和精力，方便批量生產(chǎn)，最大量地減少了浪費(fèi)現(xiàn)象。材質(zhì)輕盈、造型精美、廣泛的使用、成熟的運(yùn)用等特點(diǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益，迎合了中國(guó)的科學(xué)發(fā)展觀和環(huán)保節(jié)能的理念，所以造成輕型鋼與眾不同的特點(diǎn)，并受到社會(huì)各界廠商和建筑師的追捧。

二、輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的分析

（一）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

第一，判斷廠房基礎(chǔ)受力點(diǎn)。首先，應(yīng)建立門式剛架模型，然后在此基礎(chǔ)上判斷廠房基礎(chǔ)的受力點(diǎn)，即鋼柱所受荷載。除要計(jì)算模型所受荷載，還要計(jì)算偏心荷載的偏心距。廠房中大量大型機(jī)械設(shè)備或貨物的存在往往會(huì)造成大量堆積荷載的產(chǎn)生，進(jìn)而加大基礎(chǔ)偏心距，因此，設(shè)計(jì)人員在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須對(duì)此加以驗(yàn)算。自重較輕使輕鋼結(jié)構(gòu)的基底凈反力相對(duì)較小，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不可忽視由風(fēng)荷載引起的水平荷載。

（2）調(diào)整廠房基礎(chǔ)形式。不同的廠房形式具有不同的受力點(diǎn)，因此，設(shè)計(jì)人員需依據(jù)實(shí)際情況，針對(duì)不同的受力點(diǎn)對(duì)廠房的基礎(chǔ)形式進(jìn)行調(diào)整。以大型機(jī)械設(shè)備較多的廠房為例，在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往會(huì)采用鋼性柱腳的基礎(chǔ)形式，但廠房仍然會(huì)在外力作用下發(fā)生偏移，偏心距還會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)生日益加大的現(xiàn)象，此時(shí)必須依據(jù)實(shí)際情況對(duì)廠房基礎(chǔ)形式進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)。

（3）注重廠房基礎(chǔ)構(gòu)造措施。在應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行廠房設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)對(duì)諸如加設(shè)基礎(chǔ)梁等廠房基礎(chǔ)的構(gòu)造措施加以重視。

（二）屋面、墻面的構(gòu)造的設(shè)計(jì)

為增大鋼架剛度、避免鋼架平面外失穩(wěn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)門式剛架廠房中屋面及墻面構(gòu)造措施加以重視。不少鋼結(jié)構(gòu)廠家或設(shè)計(jì)人員因結(jié)構(gòu)概念不清晰，僅設(shè)置了斜拉條卻沒(méi)有設(shè)置撐桿，這一設(shè)計(jì)可以確保體系穩(wěn)定。對(duì)于小于6m的柱距，設(shè)一道拉條；大于6m的柱距，則設(shè)置2道拉條。隅撐布置在屋面、墻面設(shè)計(jì)中也是十分重要的，其可有效避免因受壓翼緣發(fā)生屈曲而造成門式鋼架的破壞。對(duì)于周圍采用磚墻維護(hù)的鋼柱，通常是在鋼柱外皮設(shè)置構(gòu)造柱，在窗頂位置設(shè)置圈梁，構(gòu)造柱與圈梁現(xiàn)澆為一體。這種情況下，若將圈梁視為鋼柱平面外支點(diǎn)，那么圈梁和磚墻對(duì)鋼柱的約束作用點(diǎn)均在鋼柱外皮，而鋼柱主要是內(nèi)皮受壓，且磚墻混凝土構(gòu)件與鋼構(gòu)件屬于完全不同的材料，在這種情況下，在不利荷載的作用下，極有可能會(huì)造成磚墻與混凝土出現(xiàn)過(guò)早開(kāi)裂、鋼柱平面外失穩(wěn)等問(wèn)題。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過(guò)系桿的設(shè)置減少柱平面外計(jì)算長(zhǎng)度，但系桿必須連到合適的支撐體系或結(jié)構(gòu)的某個(gè)獨(dú)立穩(wěn)定的部分，不能互為支撐。

（三）工業(yè)建筑中輕鋼結(jié)構(gòu)加層構(gòu)造設(shè)計(jì)方法

輕型鋼結(jié)構(gòu)加層，是當(dāng)前較為常見(jiàn)的施工項(xiàng)目。由于其具有實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，在建筑行業(yè)得到了較為廣泛的運(yùn)用。輕型鋼結(jié)構(gòu)加層有區(qū)別于普通加層，而且擁有著輕型鋼結(jié)構(gòu)的大部分特點(diǎn)，也因?yàn)榫哂辛藙偠刃〉忍攸c(diǎn)，需要設(shè)置各方面的支撐，保證穩(wěn)定性和強(qiáng)度。對(duì)整個(gè)建筑的承載力和結(jié)構(gòu)都有直接的影響，對(duì)建筑的穩(wěn)定性和使用性也有直接的影響，因此設(shè)計(jì)人員需要對(duì)原建筑工程進(jìn)行細(xì)致的了解，并根據(jù)需要確定科學(xué)有效的設(shè)計(jì)方案，保證設(shè)計(jì)的合理性。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著鋼產(chǎn)量的不斷提高，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)綠色環(huán)保型建筑的不斷要求，鋼材應(yīng)用于住宅建筑主體結(jié)構(gòu)是歷史所趨。目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)的輕鋼在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)中正得到了穩(wěn)步發(fā)展，輕型鋼在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中必定會(huì)被廣泛的應(yīng)用。較之傳統(tǒng)的鋼筋混凝土材料，輕鋼結(jié)構(gòu)具有更為突出的優(yōu)勢(shì)，其不僅可滿足工藝使用要求，還可提升工業(yè)建筑質(zhì)量與安全性能，同時(shí)還可大大降低施工成本、減少環(huán)境污染。

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