輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計的論文
摘要：現(xiàn)代多樣化的建筑對其結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和建造模式提出了更高的要求，輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。目前，輕型鋼結(jié)構(gòu)以其節(jié)能環(huán)保以及良好的抗震性、保溫性、舒適性等優(yōu)勢，在建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在不需要承受大荷載的工業(yè)建筑設(shè)計中的應(yīng)用，降低了工業(yè)建筑的成本，提高了工業(yè)建筑的綜合效益。本文將對輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計進(jìn)行探討，以供參考和借鑒。
關(guān)鍵詞：輕型鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；設(shè)計；分析
輕型鋼結(jié)構(gòu)具有良好的外部形象和合理受力的空間結(jié)構(gòu)，同時還具備經(jīng)濟(jì)性較好、安裝和拆卸方便、材料重復(fù)循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，能夠充分滿足工業(yè)廠區(qū)建設(shè)的基本需求，進(jìn)而有效應(yīng)用在工業(yè)建筑領(lǐng)域。因此必須予以高度重視。文章主要對輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑屋面設(shè)計進(jìn)行了具體分析，旨在為業(yè)內(nèi)人士的研究提供一些建議和思路。
1輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中應(yīng)用的優(yōu)勢
1.1建筑實(shí)體空間輕巧、開闊
輕型鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)截面小、自重輕，根據(jù)實(shí)際的.受力情況可以精確設(shè)計承重結(jié)構(gòu)截面，空間結(jié)構(gòu)的受力合理。輕型屋面系統(tǒng)用鋼量在8kg/m2～15kg/m2極大地節(jié)約了建筑材料。此外，輕鋼支撐結(jié)構(gòu)截面在室內(nèi)建筑面積的占據(jù)比例較小，進(jìn)而增加了工業(yè)建筑的使用面積。企業(yè)可根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝合理地安裝室內(nèi)機(jī)械設(shè)備、布局生產(chǎn)流線，并且可以再例如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件空隙中隱藏部分復(fù)雜管線，從而預(yù)留出更加開闊的生產(chǎn)、儲藏及運(yùn)輸空間。
1.2主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠
鋼材本身材質(zhì)均勻、延展性較好，具有良好的抗震與抗壓性能，并且相較于其他材料其容重和屈服點(diǎn)的比重最小。鋼結(jié)構(gòu)是輕鋼結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，采用的都是具有高韌性、可塑性及強(qiáng)度的鋼材，以便承受大動力荷載。工廠的大部分鋼結(jié)構(gòu)桿件經(jīng)精確計算后加工制成，在利用現(xiàn)代化的檢測手段對其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，確保其質(zhì)量符合要求和標(biāo)準(zhǔn)。此外，梁柱間的交叉支撐結(jié)構(gòu)和檀條的抗扭、抗剪的共同作用，強(qiáng)化了輕型鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。
1.3施工建造方式便捷
輕鋼建筑的施工建造方式便捷主要體現(xiàn)在：①鋼材可以利用先進(jìn)的自動化制造設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)；②建筑骨架的組成有兩種方式，一是現(xiàn)場組裝鋼構(gòu)件；二是在工廠直接成型并運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場；③氣候因素不會影響到現(xiàn)場安裝，無濕作業(yè)、無需其它模具、施工速度快，一般廠房只需2-3個月就可竣工。根據(jù)不同的生產(chǎn)方式、建筑規(guī)模、運(yùn)輸能力及施工條件等，確定合理的骨架組合方式，常見的輕鋼骨架組合方式主要包括構(gòu)件式、框架式、盒子組合式3種建筑體系。
2輕型鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑設(shè)計分析
輕型鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)建設(shè)設(shè)計主要涵蓋空間設(shè)計、立面設(shè)計以及屋面設(shè)計3個重要部分，具體分析如下：
2.1屋面建筑材料
2.1.1常用屋面板材
輕鋼結(jié)構(gòu)的屋面材料應(yīng)具備高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久、保溫、隔聲、隔熱、抗震、防水等性能，同時還要能夠進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，構(gòu)造簡單以及施工操作便捷。屋面鋼結(jié)構(gòu)主要承受屋面荷載，降低了屋面板受力條件。當(dāng)下常用的屋面板材包括彩色壓型鋼板、彩鋼夾芯板，其中彩色壓型鋼板需要現(xiàn)場復(fù)合，為了深化其保溫隔熱效果，需要填充離心玻璃棉與巖棉等材料；彩鋼夾芯板本身的節(jié)能環(huán)保性能良好，是最為常用的屋面板材。
2.1.2屋面板材連接方式
�、俨噬珘盒弯摪暹B接方式，其主要包括兩種方式：第一，咬合式連接，此方式有180°和360°兩種咬口卷邊方式（詳見圖1），其中180°為非緊密型咬合，360°為緊密型咬合，其原理是利用專門的咬邊機(jī)緊密咬合搭接在一起的壓型鋼板邊，產(chǎn)生一定的氣密作用，咬合邊與板的內(nèi)表面利用鋼板鉤進(jìn)行相互固定，確保了其形式立面美觀；第二，扣蓋式連接，該方式對稱布置壓型鋼板接縫邊，并利用卡扣構(gòu)造收緊板邊，在安裝防水扣蓋（詳見圖2）。該方式具有隱藏式構(gòu)造，并利用扣蓋下的空腔式原理增大防水效果。但該方式不適用于沿海臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)。②彩鋼夾芯板連接方式，主要有屋面板橫向與縱向連接兩種形式（詳見圖3）。屋面夾芯板外板為高波壓型鋼板，包括U形和V形兩種。橫向連接方式為了防止出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，應(yīng)做好構(gòu)造卷邊并固定在屋面板壓蓋下；縱向連接在檁條處，兩塊板要在屋架支撐構(gòu)件上放置，且板支座的長度要≥50mm，所以連接處檁條一般都設(shè)計成雙檁或焊接長角鋼。
2.2屋面功能設(shè)計
2.2.1排水設(shè)計
輕鋼連續(xù)多跨結(jié)構(gòu)決定屋面上會有多個屋脊、內(nèi)天溝和坡向，排水設(shè)計要處理好屋面坡度與室內(nèi)空間的關(guān)系，一般輕鋼廠房屋面坡度大于等于5%，采用屋面外排水的形式。同時屋面坡度越高越浪費(fèi)室內(nèi)空間，加大用鋼量以及熱量散失。此時采用外排水方式的屋面外板材料應(yīng)選用款波高肋壓型板，并采用側(cè)向360°卷邊連接，進(jìn)而有效解決上述問題。
2.2.2通風(fēng)設(shè)計
工業(yè)封閉式生產(chǎn)作業(yè)方式極易產(chǎn)生大量的粉塵、煙霧以及熱氣等污濁氣體，若不能及時排出會嚴(yán)重影響室內(nèi)工作環(huán)境，甚至危害作業(yè)人員的身體健康、腐蝕結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這就需要在立面加設(shè)百葉窗的基礎(chǔ)上加裝氣樓或輔助通風(fēng)器、天窗等設(shè)施，保持良好的室內(nèi)環(huán)境。2.2.3采光設(shè)計屋面采光設(shè)計主要是利用采光頂棚、采光板等形式，其中采光頂棚是在突出屋頂表面的側(cè)向開窗的天窗形式，其高度和跨度主要根據(jù)通風(fēng)和采光的要求來具體確定。另外，采光頂棚根據(jù)采光要求可以單獨(dú)設(shè)置也可跨越整個屋脊或延伸到墻面與立面結(jié)合設(shè)計；采光板可選用中空板、玻璃纖維加強(qiáng)聚酯等做為板材，在屋面圍護(hù)板材安裝，形成采光條帶，增加室內(nèi)光線。目前，在輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房中最常用的采光板材是玻璃纖維加強(qiáng)聚酯，其具有高強(qiáng)度、好耐久性、成型便捷等優(yōu)點(diǎn)，與彩色壓型鋼板配合使用，取得了較好的采光效果。
3結(jié)束語
綜上所述，輕型鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的應(yīng)用具有建筑實(shí)體空間輕巧、開闊，主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠，施工建造方式便捷等優(yōu)勢，在工業(yè)建筑屋面設(shè)計中，應(yīng)選用彩色壓型鋼板、彩鋼夾芯板，并采用合理的連接方式，同時根據(jù)輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的實(shí)際情況，做好排水、通風(fēng)及采光等屋面功能設(shè)計，提高輕型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計的成效，建設(shè)出高質(zhì)量的工業(yè)建筑。
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