工业建筑结构设计中轻型钢的应用实践研究

高从丽

摘要：科技的发展推动了我国各个领域的进步，在现代化城市建设当中，建筑材料不断更新变化，在我国工业建筑当中，目前主要应用轻型钢作为材料，对于承载较轻的建筑具有较好的应用效果，并且有助于环境保护，符合持续发展的战略思想，本文主要针对轻型钢在工业建筑结构设计中的应用进行探究，希望能够为推动我国建筑事业的进一步发展提供帮助。

关键词：工业建筑;结构设计;轻型钢;应用实践

一、轻型钢简介

轻型钢这一材料在国外很早就已经开始应用，根据以往传统应用的木质结构，对轻型钢进行有效打造。可以说轻型钢的结构设计，在一定程度上受到了木质结构的影响。一开始较为普通的轻型钢，主要是以薄壁型以及小断面型作为主要形式，然而随着技术的不断发展，其结构也发生着巨大的变化。以实腹型单层式结构为例，该结构轻型钢在许多工业建筑当中都得到了广泛应用，以圆钢、铝合金等作为主要的构建原料，除此以外，还需要应用到钢管、角钢等材料，进而共同打造成轻型钢结构。

随着轻型钢结构的不断优化发展，门式刚架结构也呈现在了众人眼前，相比于一开始的轻型钢，该结构具备着更大的优势，门式钢架结构的强度较高，刚度也要胜过传统的轻型钢，不仅如此，还具备着较强的抗震能力，在水平荷载方面也大大增强，超过了传统的轻型钢结构。

除此以外，轻型钢的结构本身也具备着更多的优势，比如在构造的过程当中所选用的材料相对单一，如此一来便能够在生产当中实现大批量生产，操作也较为方便，不仅能够节约材料成本，同时在生产制造的过程当中，其效率也不断提升。在原本生产的过程当中，往往会出现各样浪费的情况，然而轻型钢结构的出现，则有效改善了这一问题，使资源得到了充分保障，有效杜绝了浪费现象。轻型钢在制造时，形体形态相对优美，并且其质量较轻，在工业建筑当中被得到了广泛认可，并且能够带来极佳的经济效益，同时也符合国家持续发展的战略目标，具有极为广阔的应用前景，在目前是各个工厂当中极受欢迎的材料。

二、轻型钢的具体优势分析

在以往传统厂房建筑的过程当中，会通过混凝土材料以及粘土砖等进行构建，然而随着轻钢材料的出现，目前已经逐步开始应用轻型钢作为主要的结构材料，基本上取代了原有的重量较大的材料，并且有效减少了混凝土的使用，其用量大约在原有的50%左右，这就使得整体的建筑重量得到了大大降低，经过实践发现采用轻型钢结构的工业建筑，相比于传统的建筑而言，其总重量只有原来的25%，可见轻型钢结构在工业建筑当中起到了重要的作用，通过使用轻型钢，使施工效率大大提升，在建筑的过程当中应用轻型钢体系，不需要对钢筋进行绑扎处理，整体操作相对简单，并且该结构的强度要比混凝土高很多，而且应用轻型钢结构，在进行混凝土浇筑过程当中也不需要进行支撑，以往在浇筑时需要临时进行支撑操作，才能够保证工程顺利进行，目前只需要进行直接浇筑即可，能够有效提高施工效率，使拼装速度大大提升，经过实践调查发现，在整体施工周期方面，要远远胜过原有的结构材料，比混凝土材料的施工周期要缩短50%-75%，如此一来便能够使资金的利用率大大提升，在以往施工周期较长，会大大增加投资资金的占用时间，然而随着轻型钢材料的应用，则有效减少了占用时间，不仅如此，轻型钢骑本身具有良好的环保特性，完全符合国家绿色发展的可持续发展战略，比如在以往进行钢结构建筑时，往往会用大量的砂、石等材料，然而采用轻型钢结构进行设计建造时，则有效减少了以上材料的用量，往往会采用可回收降解材料，大大提高了环境保护的效率，有助于绿色建筑的进一步发展，在对建筑进行拆除的过程当中，由于其材料本身的可降解性，因此不会对环境造成污染，其整体的性价比相对更高。

轻型钢结构之所以能够在现今工业建筑当中被广泛应用，主要是由于其自身结构质量较轻。因此在应用过程中较为方便，优势较大。而其重量之所以较为轻盈，主要是由于在生产的过程当中，其运用的主要材料是H型钢，该类钢材对于截面具有较高的利用率，其整个生产过程能够有效减少资源浪费，降低整体成本，因此在目前被广泛应用。轻型钢其打造的过程当中，本身的工业化程度也相对较高，从其整体的构造而言，应用材料较为单一，而且所使用的材料也相对普通，较为常见，如此一来便能够在生产过程当中进行标准化生产，并且能够大批量生产，完全能够满足市场的需求，不仅如此，其本身具有着较大的优势，相比于传统的结构而言，整体优势较为突出，因此受到了各大厂商的欢迎。

在具体应用的过程当中，轻型钢结构的整体施工也相对简单，便于操作，可以有效提高施工效率，减少施工周期，并且在整个工程项目当中，能够大大降低成本。不仅如此，其自身刚度强度也相对较高，因此在施工当中对于技术要求并不高，施工人员都可以很好的进行应用，因此是目前极受欢迎的工业建筑材料。

三、工业建筑结构设计中轻型钢的应用分析

六、外墙结构设计中轻型钢的应用

在工业建筑当中，对其整体结构进行设计时，首先以外墙结构为例，在采用轻型钢时，主要是将其作为非承重墙来进行设计，在工业建筑外墙结构当中，往往会通过组合设计的形式进行建造。在进行设计时，相关工作人员要根据实际需求确定墙面厚度，而在应用压型钢板的过程当中，要使保证其厚度，压型钢板主要是通过镀锌钢板制作而成，在实际应用的过程当中，也分为多样种类，分别为大波、小波、竖版、横版等等，能够使其整体强度得以再次提升，保证其使用更加稳定。在制作的过程当中，对其波形也要做好有效压制，如此便能够使其整体性能得到进一步保障。

施工人員在进行外墙结构的施工过程当中，要按照规定的流程展开施工，首先要对工业建筑齐主钢构进行科学合理搭建，完成该步骤之后，则需要按要求安装墙檩，在安装时要考虑到柱子的跨度，根据其跨度的差异进行合理安装，往往会在柱子上进行横向安装。在该流程当中，施工人员要对墙檩进行有效观察，无论是其疏密程度还是大小都要进行时刻注意，当墙檩固定好之后，则可以将压型钢板放在其上面。同时还要将玻璃丝安置于墙檩与墙板中间，如此便完成了外墙结构的设计建造。当然，为了能够保证其美观程度，提升建筑的整体视觉效果，施工人员可以对其骨骼系统进行有效包装，应用内衬钢将其安置在墙檩内部，在选择其类型的过程当中，也要根据实际情况进行确定，当应用竖板时，则要对其稳定性以及经济性进行有效保障，当应用横板时，则需要使整体结构看上去大方美观。

在墙面结构设计过程当中，也会应用到金属压型板，在对该结构进行设计时，要根据压型板的具体情况，对墙面的部分结构进行有效设计。相关施工人员在应用金属版的过程当中，要根据实际情况合理选择，对其承载力要进行有效判断，不仅如此，其单位面积的覆盖情况也要做到有效设计，避免在实际应用的过程当中出现浪费的情况。设计人员在对该墙面结构进行设计的过程当中，需要包含以下几点，比如泛水板，夹心板等等，尤其是在对夹芯板进行设计的过程当中，要对其节点进行有效设计，同时针对其位置也要做好科学布设工作，与此同时对其转角以及窗洞等重要节点，也要进行针对性设计，保证其正常的功能，使整个结构更加稳定，有利于提高工程的整体质量。

七、屋面结构设计中轻型钢的应用分析

（八）做好坡度的确定

在工业建筑当中，进行屋面结构设计的过程当中，要对其坡度进行科学确定。不同的坡度其排水情况也存在差异，如果选择较大的坡度，虽然其排水速度相对较快，然而也存在着一定的弊端，主要体现在施工时，整体的建设难度会在一定程度上有所增加，而且需要消耗更多的材料，因此在实际设计的过程当中，要对其坡度进行更合理的确定。而如果坡度较小，虽然排水会相对慢一些，但是相比于大坡度来说，在施工建设时则相对容易，而且材料成本也相对较低，然而积水的发生率会大大增加，会给压型板造成一定的腐蚀，严重影响其使用寿命，在实际设计时，可以使屋面的坡度保证在5%-35%之间。

除此以外，在对屋面结构进行设计的过程当中，也要根据实际情况进行针对性设计，比如对于雨水量大的南方地区，在工业建筑屋面坡度设计时，要相对大一些，能做到高效排水，而对于雨水少的北方，则可以选择较小的坡度，便能够有效满足具体建筑的施工需求。

（九）金属屋面结构设计

目前在屋面结构设计过程当中，主要会应用轻型钢作为主要材料，考虑到其结构本身需要对采光窗、通风管等进行有效构建，同时也要考虑到是否会发生漏水的情况，并进行针对性解决。相关的设计以及施工人员可以结合其实际情况进行有效解决，比如对于一些直径相对较小的挂件而言，在进行施工的过程当中可以应用硅酮胶进行有效涂抹，如此便能够有效防止漏水，使屋面的整体结构更加合理，而对于孔洞较大的部位，在设计的过程当中则要更加细致合理，做好泛水裙板以及底座的科学设计，保证二者之间能够形成整体，进而使防水效果得到有效保障，避免出现积水问题，而使金属屋面受到腐蚀。

在对通风系统进行设计的过程当中，也要注意粉尘的问题，如果设计不合理，会导致烟尘进入到建筑内部，使其内部环境受到极大影响，如果气体存在较严重的污染性，则对于工作人员的健康极为不利，也会污染建筑内部构件，导致经济受到损失，因此在结构设计过程当中也要做好天窗结构的设计。

为了使整体结构满足实际工作需求，也要做好采光结构的设计，在实际建造中需要应用到采光板以及采光顶棚，进而可以在其侧面做好天窗的设置工作，在该结构当中，相关人员对于其高度要进行合理确定，要根据实际的采光情况进行科学选择，并且对于采光顶棚而言，要对其进行单独设计。

对于采光板，在进行材料选择时，可以选择中空板等，相关设计人员也可以在屋顶安置维护板材，如此能够使采光效果更好，在目前应用轻型钢的工业建筑当中，往往会选用玻璃纤维加强聚酯材料作为采光板的主要材料，主要是由于其具备着较高的强度，并且在制作的过程当中也相对简单，能够有效提高采光度。

八、轻型钢结构加层设计应用

在工业建筑当中应用轻型钢结构，对其进行加层设计时，要格外突出其自身的特色，在原有结构当中加高是比较普遍的方法，可以使主体得到有效优化。设计人员在进行设计时，也要做好支撑结构的设计，进而使轻型钢整体结构更加稳固。不仅如此，还要考虑到地震效应，使结构内部的刚度得到有效分布，进而使其结构的稳定性得到有效保证。

结束语：

总而言之，在目前工业建筑当中，轻型钢已经被广泛应用，得到各个厂商的欢迎，并且对于促进建筑事业的发展也具有重要作用。因此在建筑结构设计的过程当中，一定要根据轻型钢的结构特点进行合理设计和布置，选择最佳方案，使建筑屋面、墙体等都能够达到相应标准，进而充分发揮轻型钢的优势，推动建筑事业得以持续健康发展。

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