论轻型建筑钢结构的设计与应用

论轻型建筑钢结构的设计与应用

黄守坤

黄守坤

巴特勒（上海）有限公司广州分公司广东省广州市511496

摘要：在经济和技术不断发展的推动下，建筑行业的技术水平发生了质的飞跃，在建筑材料的使用方面也有了明显的提高。论文介绍了轻型钢结构在工业建筑中的应用，分析了轻型建筑钢结构的设计及应用，以供参考

关键词：轻型建筑；钢结构；设计；应用；分析

1导言

从发展钢结构的主要物质基础来看,自1996年开始,我国钢的总产量就已超过1亿吨，居世界首位,而且随着钢材产量和质量持续提高,其价格正逐步下降,钢结构的造价也相应有较大幅度的降低。与之相应的是,钢结构配套的新型建材也得到了迅速发展。从国家政策来看,建设部颁布的(中国建筑技术政策》中,明确提出发展建筑钢材、建筑钢结构和建筑钢结构施工工艺的具体要求,使我国长期以来实行的“节约钢材”政策已转变为“合理用钢”的政策。这将进一步促进我国建筑产品结构的调整,使多年来由混凝土和砖石结构一统天下的局面发生了向多种材料结构合理使用的变化。

2轻型钢结构在工业建筑中的应用概述及其建筑特点

2.1应用概述

建筑钢结构材料大多采用的是薄壁型钢、轻型H型钢、槽型钢、T型钢、角钢等，通过螺栓、焊缝连接成多种轻型承重结构形式，比如，轻型的别墅、门式钢架、低层钢结构构筑物、操作平台等。此外，轻型钢结构和其他传统钢结构相比，其用钢量指标相对比较低，能以较小用钢量实现较大的力学性能，可以满足人们对工业生产以及日常生活建筑空间的不同需求。

2.2轻型钢结构的建筑特点

轻型钢结构的建筑特点主要有以下几方面：一是现场施工速度快、工期短，这是由于轻型钢结构具有简单和轻便的特性，利于现场作业员的使用和搬运，且对技术要求不高；二是材料质量轻，轻型钢结构的自重较重型钢来说轻得多，截面利用系数较高，能达到节省材料、降低工程成本的目的；三是工业化程度高，轻型钢结构与其他建筑材料结构相比，建筑构造较为简单，用料单一，所以能够使自动化生产和标准化更容易实现。因此，轻型钢无论在安装使用，还是在生产中，其工业化程度都很高，在工业建筑中这点是非常重要的。

3轻型建筑钢结构的设计及应用

3.1轻型建筑钢结构的设计

在工业建筑中，轻型钢在建筑中的使用量迅速增加，促进了轻型钢结构技术的成熟和理念的国际化。目前，在进行轻型建筑钢结构设计时，所利用的软件主要有PKPM、YJK、STS、CAD等，所依据的设计规范有《钢结构设计规范》（GB50017—2003）、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（GB51022—2015）、《冷弯薄壁钢结构技术规范》（GB50018—2002）等，在进行设计时，要结合所设计建筑的具体情况，进行科学合理的设计。

3.2轻型钢结构在工业建筑中的应用优势

对工业建筑中使用轻型钢结构时，其应用优势有以下几个方面。

3.2.1适用性

适用性是工业建筑中使用轻型钢结构的一大特点，传统的重型钢材在使用时，对人力以及体力的消耗是非常巨大的，同时，还给建筑施工工人带来了一定的安全威胁，无论在时间还是外形及技术上都很难达到人们对建筑的要求。但是，轻型钢结构的出现完美地解决了这些问题，其绿色环保，轻便易操作，节省现场施工人员的体力和时间，同时也降低了施工人员发生危险的可能性。

3.2.2降低噪声，保护声环境

一般来说，声环境就是指在日常生活中，由于各种原因而产生的噪声。噪声的种类分为很多种，例如，一些物体震动或者破碎产生等噪声、由空气进行传播而来的远处的噪声、下雨产生的雨水拍打的噪声以及大风带来的噪声等。针对各种噪声的来源，在进行轻型钢结构设计时，对其施行针对性的隔音措施，例如，为了降低物体震动产生的噪声，找到震源，减少其本身的震动，或者利用轻型钢结构的设计增加震源的距离；对于空气中传来的震动，可以采取轻型钢结构夹海绵夹芯板的措施来降低噪声。

3.2.3热环境

热环境指的是由于某些原因产生的让人感到温热的外部环境，产生温热的原因有很多，太阳的光照产生的热量，天气潮湿，大气流的流动速度对人产生的一定影响等。在工业建筑过程中，选用轻型钢结构材料有效地解决了室内湿热的问题，轻型钢结构在工业建筑中主要是保证了室内的通风，还具有隔热的作用。

3.2.4经济性

轻型钢板结构材料的使用可以在很大程度上降低建筑的材料成本，市场上轻型钢材料的价格要比重型钢板材料的价格低出很多，所以选择轻型钢板结构的材料是一项经济性很强的决定。另外，由于轻型钢具有重量轻的特点，在进行搬运和操作中都比较方便，这就大大减少了人力资源，降低了对人力资源的投资成本。因此，在进行工业建筑的施工前期，要加大对设计研发的重视，制定合理的建设方案，对材料的选择以及施工过程要点进行设计，避免施工过程的盲目性，提高工作效率，节约成本。

3.2.5安全性

安全一直以来都是建筑工程的重点问题。在工业建筑的建设过程中，保证安全性是必须要做到的一点，不仅仅要保证施工人员的安全，也要保证建筑的安全。轻型钢结构的科学合理使用，可以达到抗震、抗压以及防火和耐用的效果，在很大程度上提高了人员以及建筑的安全性。

3.3轻型钢结构在工业建筑设计中的应用

3.3.1外墙体系

轻型钢结构外墙的主要形式是非承重墙，一般外墙墙架采用冷弯薄壁型钢作为墙板及风荷载的受力构件，外墙的施工程序为：一是将主钢结构施工完毕；二是向柱子上安装横向墙梁，由柱子的不同跨度来进行檩条大小及疏密程度的设置，将墙梁进行固定；三是利用超细玻璃丝棉，放入墙梁和墙板之间；四是为了提高美观度，将墙体的骨骼进行包裹。

3.3.2屋面设计

在工业建筑的屋面设计时，主要分为坡度选择和屋面构造设计。一是坡度的选择。一直以来，屋面的坡度较大就是工业建筑的一大特点，这是为了利于屋面的排水，一般来讲坡度越大，流水的速度就会越大，但是坡度过大会使排水时出现溅水现象。减小屋面的坡度会使得排水速度相应减小，但是坡度过小会使得水流速度过慢，出现积水现象，因此，在使用轻型钢结构进行屋面设计时，要根据所设计建筑所处地区的具体环境进行科学的设计；二是对屋面构造的设计，轻型钢结构可以很好地满足房屋对采光和通风等方面的要求，可以在屋面进行留窗等设计，并且要注意通风和防水的设计。在进行屋面开洞时，对于孔径或者边长较小的孔洞，可以在横梁上添加圆形钢管作为辅助，在通风处涂抹硅酮胶进行防水。对于孔径或者边长较大的孔洞，把底座和泛水裙板进行一体设计，可以防止屋面被积水影响。

4结论

总之，对于轻型钢结构的运用是工业建筑的正确选择，并且随着科技和经济的不断发展，会有越来越多的建筑企业选用轻型钢结构来进行建筑搭建，相关科研人员应该加强对轻型钢结构的研究，对其进行不断的改进与创新，促进建筑行业的迅速平稳发展。

参考文献：

[1].关于废止协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的通知[J].工程建设标准化,2016(07):79.

[2].第三届结构工程新进展国际论坛将在上海举行[J].新型建筑材料,2009,36(04):93.

[3]李大鹏.对《高层民用建筑钢结构技术规程》和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定在锚栓上设置“调整螺母”的商榷[J].工程建设标准化,2005(06):31-33.

[4]裴红梅.谈轻型钢结构的应用[J].山西建筑,2004(18):61-62.

[5]姬海清,赵宏训,邓小云.谈轻型建筑钢结构及其设计方法[J].煤炭工程,2003(05):28-29.

[6]邵卓民.为积极、合理、较快地发展建筑钢结构而努力——在全国轻型钢结构应用推广研讨会上的发言[J].建筑结构,1997(10):50-53.