轻型钢结构工业建筑设计研究

毛哲昕

【摘要】轻型钢结构具有良好的外部形象和合理受力的空间结构，同时还具备经济性较好、安装和拆卸方便、材料重复循环利用等优点，能够充分满足工业厂区建设的基本需求，进而有效应用在工业建筑领域。本文主要对轻型钢结构工业建筑屋面设计进行了具体分析，旨在为业内人士的研究提供一些建議和思路。

【关键词】轻型钢结构；工业建筑；空间设计；立面设计；屋面设计

一、轻型钢结构在工业建筑中应用的优势

（一）主体结构稳定、可靠

钢材本身材质均匀、延展性较好，具有良好的抗震与抗压性能，并且相较于其他材料，其容重和屈服点的比重最小。钢结构是轻钢结构的主要承重构件，采用的都是具有高韧性、可塑性及强度的钢材，以便承受大动力荷载。工厂的大部分钢结构杆件经精确计算后加工制成，在利用现代化的检测手段对其质量进行严格的检验，确保其质量符合要求和标准。此外，梁柱间的交叉支撑结构和檀条的抗扭、抗剪的共同作用，强化了轻型钢结构体系的稳定性。

（二）施工建造方式便捷

轻钢建筑的施工建造方式便捷主要体现在：钢材可以利用先进的自动化制造设备标准化批量生产；建筑骨架的组成有两种方式，一是现场组装钢构件，二是在工厂直接成型并运输到施工现场；气候因素不会影响到现场安装，无湿作业、无需其他模具、施工速度快，一般厂房只需2～3个月就可竣工。根据不同的生产方式、建筑规模、运输能力及施工条件等，确定合理的骨架组合方式，常见的轻钢骨架组合方式主要包括构件式、框架式、盒子组合式3种建筑体系。

二、轻型钢结构工业建筑空间设计

（一）轻型钢结构工业建筑的结构选型

目前，对于轻型钢结构工业建筑的结构选型还没有一个具体的说明。并且，轻型钢结构的含义还比较广泛，抛除掉一些常用的轻型钢结构，其余的是无法进行归集的。常规情况下，研究员会把工业建筑分为两类：屋盖结构体系与整体式结构体系。其中的整体式是工业中利用最广泛的门式刚架建筑结构；而屋盖结构体系则是利用的管桁架结构、网架结构等结构。

（二）轻型钢结构工业建筑空间造型设计

一是竖向错列。轻钢结构桁架、中门式刚架都会有属于自己的一个受力体系，在展开平面排列时会分为多个结构单元来组成的架构拼接，在工业建筑的空间上进行错列排布，从而构成独特的建筑形体。二是横向错列。它一般会出现在箱体结构的多层建筑中。它是通过水平搭接而成的，所排列出的空间类似于积木的组合空间。其存在的最大特点是该建筑空间可以实现无限延伸，单一的箱体可以自动形成互通的大空间。

三、轻型钢结构的工业建筑设计分析

（一）屋面建筑材料

1.常用屋面板材

轻钢结构的屋面材料应具备高强、轻质、耐久、保温、隔声、隔热、抗震、防水等性能，同时还要能够进行工业化生产，构造简单以及施工操作便捷。屋面钢结构主要承受屋面荷载，降低了屋面板受力条件。当下常用的屋面板材包括彩色压型钢板、彩钢夹芯板，其中彩色压型钢板需要现场复合，为了深化其保温隔热效果，需要填充离心玻璃棉与岩棉等材料；彩钢夹芯板本身的节能环保性能良好，是最为常用的屋面板材。

2.屋面板材连接方式

彩色压型钢板连接方式，其主要包括两种方式：第一，咬合式连接。此方式有180°和360°两种咬口卷边方式，其中180°为非紧密型咬合，360°为紧密型咬合，其原理是利用专门的咬边机紧密咬合搭接在一起的压型钢板边，产生一定的气密作用，咬合边与板的内表面利用钢板钩进行相互固定，确保了其形式立面美观。第二，扣盖式连接。该方式对称布置压型钢板接缝边，并利用卡扣构造收紧板边，再安装防水扣盖。该方式具有隐藏式构造，并利用扣盖下的空腔式原理增大防水效果。但该方式不适用于沿海台风多发地区。

（二）屋面功能设计

1.通风设计

工业封闭式生产作业方式极易产生大量的粉尘、烟雾以及热气等污浊气体，若不能及时排出会严重影响室内工作环境，甚至危害作业人员的身体健康、腐蚀结构构件，这就需要在立面加设百叶窗的基础上加装气楼或辅助通风器、天窗等设施，保持良好的室内环境。

2.采光设计

屋面采光设计主要是利用采光顶棚、采光板等形式，其中采光顶棚是在突出屋顶表面的侧向开窗的天窗形式，其高度和跨度主要根据通风和采光的要求来具体确定。另外，采光顶棚根据采光要求可以单独设置也可跨越整个屋脊或延伸到墙面与立面结合设计；采光板可选用中空板、玻璃纤维加强聚酯等作为板材，在屋面围护板材安装，形成采光条带，增加室内光线。目前，在轻型钢结构厂房中最常用的采光板材是玻璃纤维加强聚酯，其具有高强度、好耐久性、成型便捷等优点，与彩色压型钢板配合使用，取得了较好的采光效果。

综上所述，轻型钢结构在工业建筑中的应用具有建筑实体空间轻巧、开阔，主体结构稳定、可靠，施工建造方式便捷等优势，在工业建筑屋面设计中，应选用彩色压型钢板、彩钢夹芯板，并采用合理的连接方式，同时根据轻型钢结构厂房的实际情况，做好排水、通风及采光等屋面功能设计，提高轻型钢结构工业建筑设计的成效，建设出高质量的工业建筑。

参考文献

[1]黄璐，李锋.基于轻型钢结构工业建筑设计的分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016（07）：70～71.

[2]宋祥.轻型钢结构工业建筑设计研究[D].济南：山东建筑大学，2012.