绿色工业建筑之钢结构单层工业厂房结构设计探讨

兰泽华

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1 钢结构特点及其单层工业厂房结构

1.1 钢结构特点

钢结构的优点在于，其具有良好的抗震性、抗风性、耐久性、舒适性，隔音效果好，而且健康，施工快捷，不受环境影响。轻钢构件有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度8度以上的地区；其钢骨是由超级防腐高强冷轧镀锌板制造而成，可有效防止锈蚀，同时增加钢构件的使用寿命，最长可达100年[1]。型钢结构重量轻，强度高，整体性能好，且有较强的变形能力；型钢结构自重仅为砖混结构的20%，可抵抗4200米/分钟的飓风。轻钢墙体采用高效节能体系，具备呼吸功能，可控制室内空气中的含水量；屋顶具有通风功能，满足室内通风及散热需求。轻钢体系下，窗采用中空玻璃，有良好的隔音效果；据测试，可隔离40分贝以上声音，使用轻钢龙骨和石膏板施工的墙体，可隔离60分贝以上的声音。此外，钢结构采用干作业施工，这样一来，既可减少砂石等材料的使用，又可避免了施工废弃物对环境造成影响。另外，钢结构材料可百分百回收，其他配套材料也可大部分回收，有效提高了资源利用率。钢结构一般适用于大跨度结构建筑，如桥梁、体育馆等；也适用于重型厂房，即工业厂房；还适用于受动力影响的结构建筑，此时钢结构发挥韧性性能，起承重作用。

1.2 钢结构单层工业厂房结构

钢结构单层工业厂房有两种结构。一种是排架结构，此结构下，屋架和柱顶铰接，柱与基础顶面刚接；排架结构可根据不同生产工艺以及使用要求，设计成各种不同的形式。另一种是钢架结构，常用钢架结构有门式刚架与钢框架结构，门式刚架以H型钢为主要构筑材料，主结构以榀为单元，单元由柱和梁组合为门型，也有无柱或连跨的，门架之间用支撑和檩条连接；钢框架结构下，钢柱上柱升高到屋架上弦，屋架上下弦均与上柱刚接。钢结构厂房结构主要分五部分。其一，屋盖结构。其分为有檩、无檩两种体系，有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架、屋盖支撑组成；无檩体系由大型屋面板、屋面梁或屋架及屋盖支撑组成。有些屋盖结构中还会有天窗架及托架，起承受屋盖自重、屋面活荷载及其他荷载的作用。其二，吊车梁。一般安放于柱子伸出的牛腿上，主要起承受吊车自重、吊车刹车冲切力的作用。其三，柱子。其为主要承重构件，承受屋盖、吊车梁、墙体荷载及其他荷载，包括横向柱列、纵向柱列及柱间支撑系统。其四，基础。一般采用独立式基础，起承受柱子荷载、梁上部分荷载的作用。其五，外墙围护系统。包括厂房四周外墙、抗风柱、墙梁、基础梁，其承受墙体及构件自重、墙体风荷载的作用[2]。

2 如何建筑绿色型钢结构单层厂房

2.1 设计是支撑

上文已经对设计的重要性进行了分析，具体要从设计理念、设计方案、施工手册这三个方面实施。但是具体的实践活动都是人去实施的，因此人才是关键。对于“人”要做到以下几点：

（1）人才要专业。对于图纸方案实地勘测，这些专业活动都要交于专业的人员去完成，实际中有些厂家为了节约成本忽视了人员的专业性。没有一个良好的开端何来好的结果。作为后续所有环节的依据，设计方案的重要性显而易见。所以一定要选用专业人员来完成，实地的勘测是决定选址和使用功能的重要环节，因而测量人员也必须是专业的。

（2）责任要明确。任何人从事任何活动一旦做出行为就必然会出现对应的结果，而对于结果必然要有人来承担责任。工业建筑厂房在实际使用中的功能、寿命都是整个建筑物在建筑是要考虑的因素。因此，从整个建筑活动的开始就需要将每一份责任明确到个人，避免出现“大锅饭”现象或者是“平均主义”。这对整个建设行为都将是致命的因素，因此要坚决杜绝此类现象。

2.2 材料是关键对于材料要做到三个方面：

（1）购买看质量。由于是绿色型单层厂房，所以材料的购买自然要以环保、低碳为前提，同时质量也是关键标准，不能“以次充好”或者“滥竽充数”。材料将直接影响厂房的使用寿命，绿色环保、低碳会尽可能使得厂房的使用寿命长一点、对环境的影响小一点。

（2）使用看技术。单层钢结构厂房的主要建筑材料自然是钢筋或者钢结合一类的材料。这种负复合型材料在使用时有着较高的技术要求。同样质量的材料不同技术人员就会出现不同的结果。由此对建筑物的称重能力、抗压、防变形都会产生影响。所以，很多材料要由专业技术人员来施工，防止损坏材料的参数。3.2.3保管看细心工业厂房的建设施工不是一蹴而就的事情，它是有一定的施工期的。自然材料和机械设备都会有闲置期，保管就成为非常重要的环节[3]。仓库本身、存储环境、保管人员自身，这其中的任意环节的变换都会带来材料和设备质量或是参数的变化，近而影响到施工的质量和进度你，也会增加建造成本，最终造成实际结果与预期设计误差数值过大。所以对于材料和机械设备的保管要严格遵循施工手册和使用书册要求来进行。

2.3 资源要整合

人类社会发展至今，其实就是对资源的利用的发展过程。工业活动是最为突出的实践活动之一。既然工业活动离不开自然资源，那就要对资源进行合理的规划、整合，从而提高资源利用率。例如在厂房的动能方面可以充分利用风能、太阳能等清洁能源，由于其具有季节和时间性，在建造时可以将二者结合起来使用。同时在一些特殊地域会有潮汐、核能等特殊能源，这些在最设计阶段就要进行合理的而规划和利用。从而达到对厂房周围资源的最大利用率。

3 结语

绿色发展理念已编入国家十三五发展纲要，发展绿色建筑成为必然趋势，符合绿色工业建筑理念的钢结构单层工业厂房将大力发展。作为设计人员也要为推动绿色建筑做出努力。