轻型钢在工业建筑结构设计中的应用探究

邵凯旋

摘要：钢结构具有强度较高、稳定性好以及成本低廉等诸多优势特点，因此，在我国建筑工程中得到了广泛应用。而实现对建筑钢结构节点的优化设计，则能够进一步巩固钢结构的应用优势，全面提升建筑结构质量水平。本研究旨在丰富该领域理论研究的同时，也能够为相关工作人员完成建筑钢结构节点优化设计，提供必要实践指导与帮助。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对轻型钢在工业建筑结构设计中的应用探究提出了一些建议，仅供参考。

关键词：轻型钢;工业建筑;结构设计;应用探究

引言

工业建筑只是建筑行业两大类中的一种，多指厂房、仓库等这样的建筑。凭借着轻型钢质轻高强的自身特性，再加上这种类型的钢材成本相对较低，便于施工，被广泛地应用在承压较轻的工业建筑中。这种钢材的使用可以推进建筑行业的发展，因此，需要探究其在工业建筑设计中的应用，以便于促进建筑行业的稳定发展。

1、轻型钢在工业建筑设计中的重要性

就轻型钢来说，这种钢材料的结构造型比较固定，因而极大地方便了材料的批量生产。这样一来，可以极大地降低材料生产的成本，同时还能提高效率。在工业中，生产材料时往往会造成很大的浪费，但是在生产轻型钢时，由于它自身结构简单，极大地减少了浪费的情况。轻型钢的造型美观，有着质量轻、便于搬运等一系列的优点，因而被广泛地应用在工业生产中，给工业建筑带来了巨大的活力。因其具有绿色环保的特点，成为了一种炙手可热的建筑材料。因此，结构设计人员要重视钢结构设计，利用扎实的理论基础和丰富的实践经验完善和优化钢结构设计。钢结构设计涉及到几何层面的知识，对工作人员的专业技能具有较高要求，在设计时具有一定的难度和挑战。结构设计人员在设计钢结构时，要严格遵守设计规划，以建筑项目的施工性质以及工程图纸为设计导向，将钢结构的每一个设计要点落实到位，明确整个结构的立体形象，并绘制出相应的设计图纸，将钢结构设计的质量问题放在首位。高品质的钢结构设计离不开具有扎实理论基础与丰富工作经验的专业人才。结构设计人员在设计时要重视每一个环节以及每一个构建，将每一个细节落实到位，保证构件的安装质量，避免在建筑工程后续施工环节出现安全事故或产生安全隐患。

2、现代工业背景下我国工业建筑设计的现状

社会的不断发展以及科技水平的不断进步，也在不断推进着工业行业的迅猛发展。特别是改革开放以来，我国的工业行业的发展速度更是让人目不暇接，工业生产类型也由传统的粗放式生产模式向精细的科技化生产模式不断转变。工业行业的迅猛发展，也使得人们对于生产厂房的建筑要求也越来越高，以此满足人们对于日常生產活动的需要。工业建筑设计是工业建筑建设项目的初始阶段，也是工程建设项目顺利开展的有效保证。所以，为了适应现代工业发展的需要，人们对于生产厂房建筑设计的要求也在不断增加，人们希望生产厂房的设计不仅仅能够满足日常生产活动的需要，还要满足其它方面的需求。安全生产是企业生产活动的重中之重，企业要求设计人员在进行生产厂房设计时，不仅要考虑生产安全方面的需求，也应该在生产厂房设计过程中加入环保方面的设计理念。

3、轻型钢在工业建筑结构设计中的应用

3.1合适的钢材选择

轻型钢在工业建筑中多用于非承重墙的结构中，在水泥厂房外墙的墙体中，经常会使用到组合墙的形式，在施工的时候就需要注意组合墙之间的墙体厚度的配合。组合墙中多使用的是压型钢板，这种钢板材料多是由镀锌或镀铝锌钢板压制而成的，分为大波、小波、竖板和横板等形式。相关的施工人员在进行施工时，要从多方面对施工的材料进行分析选择。首先，从钢材的立面造型进行分析，从轻型钢结构工业建筑设计来看，在设计中通过一些简化设计来完善材料的单一性和规律，为我国建筑事业的发展奠定基础。轻型钢结构与普通结构有着一定的差距，因此，在实际应用中需要结合轻型钢的结构特点来保证工业建筑的稳定发展，才能有效地满足该行业的发展需求。轻型钢结构在工业建筑中的形式比较规整，立面结构也比较简单。其次，需要对外立面的细节构件的结构设计进行合理控制。轻型钢结构工业建筑主要是依靠外立面的结构进行隔热，通过对建筑的外立面进行设计来完善工业建筑的自身保温，但是这种建筑对于室内温度没有很大要求。我国大多数的工业建筑都是利用轻型钢结构，在这个结构上进行材料的节能设计，能提高墙体的保温性能。

3.2判断钢结构的适用性

现今建筑行业中，钢结构多是用于跨度和荷载较大、体型复杂的高层建筑中。要求其能够承受较高的温度、方便拆卸、能够承受大幅度的振动、密封严实，因此在钢结构设计之前必须要对这些方面进行全面的分析，考虑所设计的钢结构是否适用、能否满足要求。

3.3建立模型分析节点受力

在建筑钢结构节点设计中，相关工作人员需要对各结构构件以及节点的受力情况进行准确分析，以此为基础有针对性地制定科学、合理的节点设计方案。为有效提升节点受力分析的准确性和分析效率，在该建筑项目中，工作人员设计采用专业的建模软件，根据工程实际建立三维模型，并对其进行有限元分析。在此过程中，工作人员在运用有限元软件完成建筑钢结构节点三维实体模型的建立后，对其进行四面体单元网格划分，并将节点模型中的相关信息数据直接导入至MIDAS软件中。利用该软件建立该建筑三维实体节点模型，再将该节点模型和结构计算分析构件相对应的线性模型进行耦合，从而运用有限元分析的方式，使得工作人员能够对节点实体模型边界及其具体荷载条件等进行准确把握。全方位地掌握建筑各区域变形情况与应力情况。

3.4金属压型钢屋面的结构设计

在进行以轻型钢材为主的屋面设计时，需要在屋面设计一定的采光窗也就是所谓的天窗，还有相应的通风管以及突出物构件等，对于屋面的漏水情况需要结合实际情况针对性地制定解决办法。对于一些边长和孔直径较小的挂件来说，施工时，可以在相应的位置上涂抹一定的硅酮胶，保证一定的防水效果，对于直径较大的孔洞，需要做好相应的防水和排水作业，防止在该处造成积水，影响屋面的使用。在进行通风设计时，相关人员要对粉尘、烟雾等的影响作出一定的处理，可以增设天窗、辅助通风设备等。

3.5强柱弱梁的设计

强柱弱梁注重的是建筑设计中柱、梁的整体性问题，这是由于钢结构在面临很大的载荷时需要塑性铰出现在梁上而不是柱子上，这样才可以确保钢结构整体在使用过程当中不会产生瞬间损坏，并且在经过一定的外力作用后还能够在很短的时间内快速恢复原始形态。国家的标准对于这些方面有比较明了的规则和条件，强柱弱梁的设计必须对其弹塑性进行计算和分析，只有满足以上要求时才能够认为其合格可用。

结束语

在工业建筑中，轻型钢被广泛使用，这一钢材的使用促进了建筑业的发展。但是在工业建筑中还需要对轻型钢结构的布置、对建筑屋面和墙体进行合理的设计才能发挥轻型钢优良的特性，便于工业建筑的进一步发挥，保证工业建筑行业能够稳定发展。

参考文献

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