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工业建筑轻钢结构设计问题探讨
浏览: 发布日期:2018-03-12
  在轻钢结构的工业建筑设计中,由于其与一般工业建筑结构的设计有着一定的区别,所以作为设计人员必须对此类建筑的特点有一个基本的认识,并在结构选型和材料选择、构造设计等设计问题方面着力,才能强化设计成效,并为此而不懈努力。
 
  1.特点分析
 
  从当前来看,常见的轻钢结构的工业建筑的结构形式主要由单跨、多跨实腹式和截面门式的钢结构承重体系,也有的采取钢混框架与轻钢屋盖的组合结构。其围护材料以夹芯板和压型钢板,在板材连接过程中,其主要采取搭接或咬边以及卡扣等方式连接板材。在实际工程中具有的特点如下:
 
  一是工期短,造价低。由于轻钢结构的工业建筑建设施工所需的构件均在工程制作和拼接安装,所以小规模的工业厂房一般1到2个月就能完成,但是采取钢混结构就需要花费0.5到1年,因此工期只是普通工程的1/6,正是由于工期较短,所以造价就会降低,虽然结构面积小,但是能增加使用面积。由于轻钢结构的工业建筑在含钢量方面远远低于钢混结构的含钢量,一般低于10%到20%之间,这就会降低10%到30%的造价。例如24米到48米为一跨的工业厂房和仓库,若不设置吊车,那么每平方的含钢量只有40到50千克,而所设置的吊车为五吨以下的吊车梁时,那么其每平方的含钢量也只有50到60千克一旦投资决策,就能在短期内将其使用,不仅能在最短的时间内取得投资效益,而且还能降低企业的资金压力。
 
  二是具有较广的适应性。工业建筑采用轻钢结构时,不仅能在软基中使用,而且还能用于大跨度建筑的建设。例如生产产房、仓库、飞机库、展览馆和集贸超市等;加上跨度大,所以在内部布置时较为灵活,而且能满足重复使用、紧急使用、临时使用等使用要求所需的工程,对施工场地的限制较小,对缺水地区尤为明显。加上具有良好的抗震性能,这主要得益于其柔性的结构,所以结构的自重往往较轻,能有效的减少地震对其带来的影响。此外,还能拆卸和搬迁,拆卸时间短,损失小,尤其是能够干式施工和减少能耗和减少对环境的污染,即便是使用年限有限,但是年限到期之后能大量的回收[1]。
 
  2.设计问题分析
 
  通过上述分析,我们对当前轻钢结构工业建筑的特点有了一定的认识,那么为了确保工程质量,就必须切实加强轻钢结构设计,在实际设计工作中,需要注意的问题较多,具体来说,主要有以下几点:
 
  2.1轻钢结构工业建筑结构选型设计方面的问题探讨
 
  一是轻钢结构的工业建筑结构选型设计,应紧密结合生产设备和施工工艺的需要,对柱距与跨度进行科学合理的确定,并在确保符合生产设备安装和施工工艺实施的条件下,对建筑的造型进行设计,所以常见的此类建筑的跨度应为24米和36米。
 
  二是在特殊情况下,例如同一跨度、相同高度、相同吊车吨位、相同荷载、相同环境等。由于柱距增大,在减少总用钢量的基础上增加了总的用钢量,究其根源,由于增大了柱距,那么厂房结构在钢架刚面的用钢量所占的比例就会下降,而柱距不断的增大,用钢量所占的比例降幅就会逐渐平稳,从而增大次结构的用钢量,尤其是柱距增大,次结构的用钢量就会越大[2]。
 
  2.2轻钢结构工业建筑结构材料选择与节点构造设计方面的问题探讨
 
  2.2.1安全方面的问题
 
  由于轻钢结构的工业建筑在安全方面的内容主要有防火防腐、抗震防雷、防爆抗风等。而防火又是最为重要的一环。所以在进行防火设计时,就应紧密结合生产工艺和产品的生产原材、产品的特点及其占整个面积的比例,对整个工业建筑火灾危险性进行确定,从而根据工程规模的大小,对建筑的耐火等级进行确定。在确定耐火等级的基础上,紧密结合工业建筑的实际针对性的对防火涂料的类型进行确定,一般以新型的薄涂型的防火材料应用最为广泛,但是厚度和耐火极限之间的对应关系必须掌握。一般如下0.5厚是0.5h,1.0厚是1.0h,且所有钢构件在耐火极限方面均应符合有关建筑防火设计规范,再严格按照设计的要求进行施工,才能确保设计的质量。所以一般每次涂刷的厚度应在0.2到0.3毫米之间,而且每次涂刷必须在上一次涂刷干燥之后才能进行,若为露天作业,就严禁在雨天施工。但是在实际设计中,经常会出现这样或那样的安全性问题,具体来说,主要有以下几点:
 
  一是在防火隔墙设置过程,由于现代工业建筑中一般没有内隔墙。即便有内隔墙的数量也相对较少,但是所设置的内隔墙在防火要求方面较高,所以一旦在内隔墙和外墙以及屋盖间的空缝不采取封堵的措施,势必会导致防火和隔烟的性能被降低。为了其性能得到有效的发挥,在设计过程中必须结合实际针对性的进行封堵方案的确定,并结合确定的方案进行实践,进行不断的优化和完善,才能确保整个工业建筑结构的安全稳定性。但是就实际来看,往往没有采取有效的丰富措施,导致防火隔墙的性能难以发挥。
 
  二是在未出墙面的防火墙方面,首先应注意适用性的问题,由于适用的前提就是在符合生产工艺需要的基础上,然后才是在室内的物理环境方面。虽然注重了空间设计,但是环境质量往往设计不到位。其次是在光环境方面,由于此类建筑对室内的光环境要求较高,不仅要确保安全生产,还要确保节能环保,所以室内光环境的质量要求往往需要负荷有关室内采光设计的标准。最后是在热环境方面,此类建筑主要是利用保温隔热层以及通风对热环境进行控制[3]。
 
  2.2.2经济方面的问题
 
  轻钢结构工业建筑经济的控制,最根本的在于建筑方案的优化设计。应根据企业的要求和生产的特点在包括项目的选址、总图位置的规划、单体规模的控制、建筑耐久年限和耐火等级的确定、防火分区的划分、建筑造型设计和建筑材料的选择等方面狠下工夫。除了结构上多方案比较得出最优的断面和柱距外,应结合建筑保温隔热、美观等要求选择强度高的夹心板,适当增大檩距减少用钢量;配合建筑、水、电、暖通、工艺等专业的要求适当增加吊挂荷载,有利于降低用钢量[4]。
 
  3.结语
 
  综上所述,在工业事业不断发展的今天,工业建筑的建设规模已经远超以往任何时代,而且轻钢结构的工业建筑正在替代传统的钢混建筑。这主要得益于我国在这方面的大力投资和快速发展的工业市场所推进的,作为设计人员,必须切实在设计过程中掌握轻钢结构特点,并结合特点,切实加强对其的设计,认真分析和总结在设计过程中可能遇到的问题,尤其是安全和经济方面的问题,才能更好地确保整个轻钢结构工业建筑的设计水平,从而更好地确保工程质量得到提升和优化,并为此而不懈的努力。