谈轻型钢结构工业建筑设计

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了谈轻型钢结构工业建筑设计范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：在工业厂房、仓库等大型建筑中，使用轻型钢结构作为建筑的框架材料，具有强度高、自重轻、组装灵活、施工方便等一系列特点，兼顾了实用效益、经济效益和环保效益。在工业建筑的轻型钢结构设计中，需要重点考虑的内容主要有空间设计，包括结构样式、空间造型等；立面设计，包括门窗设计、色彩设计、采光设计等；屋面设计，包括功能设计、美观设计等。设计师只有结合工业建筑的使用需求，综合考虑多方面的设计需求和技术要点，才能确保设计方案的可行性，为下一步轻型钢结构工业建筑的安装、建设提供设计参考。

关键词：轻型钢结构；工业建筑；隔热设计；形体错列

以往工业建筑的结构组成以钢筋混凝土为主，消耗的材料较多，而且很容易造成资源的浪费。在“绿色建筑”背景下，轻型钢结构在工业建筑领域成为一种热门材料。除了在使用性能等方面优于传统的建筑材料外，轻型钢结构还具有易于组装和拆卸，可以反复使用的优点，从而提高了材料的利用率，符合节能环保理念。近年来，受到城市转型和产业结构调整的影响，大量的工业厂房开始搬迁，新的工业建筑在设计与施工时，可以优先考虑轻型钢结构。在这一背景下探究轻型钢结构工业建筑设计要点，具有重要的现实意义。

1工业建筑中轻型钢结构的应用优势

轻型钢结构融合了传统木结构、混凝土结构的诸多优点，成为了工业建筑中应用最为广泛的一种结构型式。其应用优势主要体现在：其一，轻型钢结构的自重轻，即便是大批量使用这种材料，工业建筑的自重不高。同样体积的钢结构，使用轻钢结构的质量，只有普通钢结构的1/3，是钢筋混凝土结构的1/10。由于自重较轻，在工业建筑施工时基本上不需要考虑地基严重沉降等问题。只需要简单的进行地面整平处理，或是浇筑薄层泥浆，就可以满足工业建筑的稳定性需求。施工周期短，建筑稳定性好。其二，工业建筑的跨度较大，对稳定性、抗震性、抗压性都有极高的要求。传统钢筋混凝土结构的工业厂房，在受到震动后很容易出现墙体开裂，甚至有倒塌的危险。而轻型钢结构的工业建筑，轻型钢构件本身具有一定的弹性形变能力，在受到震动后可以通过轻微变形实现力的消解，保证了工业建筑的使用安全。因此，轻型钢结构除了在工业建筑领域有所应用外，也被广泛的使用于救灾安置房中。

2轻型钢结构工业建筑的空间设计

2.1结构选型。

根据工业企业和工业生产的实际需求不同，在设计轻型钢结构时，需要使用到的结构类型也有很大差异。现阶段较为常见的有门式钢架、箱体式钢架以及网架结构等。以门式钢架工业建筑为例，将大量不同尺寸的轻型钢，按照设计方案进行拼装、固定，形成建筑骨架。后期建筑拆除后，这些轻型钢材料约有80%-90%可以重新回收使用。从结构的细部组成上来看，主要有连续梁框架、边柱、角柱等组成，连接部位通常采用焊接的方式进行固定，也有的使用螺丝固定。门式钢架结构通常适用于中小型工业建筑，在大型工业建筑中，也可以将若干个门式钢架结构进行并联，但是需要在连接部位做好固定。

2.2设计要点

2.2.1形体错列。轻型钢结构设计时，形体错列的主要原因是实现受力分解，特别是大跨度工业建筑，通过形体错列可以缩短跨度，避免中间部位的轻型钢结构出现严重的弯曲、下沉。根据错列方向的不同，可以分为垂直错列和水平错列两种类型。垂直错列就是每隔一定的跨度，调节轻型钢结构的高度，形成高低错列。这样既可以提升工业建筑的立体感，增强了美观性，同时又能够保证工业建筑的轻型钢结构受力相对均衡。水平错列多见于箱体结构多层建筑。它最大特点是建筑横向空间可根据需要无限延伸，单个箱体自成功能或在内部相互连通成为大空间。在工业建筑中，常出现在工业展示建筑中。

2.2.2结构悬挑。工业生产不仅仅在室内进行，开敞的半室外空间明确了建筑功能流线，更方便分流原料和商品的运输、卸货。轻钢结构延展性强，屋面结构可向外挑出较大的灰空间。这种悬挑式轻钢屋面在原油加工销售一体化行业、矿产加工业、工厂提货区等生产领域应用广泛，也可单独作为厂区大型遮雨、集会设施。

2.3结构节点的空间造型。

现代建筑强调结构造型，暴露的节点真实表现构造和结构的关系，成为一种新的审美情趣。钢结构节点能立体地解决节点处受力问题以外，还可根据造型要求塑造出具有逻辑性的空间形象，将结构之间力的传递艺术化、视觉化。因此，空间形态精致与否往往体现在这些节点细节的精致程度上，精确简洁的结构节点无疑是轻钢建筑空间设计的重点。

3轻型钢结构工业建筑的立面设计

3.1门窗设计。

工业建筑的门、窗，以及部分建筑中的雨棚等部位，是轻型钢结构立面设计的重点内容。在门的设计上，根据实际生产需求不同，厂房入口选用卷扎门、大型推拉门或平开门等门型样式。装卸区的大门加设门套和防撞立柱保护门面，可与雨棚结合设计，同时保护入口免受雨水侵蚀。当门窗位置不在同一高度时，可通过增大入口的视觉尺寸来配合窗的排列。在窗的设计上，要结合工业建筑的运行、生产需求进行灵活设计。例如造纸厂之类的工业建筑，窗户除了采光作用外，还必须考虑通风、除味的功能。在设计时，应尽量将窗的面积设计的大一些。而对于食品厂、电子厂之类的工业建筑，需要在封闭式环境下运行，这时窗的设计就要尽可能的小。

3.2色彩设计。

轻型钢结构本身具有一定的美观性，在工业建筑设计上，可以搭配一些醒目的色彩，进一步提高建筑的美观度。另外，在轻型钢结构建筑的内部，也可以通过标识性的颜色，对内部职工的心理产生暗示作用，营造一个舒适、高效的环境。在色彩设计中，可以选择彩色压型钢板，也可以搭配使用一些玻璃幕墙，增加了工业建筑结构面的色彩丰富度。根据工业建筑内不同的功能分区，设计不同的颜色。例如工作区主要以绿色、蓝色为主，绿色可以缓解视觉疲劳，而蓝色则给人一种干净、整洁的感觉；休息区、生活区主要以白色、米黄色为主，能够给人一种温暖、和谐的心理暗示。

3.3隔热设计。

工业建筑因为作业环境的特殊性，对温度有一定的要求，通常要求恒定在某一个温度值。因此在轻型钢结构建筑设计时，还要考虑隔热设计。重点从门窗部位、外墙部位着手进行优化设计。在轻型钢结构框架的基础上，可以根据保温隔热等具体需求，有选择性的使用一些辅助材料，例如ALC加气混凝土板、彩色压型钢板等，都可以满足这一需求。在建筑外墙设计上，也可以考虑使用新型高性能的隔热材料，例如离心玻璃棉等，将这些新型材料铺贴、固定在轻型钢结构上，满足工业建筑的设计、施工与使用需求。

4轻型钢结构工业建筑屋面设计

4.1功能设计。

工业建筑屋面的面积较大，一些连续、多跨的建筑，还分为多个屋脊，包含多个内天沟，因此对屋面设计也提出了较高的要求。在屋面设计时，首先要保证各项基础功能的发挥，满足工业建筑正常、安全使用的需求。例如，要重点做好屋面排水设计，排水坡度通常在3%-5%之间。如果坡度过大，必然会挤占工业建筑的室内空间；而坡度偏小，则会影响排水效果。还有就是屋面板接缝处要重点做好防水设计，内天沟也要保证排水效果，避免因为设计不合理而出现长期积水的问题。除了排水设计外，像屋面通风、屋面采光等，也都是轻型钢结构建筑设计中必须要关注的地方。

4.2造型设计。

为了保证轻型钢结构的稳定性，在屋面结构上一般不作太多形式上的设计，以追求实用和保证稳定、安全为主。但是现代一些大型工业建筑，对美观性也有较高的追求，因此在屋面造型设计上也要尽量做到实用性和美观性的统筹兼顾。例如，设计人员可以考虑采取墙面屋面一体式设计方案，让水平屋面和垂直墙面自然过渡，不留棱角，这样排水十分方便，而且造型十分新颖独特，也满足了观赏要求。除此之外，像入口强调式、结构组合式等，也都是近年来轻型钢结构建筑常用的屋面造型设计模式。

5结论

在建筑行业广泛推行“绿色设计”的背景下，对于轻型钢结构工业建筑的设计提出了更加多元化和高标准的要求。设计师应当充分了解轻型钢结构自身的应用优势以及特殊功能，然后重点从空间结构、立面结构以及屋面结构这三大部分，制定相应的设计方案。在满足轻型钢结构工业建筑实用功能的基础上，还要兼顾造价成本、施工难度等方面，保证设计方案的可行性。只有设计方案合理可行，才能将轻型钢结构的优势体现出来。

参考文献

[1]章伟，吴波，王宾，等.钢结构民居体系化、工业化研究与应用[J].钢结构，2018，33（4）：75-77.

[2]毕登山，郭小华，刘宇飞，等.某门式刚架轻型房屋钢结构加固设计对比研究[C]//钢结构协会钢结构质量安全检测鉴定专业委员会第五届全国学术研讨会论文集，2017.

[3]王卓敏.轻型钢结构在工业建筑设计中的应用特点与设计方法[J].建筑工程技术与设计，2017（20）：858-859.

作者：周珩 单位：广西粮食设计院有限公司