工业建筑中轻型钢结构的设计

最新【精品】范文 参考文献 专业论文工业建筑中轻型钢结构的设计工业建筑中轻型钢结构的设计 【摘要】轻型钢结构建筑系统的出现为现代建筑发展带来新的设计方法和建造模式。特别是在工业建筑设计领域，其优势更为明显。本文首先介绍了轻型刚结构的基本信息，然后对该结构的优势进行了说明，最后对该结构设计在具体工程中的应用进行了分析。 【关键词】工业建筑轻型钢结构设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 工业生产变革为工业建筑设计行业提供了广阔的市场空间。鉴于国家对工业领域绿色发展模式的期许，建筑设计必须改变以往那种以浪费自然资源的钢筋混凝土结构为主导的建造格局，提高新型环保、可循环利用的工业建筑占有量。在这股浪潮中，轻型钢结构建筑由于自身综合优势，成为新兴工业建筑建设中的主力军。 一、轻型钢结构建筑概述 轻型钢结构在业内还没有一个具体的概念界定，对它的称谓是受了普通钢结构的影响，与其相互区分。 第一层面：建筑钢结构材料多采用薄壁型钢（冷弯或焊接）、轻型热轧型钢、圆钢、角钢，组成结构构件，拼接成多种轻型的承重结构形式，如：轻型门式刚架、薄壁型钢屋架（桁架）、多层建筑轻钢结构，或轻型屋面结构中的钢网架、网壳等；其维护结构外表皮为金属彩色压型钢板，也有与玻璃幕墙、混凝土、石材等各种建筑外墙相结合的设计，屋面为金属屋面系统。 第二层面：轻钢结构和普通钢结构建筑相比，结构的用钢量指标相对较低（一般单层房屋结构用钢量等于或者低于50kg/m2，多层房屋结构用钢量等于或低于60kg/m2。其中，单层房屋主体由跨度较大的钢结构屋盖组成。所以，对单层钢结构建筑而言，屋面为轻型建筑材料、结构用钢量满足经济效用优势的建筑，即判定为轻型钢结构建筑。 总而言之，轻型钢结构建筑各个方面都体现出它“轻”的最大特征。它是轻型建筑材料和轻型钢构件的有机组合，能广泛满足人们对工业生产、日常生活所需建筑空间的需求。 二、轻型钢结构在工业建筑中应用的建筑优势 1、轻巧、开敞的建筑实体空间 轻钢结构截面小、自重轻，承重结构截面可根据受力状况进行精确设计，比普通钢结构使用的槽钢、工字钢截面受力更为合理。轻型屋面系统用钢量一般在8kg/ m2到15kg/ m2之间，为整个轻钢建筑的8%-16%。据统计，轻钢主体结构的含钢量通常在25-80kg左右，彩色压型钢板的重量为10kg。因此，轻钢结构建筑自重只有普通钢结构建筑的33%-50%，钢筋混凝土结构建筑的3%-10%，可节约大量水泥，脚手架、模板和其它建筑材料，大大降低建筑总体造价。 2、主体结构稳定、可靠 钢与其它建筑材料相比容重与屈服点的比重小，而且材质均匀、延展性好，本身就是极好的抗震、抗压建筑材料。轻钢结构主要承宽构件均为钢结构，采用的钢材塑性、?性、强度都很高，可承受较大的动力荷载。其钢结构杆件大部分都是在工厂经过精确计算后加工制造而成，通过完善的检测手段，保证质量安全、可靠。加上梁柱间的交叉支撑结构和檩条的抗扭和抗剪的共同作用，进一步加强了轻型钢结构体系的稳定性。在地震多发的工业厂区，轻型钢结构体系一直是厂房建设的结构首选，也被当成临时建筑用于地震后的救灾安置用房。 3、便利的施工建造方式 轻钢建筑构造简单，采用先进的自动化制造设备标准化批量生产。建筑骨架可现场组装钢构件而成或工厂成型后运输至指定基地。现场安装不受气候影响，无湿作业、不需其它模具、施工速度快，普通厂房2到3个月就能完成工程建设。其骨架结构组合方式一般同生产方式、建筑规模、运输能力以及施工条件有关。常见的有：构件式建筑体系、框架式建筑体系、盒子组合式建筑体系。 三、工业建筑中轻型钢结构的设计应用 某企业厂房建设用地41600平方米，厂区规划建设科研综合楼、组装车间以及厂房；厂房抗震烈度为7度，耐火等级为二级，工程使用年限为50年。该厂房建成后，在整个工业园区内颇具标志性形象。本文就该厂房的设计做了简要分析。 1、建筑方案 一期车间平面为123mx96m的矩形，共5跨，南至北跨度分别为18米、18米、21米、18米、15米；厂方内设有桥式吊车，起重量分别为10T、15T、 30T、 15T、20T，女儿墙顶高15.5米。建筑物室内地坪设计标高0.000相当于绝对标高 95.09米；建筑高度9.6米，总建筑面积10260.43平方米。 在建筑方案创作中，立面设计成为建筑外观的主要因素。因此在主体构思中主要借助于外围护体系的设计而体现。为力求构造简单，施工方便。厂房立面主要是通过四角柱的T字造型、压型钢板表面的凹凸变化、梯形窗、以及色彩的变化（选择了象牙白、瓷兰色、将军红等较为醒H的颜色应用于墙而）等形成建筑外观的韵律，彰显出丁业建筑的卓越品质。 2、结构方案 依据机械厂生产工艺的要求，经过比对，选择了具有截面小、自重轻、美观且经济性好的五跨连续式门式刚架作为厂房主体结构体系。该项目应用的是H型钢柱，进一步减轻了自重。工程中体系在不同的柱间部位设计了三种柱间支撑：单角钢支撑、双角钢支撑、梯形钢支撑。针对不同的受力要求，三种不同截面的支撑各自发挥相应的力学作用。 3、细部构造措施 （1）墙体围护构造 与平常所见到的车间厂房不同，该厂房外围护表面凹凸变化明显这在外围护构造上就提出了和常见厂房不同的构造措施。瓷兰色压型钢板墙体突出象牙白墙体200mm，该处的解决办法是通过在墙内檩条边缘增加附加构件与压型钢板形成特?的连接构造形式，同时做好凹凸部位压型钢板折件的收边处理。 檩条形式变化：突出部位檩条焊接角钢突出构件。此种做法，必然增加一部分建材预算。在这里，建筑师和结构工程师在各自设计领域必须做到有的放矢通力合作。建筑师保证建筑立面美学需求得到满足情况下，在增加工程预算背景下所有出现的问题，与结构工程师探讨解决。该工程设计，最终双方提出的解决方案将附加开支控制在甲方允许范围内。美学和经济性上双管齐下探讨出的方案，达成多方面的认同，相信这是工程成功实施的秘诀。 （2）墙面转角处构造 立面墙面转角处采用专门的包角折件进行包边处理，力求达到比例协调、防止渗漏、经济性等设计要求。设计师根据立面高度、压型钢板板型为包角折件设计了合适的收边形式及尺寸，避免收边过大或过小。而且，还预留出多余的延展宽度，确保折件收边在遭遇环境的冷、热变化时不遭受破坏。 （3）窗口构造 该方案凹凸部分的设计采用两个截面相同的檩条并列焊接在一起，再配合彩钢板折件包边，从而达到较好的凹凸效果。其它部位的窗上口与墙体的连接处设计了独特的彩钢板折件，并用防水自攻螺丝钉与墙板固定，在窗框处采用密封胶密封，防水效果良好。窗下口与墙体的连接和窗户上口的连接相似，在此部位也需根据立面效果设计彩钢板折件。 （4）檐口构造 檐口是屋面雨水汇集、排出地方，此处构造处理不当会很容易引起漏水，本方案采用了女儿墙内天沟排水的构造做法，因此该位置处理的重点是钢天沟与女儿墙内墙板、钢天沟与屋面板连接构造。钢天沟与内墙板之间采用铆钉连接，连接处需加设通常的密封条，且预制天沟侧板与内墙板搭接要较长一些，从而防止雨水溢出；钢天沟与屋面板的连接处，应设置与板型相适应的堵头封填，并将屋面板挑入天沟不小于100mm，并且做好滴水挡板。 结束语 钢结构工业建筑在生产厂房、车间、办公区等厂区营建中正显示出它作为环保型建筑对未来新兴工业厂区建设先进的指导性作用，体现出高效率、经济、工业化生产的特点。随着我国在相关领域对轻型钢结构建筑研究的日益深入，建筑设计人