轻型钢结构工业建筑设计及应用研究

轻型钢结构工业建筑设计及应用研究

摘要：随着经济发展日益增长的形势下，工业也得以不断进步，而这一过程

中建筑工程建设项目素质增加。在工业生产过程中往往涉及大量的新型材料设备

以及生产工艺，这些因素都在客观上使得建筑结构形式日益复杂，也加大了工业

建筑结构的设计难度。本文将对我国现代工业建筑结构设计中的结构选型、基础

结构设计、钢结构以及具体建筑构件设计等相关问题进行分析研究，以帮助设计

人员准确掌握工业建筑结构设计要点，促进工业建筑结构设计水平的现代化发展。

关键词：现代工业；工业建筑；结构设计；设计问题

引言

建筑钢结构在建筑行业的发展中，现阶段有着非常重要的地位。因钢材本身

具有强度高、韧性较强、抗腐蚀性能好等优势，钢结构在建筑行业的应用越来越

广泛，越来越受到建筑工程师的重视。钢结构因其自身重量比混凝土结构要小，

在减小建筑物自身重量上面有着显著效果，在整体上提升建筑物的结构安全方面

有着非常重要的作用。但是目前钢结构越来越复杂，结构越来越多样化，因此对

钢结构的稳定性设计方法越来越受到重视，保证建筑结构的整体安全性。

1工业建筑的特点

工业建筑的布局是以工艺流程为主要依据，工业厂区内的建筑布置以及单体

建筑内部空间均要满足工艺要求。即工业建筑有以下特点：（1）生产工艺决定

结构形式和平面布置：每一种工业产品的生产都有一定的生产工艺流程。为了保

证产品质量和提高劳动生产率，建筑设计必须满足生产工艺要求。（2）内部空

间大：工业建筑中的生产设备多，体积大，各部分生产联系密切，并有多种起重

运输设备通行，建筑内部必须有较大的空间，结构设计存在抽柱大跨度情况。（3）生产设备荷载大：工业建筑内部一般均有数十吨的吊车，以及在屋面或楼

面上布置设备，同时还要承受较大的振动荷载，对结构的振震控制提出了较高的

要求。（4）需满足某些特殊要求：对于一些有特殊要求的工业建筑，对结构的

裂缝、挠度以及振动控制都有特殊要求，如放置精密仪器的生产车间等。

2轻型钢结构工业建筑设计及应用措施

2.1外立面细部构造设计方法

工业建筑外立面细部构造设计内容包括板材连接处的细部构造设计、门窗洞

口细部构造设计以及墙面转角处的细部构造设计3方面内容。板材连接处的细部

构造设计主要包括压型钢板侧向连接和压型钢板与建筑墙体结构连接。压型钢板

侧向连接的接缝分为纵向连接接缝和横向连接接缝，纵向连接搭接长度应大于

100mm且应顺应墙体水流方向；横向连接应顺应厂区所在地最大频率的风向。侧

向连接的方式主要有搭接式连接和扣合式连接。压型钢板和墙体的连接方式主要

有外露连接和隐蔽式连接。外露连接的自攻螺钉暴露在建筑墙体表面，在一定程

度上破坏了工业建筑墙面的整体性。隐蔽式连接采用板材之间构造相互遮盖的方

式将自攻螺钉隐藏起来，使得建筑立面整齐划一，特别是当工业建筑高度较低时，采用单波板材隐蔽式连接更能凸显建筑设计和建筑施工的精细化。工业建筑立面

板材的连接要尽最大努力保证主体结构的完整性，使得板材纹理和板材板型统一，将施工留下的拼接痕迹进一步弱化。此外，如果采用外露连接方式，应将外露螺

钉喷涂与板材颜色一致的颜料，如果外露螺钉将对建筑统一性造成不利影响。

2.2结合工程项目的实践功能要求,规划好结构设计工作

钢结构实体建筑的构建,需要发挥出稳定性和强度方面的实践功能。因此,钢

结构设计工作的开展中需要首先把握钢结构实体的应用功能,要求结合具体工程

项目的施工建设环境、应用功能要求等多方面实际情况,通过科学的设计规划,形

成具有可靠性和可行性的钢结构设计方案,为取得更好的设计稳定性效果奠定基础。另外,前期的实践功能要求分析,也能够为后续设计效果与施工技术应用是否

能够有机匹配提供一定的分析观察依据。促使前期设计工作能够与后期的技术应

用成本支出要求、功能要求保持高度的一致性。通过系统性地规划和设计整体流

程的把握,为最终取得更好地实践设计效果奠定基础。对于规划设计工作的开展

而言,其非常讲求针对性和技术性,需结合工程项目建设的基本特征和要求,综合

考虑多方面的因素,为规划设计效果的取得奠定基础。同时,功能要求的满足,也

是钢结构建筑实体施工建设过程中所追求的核心目标。

2.3提高布局合理性

在设计结构布局的过程中，需要设计人员充分了解工业厂房的实际用途，选

择经济实用的设计工艺推动结构布局工作的开展。在具体设计环节，设计人员需

要根据生产需求有效控制厂房墙体的高度和厚度，合理划分钢结构支架，确保整

个结构实现受力均衡，钢结构支架包含的内容和形式较多，设计人员在进行结构

设计之前，需要充分了解厂房生产要求和结构布置需求，以此作为依据选择合理

的结构体系。设计人员接收到工艺布置图，在此之前需要对工艺布置和柱间支撑

位置进行合理分析，确保满足钢结构应用过程中的各种需求，保障结构的整体性

和科学性。设计人员还需要全方位掌握设计内容，能够对现有方案积极开展调整

优化工作。设计人员还需要对厂房进行一系列考察，了解内部区域相关情况，设

计方案需要与现场实际情况相符，降低设计变更问题出现的概率，积极推进结构

性能优化，确保具有安全性，减少事故发生。

2.4防火设计

因为钢材具有较为不良的耐火性，因此在建设时应着重考虑钢结构的防火设计。当外部环境超过540℃时，钢结构所能承受的载力将会急速下降，因此钢结

构的稳定性将受到较大的威胁，所以进行防火设计是十分重要且必要的。在钢结

构表面使用性能良好的防火涂料，通过较厚的涂层使其可以起到良好的阻燃效果，钢结构就可以达到良好的防火性能。在施工过程中，也可以通过安装防火板对钢

结构进行包裹保护，也可以达到有效防火的效果。

2.5钢结构节点结构设计

钢结构节点衔接设计是钢结构设计的重头戏。钢结构设计人员需对钢结构节

点的特征和节点形式进行深入分析和计算，再通过设计流程将不同节点进行系统

性分类，确保钢结构节点衔接过程中准确无误。钢结构受力情况不同其节点性质

也不同，依据受力情况不同钢结构节点可分为刚性节点、半刚性节点以及铰节点。其中，刚性节点和铰节点的承载能力较强且工艺成熟，在钢结构设计中被经常用