郭浩哲

摘    要：随着建筑行业的快速发展，在建筑施工过程中应用的施工技术以及施工材料，都有了非常巨大的进步，轻钢结构材料就是在现如今建筑工程施工中应用比较广泛的一种施工材料。对于轻钢结构材料来讲，其本身的重量非常轻，而且材料基础的竖向荷载比较小，在施工时操作非常便捷，大大缩短了施工周期，而且本身的抗震性能也非常好，所以也在当前轻型房屋钢结构已经在全国范围内进行普及，而且技术本身也取得了更加长足的进步。但对于轻钢结构本身来讲，仍然存在着一些问题需要进行解决，所以在本文中将从轻钢结构工业建筑设计角度出发，对轻钢结构工业建筑设计的相关要素进行分析，并对轻钢结构建筑设计施工所存在问题进行论述。

关键词：轻钢结构;工业建筑;设计;施工

1  引言

轻钢结构所指的是轻型钢结构建筑体系，其拥有的基本特征是结构荷载比较小，同时结构杆件也并不大，各钢结构构建壁厚也比较薄。在一般情况下，轻钢结构是依靠热轧轻型H型钢以及轻型焊接型钢和高频焊接型钢等多种高效能结构钢材以及高效功能材料作为主体施工材料，实际施工过程中各材料之间的连接依靠装饰连接材料作为主要连接构件。所以对于轻钢结构来讲，在很多时候都是在工业建筑领域当中进行应用，在本文中就将对轻钢结构工业建筑设计进行分析，并同时对设计施工问题进行探讨。

2  轻钢结构的优点

轻钢结构的优点主要有：轻钢结构自重轻、轻钢结构施工周期短、经济效益也更好、环保性能佳、舒适性佳、工业建筑工业化程度高以及结构设计及建筑功能一体化。

2.1  轻钢结构自重轻

因为轻钢结构本身在进行施工设计时，所使用的材料是一些轻型钢，所以重量非常轻，能够降低在实际施工过程中的基础造价投入对于我国一些地质条件比较差的地区来讲，轻钢结构的应用是比较普遍的。同时因为钢结构本身属于柔性结构，所以在面对地震等地质灾害时反应比较小，在一些抗震建筑当中，轻钢结构应用效果是非常良好的，而且所投入的费用也比较少，所以在我国地震多发区域轻钢结构的应用效果以及应用覆盖范围都是非常大的。

2.2  轻钢结构施工周期短

因为在进行实际设计施工时，轻钢结构的各组成结构构件都是在工厂进行标准化生产的，所以在实际建设过程中，材料本身并不需要进行再次加工，只需要在现场进行拼接以及组装就能够完成施工环节。而且在实际施工过程中，因为是进行现场拼装材料，本身也不会受到恶劣天气的影响以及环境季节的影响，如果进行一般规模比较小的工业厂房建设轻钢结构只需要一个半月或者是两个月就能够完成。相比较于传统的钢筋混凝土建筑来讲，施工周期将缩短三倍以上，传统的钢筋混凝土建筑需要8个月到12个月左右完成。

2.3  经济效益也更好

因为对于轻型钢结构工业建筑来讲，在施工过程中施工周期大大缩短，所以工业建筑厂房能够提前投入使用生产活动也就能够提前进行，所以对于企业来讲，投资效益將会提前获取。同时因为轻型钢结构本身的自重比较轻，所以在施工过程中不需要做桩基就能够完成基础施工，降低了在实际施工过程中的基础投资，以我国当前的市场价格来看，轻型钢结构的造价成本相比较，与钢筋混凝土结构来讲要远远低于，尤其是当建筑物本身的跨度比较大时，轻型钢结构本身的优势也更加明显。

2.4  环保性能佳

传统工业建筑施工过程中采用的结构是钢精混凝土结构，所以施工时大型机械设备的使用会非常多，而且在设备使用过程中，设备本身还会产生大量的噪音，所以也对于周边环境所造成的影响是非常大的，施工时所产生的扬尘以及灰尘的对于施工作业人员以及周边环境所造成的污染破坏是非常严重的。但是对于轻型钢结构来讲，在实际施工过程中，所使用的建筑材料本身易于操作以及安装，而且能够进行拆卸并且实现100%的回收，在实际施工过程中符合国家土地资源的环保政策以及可持续发展战略，也不需要投入大量的机械设备进行施工作业，所以噪音以及灰尘污染并不会出现，这对于实际施工来讲环保性能将大大提升，所以轻型钢结构是环保型建筑的典范。

2.5  舒适性佳

因为在实际施工过程中，所采用的轻型钢材料属于新型轻质材料，在后期使用过程中不会出现霉变以及助燃等问题，投入使用之前进行装修，一次就能够完成，而且避免了后期的大量维修作业，所以对于投入使用的轻型钢结构工业建筑来讲，其本身的舒适性要更好。尤其是随着轻型钢结构设计工艺以及材料技术的不断进步，在轻型钢结构墙体施工时，使用了高效节能体系墙体，拥有呼吸功能，能够对工业建筑内部的空气干湿度进行调节，大大增加了作业舒适度。

2.6  工业建筑工业化程度高

因为轻型钢结构的建筑物本身在进行构造是比较简单，而且所使用的材料也非常的单一，所以也同其他的建筑构造方式相比，轻型钢结构的工业建筑更加容易实现标准化以及自动化的生产和作业。所以对于轻型钢结构来讲，基于生产以及安装这两个角度来讲，在实际施工设计过程中，工业化程度高得到了集中体现，这对于工业建筑来讲也是非常重要的一点。

2.7  结构设计及建筑功能一体化

对于建筑工程行业来讲，在我国经济发展过程中，该行业属于国民支柱性经济产业之一，所以随着我国现代化进程的逐步推进，建筑行业也在不断进行现代化改革，在改革过程中智能化建筑性能要求的提出以及改进，对于众多的房地产开发商来讲是非常重要的发展方向。在钢结构建筑施工设计过程中，大量现代化的先进技术及材料被广泛应用在很大程度上为智能化建筑物的实现打下了基础，而且也改变了传统建筑形象，受到整体结构形式制约的缺点，能够从建筑物本身的形体以及构建和节点等多个方面进行全面的改善，使得工业建筑物本身功能更加丰富，使得建筑结构设计和功能融为一体，达到同步进行的效果。

3  轻钢结构工业建筑设计要点

3.1  轻钢结构工业建筑结构体系设计要点

对于工业建筑来讲，在进行实际施工时，对于工期以及建筑物结构强度的要求是非常高的，而对于轻钢结构来讲，其本身的承载能力能够达到工业建筑的使用标准以及要求，而且轻钢结构本身的重量和其他建筑材料相比也具有很高的优点。在实际施工过程中，施工人员需要将轻钢材料通过焊接形成整体型材，然后组建轻钢结构工业建筑的框架，框架内部的各功能区域，则需要根据工业建筑本身的使用需求对其进行完善。对于轻钢体系来讲，在设计阶段需要对轻钢结构本身的承载能力以及轻钢结构的自重，进行详细的数据计算并通过轻钢材料之间的支撑作用，降低实际施工时使用的材料数量。通过这样的方式，既能够使轻钢结构工业建筑的结构形式达到最优，同时也能够保证成本投入得到降低。

一般情况下，轻钢结构进行设计，工作室所采取的形式，可以包括网状焊接形式以及排架形式等等。网状焊接形式本身牢固性要更好，而排架形式在焊接过程中要更加利于操作。无论是网状焊接还是排架形式，在进行焊接作业时，都需要对材料本身的间距进行测算，并且在轻钢结构工业建筑设计方案当中，要体现出结构本身的强度。

3.2  轻钢结构工业建筑安全设计

对于轻钢结构来讲，在使用过程中，除了要保证自身的稳定性之外，同时对于外界的压力也要进行抵挡，这样才能够保证工业建筑内部的生产作业人员安全以及生产作业设备安全。所以在进行轻钢结构工业建筑设计时，除了需要考虑到轻钢结构本身的安全性能之外，还需要对可能会出现的自然灾害及人为因素等风险问题进行提前预防，并在设计当中进行体现，这样才能够使当出现危险问题时，便于工作人员进行疏散以及逃生。轻钢结构工业建筑设计中，安全设计是相比较于其他设计来讲更重要的一个设计内容，而对于工业建筑来讲，最重要的一个安全因素就是火灾风险。对于工业建筑来讲，火灾危险性主要是依据工业建筑本身的性质特点以及所使用原材料和生产工艺来决定的，而对于工业建筑来讲，本身的耐火等级是根据工程项目建设的规模来确定的。在一些轻钢结构工业建筑设计中，为了能够使成本投入得到降低节约工程造价，一些多层以及单层厂房采用轻钢结构时可以不进行防火保护措施的制定。而除此之外在轻钢结构建筑施工时，所使用的防火涂料性能都需要符合工业建筑施工及防火要求，同时对于轻钢结构的施工技术也需要做出严格的规范，并在落实过程中进行严格的监督和指导。

3.3  轻钢结构工业建筑经济性设计

对于轻钢结构工业建筑来讲，对企业经济效益及成本进行控制的最有效手段，就是对建筑本身的设计方案进行不断的优化，而建筑方案的优化设计是需要根据工业建筑本身的生产特点以及企业对于工业建筑的要求来完成的，这些要求主要包括了工业建筑本身的项目选址以及防火分区的划分和建筑材料的选择以及耐火等级的确定。所以也在轻钢结构工业建筑设计时，除了需要使结构上的设计进行全面优化之外，还需要针对工业建筑本身的美观程度以及保温隔热性能等要求进行强化，然后以此來选择最合适并且性价比最高的相应材料，降低施工过程中的钢材使用量。为了能够使钢材使用量得到降低，还需要对工业建筑本身的水电以及暖通等相应工程增加吊挂荷载，尽可能多的在实际施工过程中使用定型的产品，降低施工中异型构件的投入。

3.4  轻钢结构工业建筑墙面设计

在轻钢结构工业建筑设计师啊，根据墙体本身的位置不同，可以将墙体分为内墙以及外墙，如果根据墙体本身的受力特点进行分类，可以将墙体分为非自承重式轻型墙体以及自承重是轻型墙体。对于当前常用的轻钢结构工业建筑来讲，所使用的墙体材料大多数时候都是轻质材料作为主要材料，例如彩涂金属压型板以及PC板等等，最终的材料选择，只需要根据工业建筑本身的建筑设计要求，以及设计标准和材料的优缺点来进行综合性考虑，最终确定合适的工业建筑墙体材料。

4  轻钢结构工业建筑施工存在的问题

4.1  轻钢结构柱脚的制作及安装问题

在一般情况下，施工过程中注脚存在的问题主要集中在以下几点：首先是轻钢结构的地脚螺栓预埋距离问题，一些地脚螺栓的预埋距离与混凝土短柱边的距离过近。其次则是柱脚的抗检槽流射与抗检件的设置被忽略。再次则是轻钢结构柱脚底板及混凝土柱空隙过深，所以导致在进行混凝土浇筑时难以完全填充。最后，则是轻钢结构地脚螺栓安装位置不准确。针对上述问题，在实际施工过程中应当对预埋螺栓位置，以及与其他构件之间的间距进行合理的测算，并且严格进行落实。

4.2  轻钢结构梁柱衔接及安装问题

对于轻钢结构来讲，梁柱衔接与安装问题的出现，大多数时候都集中在多跨门式钢架中柱以及加厚或者是加宽的链接板对接作业中。不过一旦这些问题出现，就可能会导致实际施工的构造和设计图纸当中的图纸内容严重不符，如果问题严重，还可能会导致施工安全事故的发生，不仅仅会使施工作业人员安全受到严重的威胁，同时也会导致施工所用的相应材料大量浪费，最终造成轻钢结构工业建筑的成本损失。所以对于梁柱连接及安装存在问题进行解决时，要根据施工设计图纸进行制作以及焊接安装，这样才能够使一些安全隐患得到消除。

4.3  轻钢结构檩条及支撑构件制作及安装问题

在工业建筑当中，实际施工时，有些施工作业人员并不会按照施工规范以及施工指导要求进行实际作业，为了贪图一时的方便，在施工时对檩条大小以及长短进行随意更改，甚至有些时候还会对檩托板的螺栓孔径进行随意更改。对于轻钢结构工业建筑来讲，这些构件都属于支撑构件，如果在实际施工过程中进行随意的更改将会导致实际施工时施工安全性大大降低，而且这些自制或者是随意更改的支撑构件使用，对于整个工程项目来讲，也会造成严重的安全隐患。所以在实际施工过程中，需要施工作业人员在安装以及制作时严格按照规范要求进行，不能够进行随意更改。

5  轻钢结构设计施工措施

5.1  降低不确定性影响因素

对于轻钢结构设计施工来讲，不确定影响因素的存在，对于轻钢结构稳定性及安全性所产生的影响是不可忽视的，但是这些不确定因素是可以通过一些方法来进行消除或者是减小的，从而使轻钢结构本身的稳定性以及设计可靠性得到提升。例如在进行轻钢结构设计时，可以对轻钢结构进行力学性能的分析以及设计，然后从多项设计方案当中，以及实验当中选择一个更加合理的结构方案，这样能够尽可能的保证轻钢结构本身的稳定性及安全性，不会受到不确定因素的影响。

5.2  梁柱理论的合理应用

对于当前的轻钢结构稳定性设计工作来讲，实际设计中应用最基础的理论就是梁柱理论，同时该理论也是最重要的理论。在正式的设计工作当中，需要对钢结构工程项目建设场地及所用的施工材料和设计方案等相关事宜进行实地考察，并且对钢结构设计中各构造及构建之间的稳定性通过梁祝理论进行分析，从而判断钢结构整体构造和各构件之间稳定性。

5.3  加强钢结构防护性提升

对于轻钢结构的工业建筑来讲，对钢材料进行防护是防腐蚀以及隔热，这两项防护工作是钢材料的防护工作重要內容。实际施工过程中埋入地下的钢结构部分，需要进行一定程度的包装，从而使钢结构材料在地下环境当中不会被腐蚀。同时对于地上施工中所使用的钢材，还需要进行耐火测试，以及相应的涂层涂刷，从而使钢材料本身的耐火性能得到提升。

5.4  加强钢结构抗震性能设计

飞轻钢结构工业建筑来讲，进行建筑结构设计应用时需要对轻钢结构材料自身的结构形式，以及所能够承受的地震强度和房屋特点等要素进行综合分析，并且将这些要素作为抗震性能设计时的重要依据，结构本身的性能得到全面的提升，能够应对不同程度的地震。

6  结束语

综上所述，对于轻钢结构工业建筑设计工作来讲，在实际设计时需要根据轻钢结构工业建筑本身的使用要求以及材料特点来进行设计工作，从而尽可能的使轻钢结构工业建筑本身的安全与稳定性得到提升并且降低实际施工过程中的成本投入，增加工业企业的经济效益。而对于实际施工过程中的相关问题，也需要采取针对性的措施进行解决，使轻钢结构工业建筑，在施工环节保证施工质量。

参考文献：

[1] 易明峰.关于轻钢结构工业建筑设计问题的研究[J].中华民居：学术刊，2011.

[2] 董兴珍.轻钢结构工业建筑设计问题研究[J].住宅与房地产，2016（30）：43.

[3] 董玮玮.轻钢结构工业建筑设计问题研究[J].工业：112-113.

[4] 蒋万庆，梁毅枫，窦启恒.轻钢结构工业建筑设计问题研究[J].商品与质量，2017（13）：273.

[5] 董红英.工业建筑轻钢结构设计问题探讨[J].建筑工程技术与设计，2015（26）：406.

[6] 宋祥.轻型钢结构工业建筑设计研究[D].山东建筑大学，2012.

[7] 高培娇.钢结构工业建筑设计应用中的问题探讨[J].装饰装修天地，2018（17）：101.

[8] 白晓民.轻型钢结构工业建筑设计研究[J].黑龙江科学，2014（11）：59.

[9] 易明峰.关于轻钢结构工业建筑设计问题研究[J].中华民居，2011.

[10] 邱章.关于轻钢结构工业建筑设计问题研究[J].建材发展导向，2011（6）.