身份证：34022219730216XXXX
摘要：当前随着工业建筑设计和施工技术的不断发展，钢结构凭借其自身的优越性成为广泛应用的结构形式。但是在实际设计过程中，存在轻钢和重钢两种不同材料，而且二者之间尚未有比较明确的界限，因此在工程建筑钢结构设计中如何合理利用轻钢和重钢成为相关人员关注的重点问题。鉴于此，本文展开分析，通过阐述两种材料的差异，结合实例分析其应用，旨在为相关设计工作提供借鉴和参考。
关键词：工业建筑；钢结构设计；轻钢；重钢；差异
前言
建筑行业在新时代下得到了较大的创新发展，在工业建筑设计中应用钢结构的现象越来越普遍。同时轻钢和重钢成为建筑整体设计中不可缺少的重要材料，但由于目前阶段对二者尚未形成明确的划分标准，所以给工业建筑设计工作带来了一定难度。在当前形势下，只有科学的组合轻钢和重钢，才能够有效提升工业建筑的设计质量，推动其良好建设发展。
1 工业建筑钢结构设计中轻钢与重钢的差异性
1.1轻钢
我国对于轻钢的定义则是指承重结构为单跨或者多跨实腹门式钢架，或者是轻型外墙及屋盖等，所以轻钢并非是质量较轻的钢材，而是一种钢结构单位的重量，其一般会采用轻型材料，构件的截面厚度可达6～12mm，一般是H性变截面结构。基于此，轻钢则是满足规定标准的实腹门式钢架结构。如果按照受力构建截面的构成进行划分，冷弯薄壁型钢结构以及方管、圆管等组成结构也属于轻钢范畴[1]。从参数数值上判断轻钢的标准，可如表1所示，能够比较合理的确定结构是否为轻钢。
表1 轻钢判断标定标准
1.2重钢
在我国现阶段所实施的技术文件以及规范标准中，对重钢的概念没有明确限定，一般认为应用于发电厂房、冶金厂房等大型厂房中的钢结构则为重钢。相对于轻钢来说，重钢也被称为普钢，而普钢含义涵盖的范围十分，包含多种钢结构以及钢结构荷载等。与轻钢（结构）相比较而言，根据其差异性可以总结重钢的特点为起吊重量大于20t且起吊设备数量超过2台；单位钢材用量大于50kg/m2；构件钢板的厚度大于12mm，截面成型钢组合结构；厂房的檐高超过12m；结构开间大于9m。
2 工业建筑结构设计中对轻钢和重钢的应用
2.1 结构形式的应用
通常对于工业建筑构件来说，其更多注重选用轻钢结构，比较常见的有高频焊接轻型H钢、在维护结构上选用轻质压型夹芯板或钢板等。同时其采用的型钢多数为热轧型钢，并开勇砌体作为维护结构，可以与混凝土结构相组合，形成钢混结构，能够用于楼面、混凝土包钢柱等。在实际应用工业建筑结构设计中，对于钢结构形式的选择是比较重要的，尤其是单层钢结构厂房，其屋架的设计相对复杂。而多层建筑屋架的重要性有所减少。一般设计人员可按照我国相关的钢结构设计规范，确定工业厂房的柱顶位移以及柱高度取值。
2.2 节点设计中的应用
对于工业建筑结构的节点设计中，也有对轻钢或重钢的选择。由于在整个建筑结构中，节点的功能和作用可以起到承载钢结构重量的作用。而轻钢相对来说其厚度较薄，并且承载性也较低，当节点的承载力较大时，很容易发生节点变形等问题。所以在工业建设结构的高负荷节点部位，应设计为重钢节点，以便于支撑和加固整个结构。对于低负荷节点部位，两种结构形式均可适用。因此在设计过程中，相关人员应当设计梁下翼的焊接，再保障翼缘对称焊接。当焊接上翼缘时，如厚度超过30mm，可采用下翼缘轮流焊接方法，最后规定焊接温度在120～150℃范围内，避免出现焊接缺陷[2]。
2.3 实际设计案例分析
以某工业建筑钢结构厂房设计为实例，其总面积为2000m2，其中实地测量设计宽度为30m，对其规划采用钢板焊接成型，在施工中分为四段。在设计时，如果采用轻型H截面构件作为全屋面梁，则需要分为五个施工部分，可采用锚栓进行连接。而钢板焊接成型的板材厚度一般在5cm左右，其两侧均为薄钢板，中间设计为泡沫板材，有利于发挥良好的隔热性和隔音性。同时在建设施工中，也更便于实施嵌套作业和运载。在清洁车间厂房设计中运用这种钢结构则能够保障施工简便，而且具有较好的美观性。
如果对该工业建筑钢结构厂房设计中采用PKPM对门式钢架厂房进行建模，则可以采用截面焊接H型钢作为梁。由于在前期设计中，梁结构的两端截面较小、中间截面大，因此在建模获得相应的参数后，基于没有达到超限标准的情况，应当对变截面梁的两端面积进行严格控制，使用变截面相一致的型钢来制作构件。以此确保厂房柱结构的稳定性以及强度性能符合规范。在设计中，相关人员应按照两端小、中间大的变截面进行计算，如有必要可适当更换界面。在本次工业建筑厂房中，其柱规格为400×300×10×20mm焊接H型钢，梁的规格为800×300×10×18mm焊接H型钢，因此对风压的设计应当在0.8MPa左右、设置跨度长为30cm、柱体高度设计为5.5m，并利用5t轻型吊车，从而能够保障工业建筑厂房钢框架设计具有一定的稳定性和安全性。并且在很大程度上可以减少钢材的消耗量，进而节省设计施工成本。
除此之外，在实际设计工作中，应当先对厂房的屋面梁高度进行确定，一般其是跨度的10%-15%左右。如果存在大跨度梁，为满足其较高重量的承载需求，必须选用轻钢结构，尽可能的降低厂房屋面的荷载。同时为保障连接位置具有较好的稳定性，则应当采用重钢结构，并满足坡垂直荷载以及风载的要求。通过合理的控制钢材消耗量，实现工业建筑厂房轻钢与重钢的灵活组合。
结束语
综上所述，在工业建筑结构设计当中，轻钢和重钢的合理选用和组合，直接关系到厂房建成使用的质量和稳定性、安全性。但由于轻钢和重钢之间没有明确的界限，所以设计人员要对比二者的差异，综合考虑厂房风载性需求，适当在设计中增加一定重量，提高钢材使用密度，从而促使轻钢与重钢的科学搭配。
参考文献：
[1]李英.轻型钢在工业建筑结构设计中应用[J].新型工业化，2019，9（02）：103-106.
[2]焦峙炜，郭伟，刘泽宇.轻型钢结构房屋吊车梁水平刚度的思考[J].山西建筑，2018，44（34）：53-54.