薛晶1 张东辉2
北方工程设计研究院有限公司，河北石家庄050000
摘要：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。
关键词：轻型钢结构；工业建筑；隔热设计
一、轻型钢结构在工业建筑中应用的建筑优势
1.1建筑空间实体轻巧
轻型钢结构的截面比较小，而且自重很轻，其承重结构截面可根据实际的受力状况进行相应的设计，它要比普通的钢结构所使用的工字钢截面受力更加合理。因为轻型钢结构自重只有普通钢结构建筑的一半左右，这样就可以节约建筑的成本。此外，轻型钢结构体系所采用的空间体系分析方法优化了结构设计，已经形成了自身独特的设计理论，它能够满足工业生产对大型无柱空间的需求，与此同时，轻型钢结构的支撑结构截面很小，不会占用室内的建筑面积，这也为工业建筑室内留出了生产、储藏的空间。
1.2轻型钢结构主体稳定
轻型钢结构建筑的建筑材料重量轻，而且材质分布很均匀，材料本身就具有非常好的抗震功能。轻型钢结构主要的承重构件是钢结构的，所采用的钢材塑性、韧性都非常好，而且钢结构自身还可以承受很大的动力荷载，轻型钢结构的杆件基本上都是在工厂经过精密的计算之后加工出来的，这也在一定程度上保证了钢材的质量。在一些地震比较频繁的地区，轻型钢结构体系始终是厂房建设的首选钢材结构，同时还被用做地震后的救灾安置房钢材。用于地震救灾安置房主要是因为轻型钢结构体积轻，因为地震区在震后还会出现很多的余震，这些余震虽然震感不是特别强烈，但是对于一个刚刚经过大地震的地区来讲则是致命的，所以运用轻型钢结构材料作为安置房的钢材，可以很好保护人们免受第二次的伤害。
1.3施工建筑方式简单方便
轻型钢建筑是采用最为先进的自动化制造设备批量生产出来的，建筑的大体可以进行现场组装，在现场安装的时候不会受到气候等外界因素的影响，施工的速度非常快，一般比较普通的厂房在三个月之内就能够完全安装完毕。
二、轻型钢结构工业建筑空间设计
2.1轻型钢结构工业建筑的结构选型
目前，对于轻型钢结构工业建筑的结构选型还没有一个具体的说明。并且，轻型钢结构的含义还比较广泛，抛除掉一些常用的轻型钢结构，其余的是无法进行归集的。常规情况下，研究员会把工业建筑分为两类：屋盖结构体系与整体式结构体系。其中的整体式是工业中利用最广泛的门式刚架建筑结构；而屋盖结构体系则是利用的管桁架结构、网架结构等结构。
2.2轻型钢结构工业建筑空间造型设计
一是竖向错列。轻钢结构桁架、中门式刚架都会有属于自己的一个受力体系，在展开平面排列时会分为多个结构单元来组成的架构拼接，在工业建筑的空间上进行错列排布，从而构成独特的建筑形体。二是横向错列。它一般会出现在箱体结构的多层建筑中。它是通过水平搭接而成的，所排列出的空间类似于积木的组合空间。其存在的最大特点是该建筑空间可以实现无限延伸，单一的箱体可以自动形成互通的大空间。
三、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。
四、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。
五、结语
综上所述，轻型钢结构在工业建筑中的应用具有建筑实体空间轻巧、开阔，主体结构稳定、可靠，施工建造方式便捷等优势，在工业建筑屋面设计中，应选用彩色压型钢板、彩钢夹芯板，并采用合理的连接方式，同时根据轻型钢结构厂房的实际情况，做好排水、通风及采光等屋面功能设计，提高轻型钢结构工业建筑设计的成效，建设出高质量的工业建筑。
参考文献：
［1］黄璐，李锋.基于轻型钢结构工业建筑设计的分析［J］.中小企业管理与科技（中旬刊），2016（07）:70~71.
［2］宋祥.轻型钢结构工业建筑设计研究［D］.济南:山东建筑大学，2012.