【摘要】近年来随着我国经济快速发展，我国钢铁产量也大幅增加，建材市场上型钢种类、质量、产量都有很大发展，由于轻钢结构厂房具有投资周期短、投资回收快，造型简单、施工速度快、承载能力强、抗震性能好等特点，因此以轻钢结构为主体的厂房建设拥有较大发展空间，在工业厂房设计中逐渐替代笨重的钢筋混凝土得到普遍应用，特别是轻钢结构，本文从轻钢厂房稳定性设计、保温隔热设计及屋面设计等几个核心问题展开探讨。
【关键词】轻钢结构、厂房设计、细节分析
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
近年来，随着我国社会主义市场经济改革的不断深入，经济开发区在全国各地如雨后春笋般涌现，对工业厂房的建设需求不断增加，由于现代轻钢结构工业建筑具有强度高、自重轻、质地均匀、投资周期短、投资回收快，造型简单明了、易于回收等特点，轻钢结构厂房已经取代传统钢筋混凝土结构厂房，被众多工业区开发者竞相引入，获得投资者的青睐。
1.轻钢结构厂房的优缺点
截至目前，我国轻钢结构厂房还处于起步阶段，同传统钢筋混凝土结构建筑相比，轻钢结构厂房具有如下优点：
1.1抗震性能好
轻钢结构材料的抗震性能较好，钢材具有良好的抗拉性、抗压性、抗剪性，能够承载较大弯曲，是一种延展性较强的材料；此外，钢材自身重量较轻，同钢筋混凝土结构相比，跨度相同、荷载相同的情况下，轻钢结构钢屋架的重量是钢筋混凝土结构屋架的25%-30%。能够满足地震设防烈度相对较高的地点对厂房的要求，轻钢结构的综合经济性优于传统建筑中的钢筋混凝土结构。
1.2安装简便、环保
轻钢结构建筑的搭建不受季节影响，一栋200平米左右的建筑，5个熟练工人便可在20日内完成从地基到装修的整个施工过程，大大缩短了施工时间，提高施工效率。轻钢结构建筑的材料回收了达100%，是真正的无污染建筑。
1.3耐久性
建筑中采用的轻钢结构大多是冷弯薄壁钢构件，钢骨都进行防腐处理，这样便可避免在施工及使用的过程出现钢板锈蚀现象，进而增加了钢板的使用寿命，部分轻钢结构的使用寿命可达100年。
1.4舒适性好
与砖瓦结构建筑相比，采用轻钢墙体的建筑具有呼吸功能，能够自行调节室内空气的干湿，另外房屋屋顶还具有通风功能，在房屋内部上空可以形成流动的空气间，从实现屋顶房屋通风散热的需求。
1.5轻钢结构缺点
轻钢结构容易受到腐蚀，防火性能较差，因此厂房设计人员在设计中应当充分考虑轻钢结构自身特点，扬长避短，才能使轻钢结构在厂房建设中发挥更大的作用。
2.1轻钢结构稳定性的设计
2.1.1轻钢结构稳定性介绍
如果轻钢结构的强度达不到或失稳等都会给结构造成破坏，但不能将强度同稳定的概念相互混淆，轻钢结构的强度指的是构件或单个构件在稳定状态下所承担的由荷载引起的最大内力或应力超出建筑材料承担的极限与否。换言之，轻钢结构的强度应力上的问题。钢材的屈服点是一个极限强度，是由稳定到变形的转折点，由于构件所受到的力是不稳定的，因此要找到一个相对稳定的平衡状态。尽量避免由于失稳或破坏引起的钢材强度过高，大多数构件的壁薄且截面较小，在受到压迫时在强度与稳定进行选取，往往选择满足稳定的要求，此时强度就很难发挥作用，以轴压柱为例，当失稳时，柱子就会产生侧向挠度，增大柱子附加的弯矩，此时相对较低强度的轴压便可以产生严重的破坏，此时失稳是柱子发生损坏的罪魁祸首，而不是由于强度不足造成的破坏，因此在设计时，要严格的区分强度与稳定的关系与界限，对已经发生破坏的原因要究其本质，在轻钢结构中按照有无平衡分叉可以分成两种：有平衡分叉和无平稳分叉，前者又可以称为是分支点失稳，即直杆轴心受压或平板中面受压时等的屈曲是属于这一类的；极值点的失稳又称为无平衡分岔失稳，具体来说值得是由于偏心受压构件的塑性发展发展到一定程度时所引起的失稳。另外，如果出现的是一种或一种以上的稳定问题，被叫做是跳跃失稳，具体来说是在丧失稳定平衡的状态下跳跃到另外一个相对稳定平衡状态的过程。
2.1.2轻钢结构稳定性设计要点及经验
首先要确保对轻钢结构的设计符合一般的原则和前提，在确保轻钢结构稳定性需求的前提下还需要满足以下条件：第一，在对轻钢结构进行布置时，还要对体系以及各组成部分的稳定性等站在整体的角度进行考虑。当前的轻钢结构大多是参照平面体系进行设计的，因此需要在设计中增加相应的支撑构件。在通常的设计中，往往会忽略多层或单层框架结构设计中的框架稳定分析，或仅仅只对框架柱进行简单的稳定计算，在设计中大多框架支柱杆件的稳定是由于假定参数或假设得出的，因此设计者在设计过程中要借助电子计算机技术或相关的建筑软件系统进行设计，最大限度的确保假设条件与实际条件相符，必要时可以将整个结构按照一定的标高进行分解。
对于受弯钢构件板件可以通过以下两种方式实现局部维稳的：第一，对板件的宽厚比进行限制，使其可以达到屈曲承载的极限，第二在构件整体达到失效屈曲后，再利用屈曲后的强度达到过接近构件的承载极限。除此以外，还可以通过对梁加设横向或纵向的劲肋，来解决屈曲后对梁的局部稳定工作，加劲肋可以依照《钢结构设计规范》中4.3的相关规定进行设置。
对轴心受压构件及压弯构件的局部稳定的开展，这也可以通过2 种常用的方式来实现，第一，对翼缘板自由外伸宽度同其厚度之比进行控制，第二对腹板计算高度同其厚度之比进行控制，比如说，受压构件时圆管截面的话，对其外径与壁厚之比进行控制时，其加肋可以参照《钢结构设计规范》中第5.4的相关规定来设置。
2.2轻钢结构保温隔热设计
轻钢结构材质具有很高的导热性能，导热系数大约为：50 w(m.℃)，当轻钢结构受热达100℃以上时，其抗拉强度将会急剧降低，可塑性增强；当受热温度达到250℃时，轻钢材质结构的抗拉性则会稍微提升，但可塑性却会降低，出现蓝脆现象；当受热温度达到500℃时，轻钢材质结构强度将会降到很低，轻钢结构出现坍塌。因此，在轻钢结构所处环境温度达到150℃左右，就必须做隔热防火设计。常用做法为：在轻钢结构外侧包耐火砖、混凝土或其他硬质防火板材；或根据《钢结构防火涂料技术规程》计算并刷涂防火材料。
2.3轻钢结构屋面设计
在很长一个时期内，我国轻钢结构厂房80%以上的都存在不同程度的漏水现象，漏水区域主要集中在压型板接口连接处，内天沟两侧檐沟及墙体连接部位。这样不仅会给建设方带来回款难问题，而且会给厂房使用方带来损失，此外还应当考虑地区差异，比如南方多雨时节与北方化冰时期可能采用同样的防水措施，这样便有产生漏水的可能。因此应不断改善轻钢结构屋面设计，以降低由于屋面设计缺陷带来的损失。具体设计方法有：
2.3.1搭接式侧向连接设计
搭接式侧向连接分为有密封胶槽和物密封胶槽两类。有密封胶槽的搭接处，要涂抹密封胶条，然后用螺钉进行固定。由于此种固定是外露连接方式，相对比较适用于彩色压型钢板。低波压型金属板在采用搭接式侧向连接时，连接件应保证有200-300mm的间距，这样便能确保板材的侧向搭接方向与施当地的风向一致。
2.3.2端部搭接处设计方案
图1 屋脊节点构造示意图
轻钢结构屋面板大多采用连续加工的制作方法，在条件允许的情况下，通常尽可能采用尺寸较长的轻钢板，这样不仅能够减少厂房屋面的接缝、又能有效降低屋面渗漏的出现，必要时也可以采用两块较短钢板拼接方式。钢板的搭接顺序要坚持从底部到顶部的顺序。如图1，屋脊节点构造示意图，压型钢板凹槽沿排水方向铺设，有利于排水，排水坡度应取1/10。
3.结束语
综上所述，应该加强轻钢结构的整体稳定性及局部稳定性，降低由于设计缺陷带来的起失，促进轻钢结构在应用领域的发展。同时，建筑轻钢结构行业是一个新型的行业，它是建筑和机械的混合新型行业，因此在建筑轻钢结构发展的过程中，要特别注意设计细节问题，综合设计、施工、技术、造价、施工、采购等多个环节，我们有理由相信在采取合理设计方案及细部节点构造处理等措施后，能够为我国轻钢结构厂房建设创造良好口碑及广阔前景与空间。
【参考文献】
[1]王聪.浅谈轻型门式刚架结构设计[J].江西化工.2013(01)
[2]张向阳.浅析轻钢结构厂房消防设计的几个问题[J].安防科技.2009(10)
[3]缪宏伟,裘盼盼,陈剑波.钢结构厂房实体模型的有限元模拟分析[J].考试周刊.2011(60)
