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【摘要】本文首先闡述了輕鋼與重鋼的相關含義，分別從鋼結構判定方法、輕鋼材料表現特點以及重鋼本身所具有的特點說明二者之間存在的差異性，并分析輕鋼與重鋼在建筑結構、設計特性以及節點設計中的實際運用，以期為后續鋼結構設計的有序進行提供參考。

【關鍵詞】工業建筑；結構設計；輕鋼；重鋼

0引言

現代化工業背景下，促使新型鋼結構得到大范圍普及，國家推行的裝配式建筑，鋼結構直接為裝配式建筑，主體建筑和維護系統都為裝配式建筑，間接加快了城市建設的步伐。在設計鋼結構時，可以將其細化為兩種類型即輕鋼、重鋼，二者之間的差異性并不在于其結構本身，但在對比時，也未制定出明確的界限，對此需重視對輕、重鋼差異性的分析，以此保證工業建筑結構整體質量。

1輕鋼與重鋼介紹

（1）輕鋼。根據《門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規程》（GB51022—2015）相關內容可以明確輕鋼的相關定義：實腹門式鋼架的承重結構為單跨或多跨形式，是一種輕鋼屋架（如圖1所示），也可以被視為鋼結構架，在制作輕型鋼結構時，可以應用輕鋼預制板結構。房屋高度不大于18m，房屋高寬比小于1，承重結構為單跨或多跨實腹門式剛架、具有輕型屋蓋、無橋式吊車或有起重量不大于20t的A1～A5工作級別橋式吊車或3t懸掛式起重機的單層鋼結構房屋。現階段，后一種制作方法的應用較少，預制板結構原理是在工業建筑鋼屋架的上方安裝預制板，但在實際建筑結構設計與應用中，上述提到的兩類結構一般會選用鋼柱作為結構支撐。一般來說，有關于預制板的厚度并沒有明確的說明與規定，設計為0.6～12cm即可。在輕型鋼結構實際使用期間，需先將已制作完成的預制板運輸至施工現場，嚴格按照要求與規范對預制板進行安裝，這一工序與混凝土現場澆筑不同。此外，工業建筑輕鋼屋架中所使用的彩鋼類型輕鋼結構，但通過分析現階段各工業建筑工程的施工現狀后可以看出，該類屋架結構跨度較大。

（2）重鋼。重型鋼結構與輕型鋼結構是相對的，在劃分界限方面并不清晰，一般來說，將厚度大于2.5cm的H型鋼柱板制成的鋼構件稱為重型鋼結構。但實際而言，輕、重型鋼并沒有確切分別，因此需結合工業建筑工程實際情況分析二者之間存在的差異及功能。

2工業建筑設計所用的輕鋼與重鋼的區別

（1）輕鋼重鋼判定標準。判定結構為輕鋼或重鋼時，并沒有統一的判定標準，在開展工業建筑工程設計與施工時，很多設計人員以及施工人員會根據自身多年的施工經驗判斷所選用的鋼結構，但其僅可以明確該建筑需應用到的鋼結構類型，對于二者之間的差異性無法給出準確的說明。因此，在判定輕鋼與重鋼時，需明確輕鋼材料的表現特點以及重鋼本身所具有的特點，以此為依據，判斷工業建筑工程中應用的鋼結構類型。同時，也可以利用施工時采集到的數據判斷結構類型，判定方法如下：①分析建筑施工期間每平方米所使用的鋼結構材料總量，若材料用量大于50kg/m2，則可以將其認定為重型鋼結構；②對施工現場單臺起吊車吊起的鋼結構重量進行判斷，若起吊重量不小于25t，便可以將其判定為重鋼；③將構件鋼板厚度作為判定依據，如果鋼板厚度大于1cm，則說明在該建筑工程施工中，使用的輕鋼結構較少，間接表明此工程選用的鋼結構為重鋼。此外，還可以依托于多項參數對輕鋼與重鋼進行判定，比如最大跨度、檐高、結構形式等（如表1所示），若使用的鋼結構為表1中所列舉的數值，則可以判定工程應用的鋼結構是輕鋼。事實上，不論是站在國家層面還是技術層面，均未使用過“重鋼”作為鋼結構的表達方法，但為了能夠將其與輕鋼結構區分開來，可以將重鋼稱為普鋼。因普鋼應用的范圍較廣，其中又包括多種類型的鋼結構，因輕鋼技術是以“輕”為特點對該類型鋼結構加以強調，并以此為依據，對一些具體事項進行相應的規定，但其涉獵的范圍僅限于單層門式框架。通常來說，開展工業建筑工程施工時，會采取輕鋼、重鋼交替的施工方法，對于電廠廠房、展覽中心等比較大型的建筑工程會使用重鋼，而對于輕鋼屋架中的彩鋼則為輕鋼結構。由此可見，輕鋼與重鋼之間的差異性并不體現在結構本身的重量，而是根據其所承受圍護材料的重量進行確定。

（2）輕鋼材料表現特點。在設計輕鋼結構時，因腹板屈曲后，鋼結構的強度也會隨之發生改變，因此需嚴格控制對加勁肋的設置，應用少量的鋼便可，若增加加勁肋的設置，便會增加鋼梁整體使用量，間接形成重鋼結構。通常來說，當吊車噸位不高于20t時，在鋼結構設計時會選擇輕型鋼結構，若超過限值，則應選擇重鋼展開建筑鋼結構的設計工作，因輕鋼在安全度方面無法達到相關要求。此外，開展工業建筑鋼結構施工時，涉及的分類較廣，比如電力輸送型、建筑類等，站在廣義的視角來看，鋼結構被認定為建筑類，如工業廠房、場館網架等。在工業建筑表現特點上，主要有輕型屋蓋、輕型外墻等，根據相關規定所提出的在不同抗震區域，不通過外墻單層實腹門式鋼架結構的均可以被歸類為輕型鋼結構。該類結構通常指鋼結構單位的重量，一般由輕型材料制成，在制作過程中，使用的構件截面厚度大于0.6cm，小于1.2cm，截面結構多數為H型。通過上述對輕型鋼材料以及鋼結構的分析可以看出，輕鋼是指達到相關規定及標準的實腹門式鋼架結構。此外，還可以依托于受力構件截面構成對輕鋼結構進行劃分，以此確定輕鋼的其他范疇，主要包括三種結構即由方管或圓管組成的結構、冷彎薄壁型鋼結構以及由上述所提到的各個構件共同組成的結構。

（3）重鋼對比輕鋼特點。相較于輕型鋼結構而言，重鋼結構獨有的特點主要體現在：①在同一工業建筑工程施工中，若使用總鋼材用量超過50kg/m2，則該建筑工程所使用的鋼結構被認定為重鋼結構；②開展項目施工期間，如果同時需要2臺或2臺以上的起吊車，且每臺車輛單次起吊重量高于20t時，便可以說明該建筑工程采用的是重型鋼結構；③運送至施工現場且在現場安裝過后的鋼板厚度不小于1.2cm，構件截面為型鋼組合結構時，則表示該結構為重型結構；④工業建筑項目現場搭建的廠房，檐高大于12m，可以將其認定為重鋼；⑤在結構開間方面，若開間大于900cm，則說明該工業建筑工程所使用的鋼結構為重型鋼結構，需要執行《鋼結構設計規范》（GB50017—2017）。

3工業建筑設計中輕鋼與重鋼的實際運用

某生產廠房規模為408.5m×84m，主廠房為4跨21m的鋼結構廠房，鋼柱間距設定為6m，縱向設置溫度收縮縫。廠房設計施工時，共安排2臺32t的起吊車，同時又引進1臺雙層吊車，其下方承重能力為20t，上方承重能力為32t，并在適當的區域安置2臺16t的吊車。

（1）建筑結構。采用框架體系設計廠房橫梁，縱向則用鋼柱進行支撐，設計框架結構時，邊柱設計成實腹工字型柱、中柱為格構柱、上段柱、屋面房梁為焊接工字型柱。利用角鋼對屋面進行支撐，同時設計適量的縱向支撐，在橫向水平支撐的共同作用下，提高廠房整體剛度。連接水平支撐與梁腹板，并將壓桿安置在適當的部位。

（2）設計特性。設計該廠房時，主要設計內容包括格構柱、分離柱，應用到的設備為下層為20t、下層為32t的雙層吊車。在對現場實際情況進行綜合考慮后，確定格構柱與分離柱共同施工的方案：結構柱在工程中所起到的作用是能夠承擔風荷載、屋面荷載等，分離柱的實際價值是支撐雙層吊車的下方吊車豎向荷載，促使其在力的作用下而分離。利用水平工字型柱將雙肢進行連接，以此提高框架內部整體穩定性，針對框架外部，則可以采用縱向交叉的方式，實現外部框架穩定性的進一步增強。此外，還可以計算框架內部的水平連接間距，其中外部長度為0.7H，H表示為獨立柱肢的高度，柱腳則使用直插式插入鋼混凝土杯口內。

（3）節點設計。設計單層廠房柱腳時，會使用大量的鋼材，而整體施工中，鋼材的用量占總柱重量的15%左右，因此，為了節省鋼材用量，減小施工難度，便采取插入式柱腳施工方式，將其插入鋼混凝土杯口中，嚴格按照相關標準確定柱腳的埋置深度，在柱底板合適的位置設置通氣孔。為了保證吊車梁與最初設計方案相符，便將上柱連接與水平連接板分別設置在相鄰兩個屋梁上，再使用螺栓將連接板與端部連接在一起。

4結語

隨著工業化以及建筑行業的不斷發展，促使建筑工程被大規模建設，鋼結構作為工業建筑中重要構成部分，需重視對鋼結構的設計。通過對比研究后發現，輕鋼與重鋼存在的差異性由其所圍護材料的重量而決定，但任何一種鋼結構，均可以為工業建筑工程整體質量與穩定性提供保障，達到增強建筑使用安全性的目的。

參考文獻

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作者:李述祥 單位:卓美雅（成都）項目管理有限公司