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摘要：这些年，建筑事业飞速发展，钢结构建筑在工业厂房中的应用愈加广泛。轻钢、重钢是钢结构的重要组成部分，但二者区分并非是字面意义，如轻钢并不是指质量较轻的钢材，因此不能以轻重作为划分。轻钢、重钢目前没有统一标准，而是通过施工单位重量、起吊重量区分轻钢和重钢。对于工业建筑设计来说，轻钢、重钢都是不可或缺的材料，科学的轻钢、重钢组合才能够确保工业建筑整体设计质量。
关键词：工业建筑;钢结构设计;轻钢和重钢;差异
引言
工业建筑采用轻钢、重钢主要是利用其生产、设计与施工等工艺环节呈现一体化，施工现场操作简便，材料成本低，无焊接作业，有利于缩短施工周期，提高建筑行业的经济效益。轻钢、重钢都具有较强的受力结构，无论是安装方面还是施工阶段均满足工业建筑的基本需求。
1工业建筑设计中轻钢和重钢的差异
根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》所规定门式刚架轻型房屋是：承重结构采用变截面或等截面实腹刚架，围护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层房屋，这里的轻型主要是指围护是用轻质材料。由此可见，轻钢与重钢之分不在结构本身的轻重，而在所承受的围护材料的轻重。
1.1轻型钢结构
轻型钢结构适用于承受低载荷的工业建筑领域，其相关技术和产品配置逐渐得到规范和普及，建筑围护结构通常采用镀锌板材料，具备较强的抗腐蚀性能和抗震效用，远远高于传统混凝土结构和砖混住宅区域;轻型钢结构单位面积重量很低，无论是空间设置还是人力需求等方面均满足于大多数地质环境的建筑要求。结构体系较为灵活，尤其是对于工业建筑的隔声、保温隔热、采光具有一定的适用性，同时发挥出轻型钢结构的高效节能、环保等可持续发展要求。（1）隔音效能。对于工业建筑来说，隔音效果是有效评估其建设环境的重要指标，尽量避免不明物体剧烈震动产生的噪声污染，轻型钢材料多采用中空玻璃装结构，能够在一定范围内产生良好的隔音效果;工业建筑墙体多采用轻型龙骨等材料来增强隔音效果;对于空气、雨水等不同来源产生的噪声，在建筑过程中需要采取适当的隔音措施。（2）保温隔热效能。在全面提倡高效节能标准中，轻型钢的优势在于具有通风、呼吸等功能，既保证了建筑内部形成可流动的空气对流，满足大型建筑的通风需求和散热要求，又能够有效改善室内空气湿热不均的现象。（3）采光效能。工业建筑对采光的要求很高，因此也对建筑用材提出了较高的筛选标准。室内建筑标准要尽量避免阴暗、潮湿的环境，这也充分说明了采光材料应当与其他建筑结构的耐久性相适应，即采用冷弯薄壁结构。轻型钢骨具有较强的抗腐蚀性能，能够降低钢板在使用过程中的锈蚀程度，从而增加轻型钢的使用寿命，搭配使用玻璃纤维聚酯或者聚碳酸酯等采光板可以提高其采光性能。
1.2重钢结构
我国以往的技术文件、规范标准中并没有提出明确的“重钢”概念，主要是为了轻钢和轻钢结构而衍生出的重钢概念。重钢更多是应用在大型厂房中，如冶金厂房、发电厂房、大型加工厂房等。由此可见，重钢是轻钢结构概念提出之后所衍生的概念，所以叫“普钢”更为合适。判定结构为重钢与轻钢结构目前没有一个统一的标准，一般来说有以下特点可以认为是重钢结构：
①厂房行车起吊重量不低于20t，且起吊数量不低于2台;②单位钢材用量为50kg/m2以上;③构件钢板厚度大于12mm，构件截面是型钢组合结构;④厂房檐高在12m以上;⑤结构开间在9m以上。
2轻钢和重钢在工业建筑结构设计中的应用
2.1结构形式
钢结构在工业建筑设计中的运用十分广泛，常见的结构形式主要有：一、门式刚架、排架。主要受力常用的高频焊接轻型H钢;维护结构多数是采用轻质压型钢板、夹芯板等。二、钢结构框架，其中包含有中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架。普通厂房涵盖范围更广，并且不仅仅采用轻钢，还包括多层高层钢框架、框支结构等。使用的型钢主要是热轧型钢，维护结构主要是砌体，和混凝土结构组合成钢混结构，如组合楼面、混凝土包钢柱、底层混凝土结构上架立钢结构等等。三、大跨度网架结构，多根杆件通过节点连结而成的空间结构，主要节点形式有十字板节点、焊接空心球节点及螺栓球节点等。每种钢结构的设计依据可以在《钢结构设计手冊》《钢结构设计标准》等相关规范中了解。
2.2设计分析
以某钢结构工业厂房为例，工业厂房跨度为30m、厂房高度8.3m，总面积为2000m2，设计全部采用钢板焊接成型，划分为四段施工，如果采用轻型H截面构件作为屋面梁，则要分为五个施工段，使用锚栓连接成一个整体。钢板焊接成型板材通常厚度为6mm，板材两侧是薄钢板、中间是泡沫板材，具有良好的隔热隔音特性，并且容易嵌套、运载轻便，在工业厂房中很常见，同时所设计的工业厂房不仅施工便捷，而且美观性好。如清洁车间设计可以选择这种板材。此外，在该工程厂房设计中，使用了PKPM作为门式钢架厂房建模，采用等截面焊接H型钢作为柱、变截面焊接H型钢为梁。前期所设计的梁结构为两端截面小、中间截面大，所以通过设计软件得出设计参数之后，且没有达到超限标准下，必须要严格控制变截面梁两端面积，两端面积大、中间面积小，使用相同的变截面型钢制作成两端大、中间小型钢时，必须要保证柱结构的稳定性、整体强度。本工业厂房柱规格为450×250×10×14mm焊接H型钢，梁为800×300×8×12mm焊接H型钢，设计风压为0.8MPa、跨度为30m、柱体高7.5m，采用5t轻型吊车、屋面坡度为1：10。该设计方案可以有效提门式刚架的安全性、稳定性，也可以降低钢材使用量，降低施工成本。此外，在设计当中需要先确定屋面梁高度，通常为跨度的10%～15%，大跨度梁由于需要承载较高的重量，所以必须要采用轻钢，降低屋面荷载，在连接处为了保持稳定性采用重钢，可以满足坡垂直荷载与风载要求，合理控制钢材用量，实现轻钢和重钢的灵活搭配。
2.3节点设计
在钢结构设计中，连接节点设计是一个重要的环节，节点必须具有足够的强度和刚度。在连接节点中，通常采用的型材有钢板、角钢、槽钢、圆钢管、方钢管等。对于高负荷的节点部位，建议选择重钢作为节点，起到支撑加固作用;低负荷节点部位可以选择轻钢，也可以选择重钢，以轻钢为主。这样节点设计更加灵活，该设计方案不仅节省钢材，还可以保证工业厂房钢结构稳定性。
结语
综上所述，重钢是轻钢概念提出之后所衍生的一种钢材种类，也是轻钢区别于“普钢”的一种方法，但二者之间并没有明显差异。如果考虑钢结构厂房稳定性、风载性，就必须要增加一定量的自重，增加钢材使用密度，此时结构用料就是重钢结构，但从整体设计上来看，绝大部分厂房只是局部用重钢结构，整体上依然是轻钢结构，所以说轻钢结构厂房中也会应用重钢，二者多数都是组合应用。
参考文献
[1]张钧.对工业建筑施工过程中安全隐患分析[J].科技风，2018（30）：112.
[2]袁梦雪.轻型钢在工业建筑结构设计中应用探究[J].建材与装饰，2018（40）：71-72.
[3]邢焕森.工业建筑结构设计的要点问题研究[J].山东工业技术，2018（10）：113.
[4]王海骄，王海燕.钢结构设计在房屋设计中的重要性与策略探讨[J].工程建设与设计，2019（22）：22-23.
[5]杨志军，郭智勇.钢结构桁架内力与选型分析[J].现代食品，2019（14）：14-18.
关键词：工业建筑;钢结构设计;轻钢和重钢;差异
引言
工业建筑采用轻钢、重钢主要是利用其生产、设计与施工等工艺环节呈现一体化，施工现场操作简便，材料成本低，无焊接作业，有利于缩短施工周期，提高建筑行业的经济效益。轻钢、重钢都具有较强的受力结构，无论是安装方面还是施工阶段均满足工业建筑的基本需求。
1工业建筑设计中轻钢和重钢的差异
根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》所规定门式刚架轻型房屋是：承重结构采用变截面或等截面实腹刚架，围护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层房屋，这里的轻型主要是指围护是用轻质材料。由此可见，轻钢与重钢之分不在结构本身的轻重，而在所承受的围护材料的轻重。
1.1轻型钢结构
轻型钢结构适用于承受低载荷的工业建筑领域，其相关技术和产品配置逐渐得到规范和普及，建筑围护结构通常采用镀锌板材料，具备较强的抗腐蚀性能和抗震效用，远远高于传统混凝土结构和砖混住宅区域;轻型钢结构单位面积重量很低，无论是空间设置还是人力需求等方面均满足于大多数地质环境的建筑要求。结构体系较为灵活，尤其是对于工业建筑的隔声、保温隔热、采光具有一定的适用性，同时发挥出轻型钢结构的高效节能、环保等可持续发展要求。（1）隔音效能。对于工业建筑来说，隔音效果是有效评估其建设环境的重要指标，尽量避免不明物体剧烈震动产生的噪声污染，轻型钢材料多采用中空玻璃装结构，能够在一定范围内产生良好的隔音效果;工业建筑墙体多采用轻型龙骨等材料来增强隔音效果;对于空气、雨水等不同来源产生的噪声，在建筑过程中需要采取适当的隔音措施。（2）保温隔热效能。在全面提倡高效节能标准中，轻型钢的优势在于具有通风、呼吸等功能，既保证了建筑内部形成可流动的空气对流，满足大型建筑的通风需求和散热要求，又能够有效改善室内空气湿热不均的现象。（3）采光效能。工业建筑对采光的要求很高，因此也对建筑用材提出了较高的筛选标准。室内建筑标准要尽量避免阴暗、潮湿的环境，这也充分说明了采光材料应当与其他建筑结构的耐久性相适应，即采用冷弯薄壁结构。轻型钢骨具有较强的抗腐蚀性能，能够降低钢板在使用过程中的锈蚀程度，从而增加轻型钢的使用寿命，搭配使用玻璃纤维聚酯或者聚碳酸酯等采光板可以提高其采光性能。
1.2重钢结构
我国以往的技术文件、规范标准中并没有提出明确的“重钢”概念，主要是为了轻钢和轻钢结构而衍生出的重钢概念。重钢更多是应用在大型厂房中，如冶金厂房、发电厂房、大型加工厂房等。由此可见，重钢是轻钢结构概念提出之后所衍生的概念，所以叫“普钢”更为合适。判定结构为重钢与轻钢结构目前没有一个统一的标准，一般来说有以下特点可以认为是重钢结构：
①厂房行车起吊重量不低于20t，且起吊数量不低于2台;②单位钢材用量为50kg/m2以上;③构件钢板厚度大于12mm，构件截面是型钢组合结构;④厂房檐高在12m以上;⑤结构开间在9m以上。
2轻钢和重钢在工业建筑结构设计中的应用
2.1结构形式
钢结构在工业建筑设计中的运用十分广泛，常见的结构形式主要有：一、门式刚架、排架。主要受力常用的高频焊接轻型H钢;维护结构多数是采用轻质压型钢板、夹芯板等。二、钢结构框架，其中包含有中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架。普通厂房涵盖范围更广，并且不仅仅采用轻钢，还包括多层高层钢框架、框支结构等。使用的型钢主要是热轧型钢，维护结构主要是砌体，和混凝土结构组合成钢混结构，如组合楼面、混凝土包钢柱、底层混凝土结构上架立钢结构等等。三、大跨度网架结构，多根杆件通过节点连结而成的空间结构，主要节点形式有十字板节点、焊接空心球节点及螺栓球节点等。每种钢结构的设计依据可以在《钢结构设计手冊》《钢结构设计标准》等相关规范中了解。
2.2设计分析
以某钢结构工业厂房为例，工业厂房跨度为30m、厂房高度8.3m，总面积为2000m2，设计全部采用钢板焊接成型，划分为四段施工，如果采用轻型H截面构件作为屋面梁，则要分为五个施工段，使用锚栓连接成一个整体。钢板焊接成型板材通常厚度为6mm，板材两侧是薄钢板、中间是泡沫板材，具有良好的隔热隔音特性，并且容易嵌套、运载轻便，在工业厂房中很常见，同时所设计的工业厂房不仅施工便捷，而且美观性好。如清洁车间设计可以选择这种板材。此外，在该工程厂房设计中，使用了PKPM作为门式钢架厂房建模，采用等截面焊接H型钢作为柱、变截面焊接H型钢为梁。前期所设计的梁结构为两端截面小、中间截面大，所以通过设计软件得出设计参数之后，且没有达到超限标准下，必须要严格控制变截面梁两端面积，两端面积大、中间面积小，使用相同的变截面型钢制作成两端大、中间小型钢时，必须要保证柱结构的稳定性、整体强度。本工业厂房柱规格为450×250×10×14mm焊接H型钢，梁为800×300×8×12mm焊接H型钢，设计风压为0.8MPa、跨度为30m、柱体高7.5m，采用5t轻型吊车、屋面坡度为1：10。该设计方案可以有效提门式刚架的安全性、稳定性，也可以降低钢材使用量，降低施工成本。此外，在设计当中需要先确定屋面梁高度，通常为跨度的10%～15%，大跨度梁由于需要承载较高的重量，所以必须要采用轻钢，降低屋面荷载，在连接处为了保持稳定性采用重钢，可以满足坡垂直荷载与风载要求，合理控制钢材用量，实现轻钢和重钢的灵活搭配。
2.3节点设计
在钢结构设计中，连接节点设计是一个重要的环节，节点必须具有足够的强度和刚度。在连接节点中，通常采用的型材有钢板、角钢、槽钢、圆钢管、方钢管等。对于高负荷的节点部位，建议选择重钢作为节点，起到支撑加固作用;低负荷节点部位可以选择轻钢，也可以选择重钢，以轻钢为主。这样节点设计更加灵活，该设计方案不仅节省钢材，还可以保证工业厂房钢结构稳定性。
结语
综上所述，重钢是轻钢概念提出之后所衍生的一种钢材种类，也是轻钢区别于“普钢”的一种方法，但二者之间并没有明显差异。如果考虑钢结构厂房稳定性、风载性，就必须要增加一定量的自重，增加钢材使用密度，此时结构用料就是重钢结构，但从整体设计上来看，绝大部分厂房只是局部用重钢结构，整体上依然是轻钢结构，所以说轻钢结构厂房中也会应用重钢，二者多数都是组合应用。
参考文献
[1]张钧.对工业建筑施工过程中安全隐患分析[J].科技风，2018（30）：112.
[2]袁梦雪.轻型钢在工业建筑结构设计中应用探究[J].建材与装饰，2018（40）：71-72.
[3]邢焕森.工业建筑结构设计的要点问题研究[J].山东工业技术，2018（10）：113.
[4]王海骄，王海燕.钢结构设计在房屋设计中的重要性与策略探讨[J].工程建设与设计，2019（22）：22-23.
[5]杨志军，郭智勇.钢结构桁架内力与选型分析[J].现代食品，2019（14）：14-18.