现代轻钢结构建筑及其在我国的应用

现代轻钢结构建筑及其在我国的应用

季柴干

江苏璟卓建筑科技有限公司

摘要：现代人对于自身的居住环境要求越来越高，在这种形势下，具有相当优势的轻钢结构建筑便应运而生。轻钢结构建筑与当前节能环保的理念相吻合，因此更加受到欢迎。它既具有传统建筑的优势，又因为“轻”的特质而避免了地震对建筑的稳定性造成影响，也兼具了建筑基础轻量化的优势。另一方面，在先进设计理念指导下，现代轻钢建筑减少了用钢量，对承重构件也进行了优化。

关键词：轻钢结构建筑；我国应用

1轻钢结构建筑优势概述

1.1结构性优越

轻量化赋予了轻钢结构更强的生命力，这一特点使钢结构的开间大，建筑布置上也就更加灵活，能够实现传统材料不能实现的功能，满足建筑的美观要求，与此同时，就如同上文所提到的，这一特点使轻钢结构建筑在地震灾害中具有绝对的安全优越性。另一方面，它的截面较小，占用建筑面积比较少，得房率就得到了提升，并且容易变更，更加能够适应设计者的变更要求。

1.2经济性能高

轻钢结构建筑自重低，基础造价也因此而大大降低，综合效益良好。它的施工速度快，能够将施工时间缩短40%以上，大大减少了劳动力，也使建筑能够更快地投入使用。另外，它的轻量化使轻钢结构材料运输方便，运输所产生的费用也就较低。综合以上几点，我们可以看出，轻钢结构建筑有更高的经济优势。

1.3符合“绿色、环保”概念

轻钢结构建筑的最大优势是与当前的“可持续发展”战略相吻合，材料大多数都可回收或可降解，后期建筑物拆除时，原本的材料都可以得到二次利用，这与传统材料相比，既节约成本，又保护环境。从另一角度来说，轻钢结构建筑在建造时所产生的环境污染也是大多可以避免的。轻钢结构建筑的建造过程更加标准化、专业化，中间产生的施工噪音、施工所占用的土地面积以及产生的垃圾等都较少。现代轻钢材料的绿色、环保与当下消费者的消费理念吻合，比起其他新型事物，就更容易被消费者接受。

2现代轻钢结构建筑的应用

2.1门式刚架钢结构体系

早在1999年时，门式刚架轻型房屋钢结构便有较广泛的应用，随后的时间里获得了良好的发展，是当前发展最快的一种新型轻钢结构。就门式刚架钢结构体系的特征来说，主承重结构是门式刚架，围护结构是压型钢板。在设计时，既允许腹板局部失稳，利用好腹板的屈曲后强度，也可以改变腹板的高度，刚架的梁柱可以做成变截面形式，能够很好地适应于结构弯矩内力的分布规律。当前阶段我国的门式刚架结构无论是在设计与制作还是安装方面，均积累了较多的成功经验，已经可以较广泛的应用至体育场馆、工业厂房、娱乐场所、储运设施这些方面。

当前典型的门式刚架结构体系由多种构件所组成，主要有墙面板、基础、墙梁、抗风柱、屋面板、主刚架、屋面支撑、檩条、柱间支撑。设计结构型式时可以有多种方案，既可以是高低跨、多脊、单脊、单跨，也可以是单坡、缓坡、平坡、多跨，甚至跨内可以设计单个或多个摇摆柱。刚架结构主要是采用焊接工字形实腹截面，板厚通常控制在16mm以下，因为腹板的高度与厚度均比较大，可以允许局部失稳，不过可以使用变截面构件改变腹板的高度，以此实现截面变化。在拼接刚架的梁柱节点和斜梁时，可以使用高强度螺栓端板，可以选择平齐式，也可以选择外伸式，相比之下，平齐式端板的连接刚度较小，所以应优先考虑使用外伸式端板连接方式，端板厚度应控制为20mm以上。如果施工地的风荷载较大，则要分析檩条及墙梁在特定作用下的稳定性，主要是分析评价在风吸力作用下的稳定性。屋面和柱间支撑可以使用由张紧的圆钢组成的柔性支承，若是厂房有吊车设施，则下柱支撑应该设计成刚性支承。除此之外，屋面板和墙板可以使用夹芯板、复合板，夹芯板与复合板既可以选择单层，也可以选择双层，若是要使用单层板，应该加保温层。总的来说，门式刚架是一种平面受力体系，适合应用在平面尺寸狭长、柱距在7～9m且跨度在18～36m的建筑中，所以广泛应用在现代化工业厂房建筑中。

2.2多层房屋钢结构体系

与钢筋混凝土结构相比，多层房屋钢结构体系的劳动强度更低，且施工速度更快，当前2～8层的公共建筑和居住建筑主要使用轻型钢框架结构。在框架柱和梁的使用中，当前主要是使用H型钢或圆钢管，有热轧或焊接两种形式，通常整个结构会使用到40～50kg/m2的用钢量，所产生的经济指标优于混凝土结构。总的来看，多层房屋钢结构体系在公共建筑中应用广泛，有学校、娱乐场所、医院、办公场所、工业厂房，也在商业建筑中有广泛的应用。

多层房屋钢结构体系的设计时，主要依托《轻型房屋钢结构设计规程》《钢结构设计规范》，典型有效的多层房屋钢结构体系由柱间支撑、墙梁、框架梁柱、压型钢板楼盖、墙面板、屋面支撑、楼层次梁、檩条、基础所组成，通常承重结构的柱距在6～12m，既可以按照空间框架设计，也可以按照平面框架设计。为了确保结构整体的稳定性，并减小侧向位移，应该结合实际情况布置柱间支撑。在楼层设计与施工时，可以使用预制板加现浇板叠合楼盖，也可以使用主次梁体系和压型钢板组合楼盖，要求主梁和柱间接触良好，主次梁之间应优先采用铰接方式。在连接楼板与钢梁间时，可以使用抗剪栓钉，这样可以大大提高梁体的承载能力与刚度，若是楼层梁要按照组合梁设计，则必须根据受力要求科学布置栓钉，若是不考虑组合作用，则布置栓钉等抗剪件时可以重点考虑构造要求。如果多层房屋钢结构建筑的屋面不上人，则可以使用压型钢板和檩条，内墙应该实现轻质隔断，外墙则应该使用其他轻质墙体结构，也可以使用压型钢板。总的来说，多层房屋钢结构体系未来的应用会更加广泛，尤其是会广泛应用在多层厂房及超市，所以有着很大的潜在市场。

2.3冷弯薄壁型钢结构体系

当前所使用的冷弯薄壁型钢由普通钢板或镀锌钢板冷弯处理而成，普通干干的厚度通常在0.5～3.5mm，形状有Z形、C性、方管，可以形成各种样式的折皱和卷边，通过拼成T形或I形，可以有效提高截面的承载能力与刚度。当前较广泛使用的冷弯薄壁型钢结构体系，主要是将冷弯薄壁型钢作为承重骨架的结构，既可以应用在多层住宅中，也可以应用在单层住宅中。

在当前所使用的冷弯薄壁型钢结构体系中，框架梁、柱通常使用I形截面或T形截面，多是由四C槽钢或双C槽钢组成。承重骨架多使用平面框架，为了保证整体稳定性，需要科学布置柱间支撑，楼层可以使用主次梁体系和组合楼盖，若是屋面不上人，则可以使用檩条和压型钢板。考虑到冷弯薄壁型钢结构体系的构件通常是较小的，所以构件之间均需要使用螺栓连接，施工现场多只需要使用小型起重设备即可，所以整体的施工较为快捷便利，非常适合应用在低层住宅建筑中。目前来看，一些镀锌冷弯薄壁型钢建筑通常安装时间可以控制在一个星期，具备较好的保温、温湿度、隔声性能，逐渐实现批量化商业生产。总的来说，虽然当前阶段冷弯薄壁型钢结构体系在我国获得了较好的发展，但无论是设计还是施工均存在些许不足，还需要进一步的研究，后续要在冷弯薄壁型钢结构技术的研究中大下功夫，掌握更多的技术要点，提高建筑物理性能。

3结语

当前所使用的门式刚架钢结构体系、多层房屋钢结构体系均有较好的应用优势，尤其是门式刚架轻型房屋钢结构的设计取得了较好的成果，这对于门式刚架钢结构体系的推广应用大有裨益，值得推广应用。轻钢结构建筑的应用优势是毋庸置疑的，针对当前现代轻钢结构建筑应用过程中所存在的问题，后续要进一步探讨和研究，以求掌握更多轻钢结构建筑的应用要点，确定注意事项，推进轻钢结构建筑的蓬勃发展。

参考文献

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