浅析轻钢结构建筑体系及其应用 轻钢结构体系

　　本文介绍了轻钢结构建筑的主要结构体系及其优点，并对目前的应用情况作了简述，提出了发展轻钢建筑的必要性。 　　 　　改革开放以来，随着我国钢建技术的不断成熟，质量的逐步稳定。轻钢结构在建筑中的应用越来越广泛，它是以轻型高效钢材和轻质高效隔热维护材料组装而成的，居住舒适，美观洁净、适用性能强的全装配低层和多层钢结构建筑。从轻钢结构建筑的研究资料上分析，其建筑物的重量与其它类住宅通用体系相比可减轻30%，特别是在地质承载力低和地震烈度较高的地区，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。因此，在我国土地资源匮乏而钢产量相对充裕的现实情况下，国家倡导轻钢结构住宅的建设是十分适宜的，轻钢结构建筑已成为继大跨钢结构建筑和高层钢结构建筑之后在我国发展最迅速的新型钢结构建筑体系。
　　
　　1.轻钢结构建筑的主要结构体系
　　1.1 轻钢龙骨结构体系
　　轻钢龙骨结构体系主要适用于中低层住宅或别墅，大致可分为两类：一类为以冷弯C型钢组成的龙骨体系，另一类为以小型热轧型钢组成的龙骨结构体系。轻钢龙骨体系一般由柱、梁、天龙骨、地龙骨及中间腰支撑通过配套扣件和加劲件用自攻螺钉连接而成。梁柱构件厚度在1～3mm，柱子间距为400～600mm。其主要受力机理为：柱子与上下龙骨及支撑或隔板组成受力墙壁，竖向力由楼面梁传至墙壁的大龙骨，再通过柱子传至基础。水平力由作为隔板的楼板传至受力墙壁再传至基础。由于在传力过程中，墙面板承受了一定的剪力，并提供了必要的刚度，故墙面板应满足一定的要求。楼板可采用楼面轻钢龙骨体系，上覆刨花板及楼面面层，下部设置石膏板吊顶，既可便于管线的穿行，又满足了隔声要求。
　　1.2纯框架体系
　　该体系在纵、横两个方向均为多层刚接框架，由轻钢梁、柱组成，结构相对简单，节点一般必须采用刚接连接。使用空间较大，但其抗侧移刚度较弱。为满足层间水平位移和总侧移的要求，构件的截面尺寸会较大，造成用钢量较大，不够经济。梁采用H型钢、箱形梁以及其它形式。
　　1.3框架―支撑体系
　　针对纯框架结构抗侧移刚度差的缺点，框架―支撑体系在纵、横两个方向适当部位沿柱高增设支撑体系。支撑常采用两种形式，一种是采用截面刚度较大的H形或箱形截面；另一种是采用轻型的槽钢、角钢或钢管截面。前者一般用于高度较高，抗侧移要求特别是抗震要求较高的多高层建筑，后者用于高度不是很高的低层建筑，一般住宅建筑主要是轻型支撑形式。框架梁一般采用热轧或高频焊接H型钢，可选用高宽比较大的截面，其抗弯承载力及刚度均较大；亦有采用冷弯薄壁型钢。柱子可以采用与纯框架结构类似的截面，也可以根据其受力特点，选择冷弯型钢组合断面等轻型构件。
　　1.4 错列桁架结构体系
　　错列桁架结构体系由美国麻省理工学院于20世纪60年代首先提出，在建筑布置上具有一定优越性，称作间隔析架体系，国内也有译为交错桁架的，其成功用于多个公寓及旅馆建筑中。该体系是由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合住宅、旅馆建筑各单元的灵活布置要求。
　　1.5框架一剪力墙体系
　　该体系是以楼梯间或其它适当部位（如分户墙）采用现浇钢筋混凝土剪力墙，作为结构主要抗侧力体系，框架部分主要承担竖向荷载。其优点是，钢筋混凝土剪力墙抗侧移刚度较强，可以减小钢柱的截面尺寸，降低用钢量：剪力墙的布置较为灵活，房间布置所受的限制较小，但应避免采用钢框架与单片混凝土剪力墙组成的混合结构。另外，也可采用预制混凝土剪力墙、薄壁钢板剪力墙或组合剪力墙。
　　1.6框架一核心筒体系
　　该体系常常是以卫生间(或楼、电梯间)组成四周封闭的现浇钢筋混凝土核心筒，与钢框架的混合结构受力体系。核心筒抗侧移刚度极强，主要承担水平荷载，钢框架主要承担竖向荷载，可以减小钢构件的截面尺寸。
　　
　　2. 轻钢结构建筑的优点
　　轻钢建筑一般指承受相对较小的外加荷载，采用较小的构件截面尺寸，结构自重较轻的钢结构。轻钢住宅结构是以经济型材构件，包括冷弯型钢，热轧或焊接H 型钢、T 型钢，焊接成无缝钢管及其组合构件作为住宅承重骨架，以轻型墙体材料作为围护结构所构成。轻型墙体材料有压型钢板及其组合板材、PC 板、蒸压轻质加气混凝土板(ALC 板) 及稻草板等重量轻，保温防火隔热性能好、防火效果佳的轻质材料。与传统的建筑结构相比，轻钢结构建筑的优点有：（1）建筑空间布置灵活，能满足不同住户对住宅的多种功能要求；（2）采用材料轻质高强、抗震性能好、安全性高；（3）可以实现住宅建设的工业化和产业化；（4）施工方便快捷，建设周期短；（5）符合国家环保和可持续发展的要求；（6）综合经济效益好。
　　
　　3.轻钢结构建筑的应用
　　在美国、日本、意大利、澳大利亚等国家和地区，早己把钢结构用于住宅，轻钢结构建筑则是一种常见的结构体系。在美国普通的低层民用住宅中，采用轻钢结构，特别是采用镀锌轻钢龙骨作为承重结构体系应用于住宅建造所占的比例，从20世纪90年代初的5%己发展到现在的25%左右，且技术己经成熟完善，例如典型的北美轻钢住宅。北美钢结构低层住宅是一种轻型钢骨结构体系，一般为4层以内，也可以建造6-7层的房屋。
　　我国轻钢结构住宅的研究和应用试用于20世纪90年代末，目前还处于研究和试点工程阶段。目前全国已进行了大量的试点项目，例如：上海现代房产实业有限公司建造了几万?低层和高层轻钢结构住宅试点工程；1999年新疆库尔勒建造了一幢8层错列桁架体系钢框架住宅楼；马鞍山钢铁公司建成了2层的轻钢试点工程，全部采用马钢生产的热轧H型钢；北京西三旗水电工程宿舍为6层H型钢-剪力墙结构体系，压型钢板组合楼面，自承重砌体外墙，钢筋混凝土独立基础加连系梁，防火为防火涂料加砂浆覆面；北京某综合办公楼为5层，局部6层，为轻钢结构，用钢量约55kg/?，按现行定额标准，其造价比钢筋混凝土结构方案略低；山东莱芜钢铁股份公司在莱芜钢城建造H型钢住宅样板小区等。
　　4.结语
　　通过对轻钢建筑结构体系的研究和应用表明，逐步开发轻钢建筑，不但可以加快国家和城市的发展速度，还能提高建筑质量和人们的居住水准，同时还促进了社会的可持续性发展，给社会带来了良好的经济效益，这也是发展轻钢结构建筑的重要意义。
　　
　　参考文献：
　　[1]王元清.轻钢房屋钢结构的设计与应用[J].建筑结构，1999(6).
　　[2]魏明钟.钢结构设计新规范应用讲评[M].北京.中国建筑工业出版社，1991.
　　[3]侯兆欣.我国住宅钢结构体系推广应用中的几个问题[J].施工技术，2000.7.
　　作者简介：赵聪，女，辽宁省鞍山市人，研究方向：钢结构节点设计及相关方面的研究。
　　
　　（作者单位：辽宁省大连市大连迈赫钢结构设计有限公司）

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