轻钢范文10篇

轻钢范文篇1

[关键词]轻钢厂房；光伏建筑一体化；加固设计；层间位移角

光伏建筑一体化是将光伏构件和传统建筑相结合，使其成为一种能自主发电供建筑使用的低能耗建筑，它的研究和发展有利于缓解建筑业发展中的环境问题。光伏与建筑的一体化设计研究可分为两种：一种是新建的光伏建筑一体化建筑，屋面自带光伏板，或者考虑了后续增加的光伏板荷载的影响；另一种是在既有的建筑屋面新增光伏板，但研究表明多层厂房增加光伏板以后，钢梁等结构构件承载力不满足要求[1]，一般需要对结构进行加固处理。第一种形式称为BIPV，第二种形式称为BAPV[2]。文章以某多层轻钢厂房为工程背景，采用PKPM软件对多层轻钢厂房加光伏荷载进行加固设计和抗震性能分析，从而为光伏建筑的设计和决策提供一些参考意见和建议。

1工程概况

某多层钢结构厂房，一层为框架，二层为轻型门式刚架。屋面坡度20∶1，跨度32m，宽度76m，柱距7.6m，钢框架柱总高为11.8m。由于发展新能源需要，在钢屋面新增了光伏屋面板。本工程抗震设防烈度为7度（0.1g），设计地震分组为第一组；地面粗糙度为B类，场地土类别为IV类。结构荷载如下：基本风压为0.45kN/m2；基本雪压为0.35kN/m2；2层楼面活荷载为5kN/m2；屋面静载为0.25kN/m2；主钢架活载为0.3kN/m2。厂房结构布置立面图和屋面檩条布置图见图1、图2，主要构件截面尺寸见表1。一般光伏屋面新增荷载取值在0.15kN/m2~0.25kN/m2之间，其组成包括：光伏组件自重、支架梁及连接件自重、配套设备（光伏接线箱、并网逆变器、储能装置等）。本工程中屋面光伏组件平铺于厂房顶，不考虑支架柱荷载。其中光伏组件自重：15kg/m2（多晶硅光伏组件，尺寸：1.45m×0.67m~1.95m×1.0m），铝合金支架连接件及配套设备约1.2kg/m2。综上分析，本工程根据实际计算取：0.162kN/m2。

2BAPV轻钢厂房计算模型

模型1层为钢框架，梁柱之间采用刚接。2层至屋面结构采用2跨门式钢架，钢梁与钢柱之间刚接，檩条、侧向支撑与主刚架之间的连接采用铰接。厂房结构的PKPM三维分析模型见图3。

3结构分析及加固设计方案

3.1结构分析

增加光伏后屋面静载由0.25kN/m2调整为0.412kN/m2，主钢架应力比简图见图4。主钢架及檩条的计算结果前后对比见表2（选取应力比最不利构件）。由上可知，根据增加光伏后计算结果，屋面梁及檩条承载力不满足要求，需进行加固设计。弹性层间位移角为θe=1/297<[θe]=1/250，满足规范要求；最大弹塑性层间位移角（2楼楼面处）为θp=1/44>[θp]=1/50，不满足规范要求，因此，结构的抗震能力需要进行加固提高。

3.2加固设计方案

钢梁平面内应力比超限，采用“粘贴钢板”的加固方法。本工程在应力比超限的钢梁上下翼缘各新增3mm的钢板，新增钢板与原结构钢梁采用结构胶粘贴连接。其中，上翼缘增加的钢板粘贴在翼缘内侧，下翼缘增加的钢板粘贴在翼缘外侧，见图5（a）。Z型檩条采用“增设型钢”加固的方法。上下翼缘板分别增设L40×3角钢，以增强原有檩条的上下翼缘板截面，新增角钢与原来的Z型檩条采用普通螺栓连接，见图5（b）。弹塑性层间位移角不满足，说明结构增加了屋面荷载后，承受的地震作用增大以至于原有的抗侧刚度不足，加固方法采用在1层纵向两边的跨中增设角钢柱间支撑（L80×6）。加柱间支撑后的PKPM模型，见图6。加固后的屋面静载变为0.442kN/m2（经计算，加固角钢及普通螺栓折算成面荷载为0.03kN/m2），加固后主钢架及檩条均满足规范要求，计算结果见表3（与加固前的应力比最不利构件对应）。加固后的厂房结构最大弹性层间位移角θe=1/475<[θe]=1/250，弹塑性层间位移角（2层楼面处）θp=1/71＜[θp]=1/50，均满足要求。

4弹塑性时程分析

本工程结构规则且总高度不大，但为了进一步验证分析结果及结构加固前后的抗侧能力，仍然对该厂房采用时程分析法进行了分析。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）中第5.1.2条规定[3]，采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3。选取地震波时主要考虑：地震动幅值、地震动持续时间和频谱特性[4]。文章选取地震波为TH001TG065_CAPEMENDOCINO4-25-1992FORTUNABLVD波（以下简称TH001TG065波）、TH018TG065_CHRISTCHURCHNEWZEALAND2-21-2011TPLC波（以下简称TH018TG065波）和一组RH1TG065人工波，这3条地震波均满足上述要求，加速度峰值在罕遇地震下为220mm/s2[5]。图7为输入的三条地震波的加速度曲线。罕遇地震作用下，主方向最大层间位移角曲线见图8。7度罕遇地震时，根据输入的3条地震波分析结果可见：（1）图8（a）所示，原结构在增加光伏荷载后且尚未加固前，最大层间位移角发生在1层顶，最大值θp=1/49>[θp]=1/50，不满足要求，同本文3.1节分析结论；（2）图8(b)所示，加固后厂房结构，最大层间位移角也是在1层顶，最大值θp=1/67＜[θp]=1/50，满足要求，同本文3.2节分析结论。由于本文仅是验证性分析，故只取3条波分析，若要获得更准确的结果，可以取更多的地震波进行分析。

5结论

文章对某2层BAPV轻钢厂房结构进行了分析和加固设计，加固后结构的承载力和抗震能力均满足规范要求。一般单层轻钢厂房屋面增加光伏荷载后，钢梁和檩条承载力不满足要求；而多层轻钢厂房除了关注钢梁和檩条外，还需关注抗震能力指标是否满足规范要求，并采取合理可行的方案进行加固。

参考文献

[1]张军，李晨，张苏俊.轻钢结构厂房超荷载后加固设计[J].建筑技术开发，2017(6):80-81.

[2]杨小攀.工业厂房光伏屋面一体化设计及结构抗震性能研究[D].成都：西南科技大学，2016.

[3]建筑抗震设计规范：GB50011—2010[S].北京:中国建筑工业出版社，2010.

[4]周枫桃.大跨度钢结构无站台柱雨棚静力分析和动力响应分析[D].成都:西南交通大学，2009.

轻钢范文篇2

关键词：钢结构

建筑比较

轻钢结构建筑的主要材料是钢结构框架辅以彩色金属压型钢板，由于其框架结构以门式刚架为主，因此，其建筑表现是以门式刚架为基础进行衍化。从总体上说，轻钢结构建筑以简捷明快的特点得到各界认可。按的情况，国内外企业所承建的建筑在建筑表现上其差距主要有以下三个方面：

（一）建筑设计理念上的差距

从本质上讲，轻钢结构的建筑设计仍然执行现行的各种建筑规范，与混凝土建筑没有本质的区别。但其建筑理念由于使用材料的特殊性，确有与混凝土不同的地方，进而使其建筑表现出多种差别。

1、建筑结构设计一体化

混凝土建筑的设计都是按着先建筑设计后结构设计的理念进行设计，而轻钢结构建筑由于其特殊的材料和先进的设计软件，得以使设计程序实现建筑结构一体化设计，即建筑设计完成与结构设计同时完成。目前，国外轻钢结构企业都是遵循这样一条理念，而国内的大多数企业仍执行混凝土建设设计的原则。建筑设计按混凝土建筑的设计方式进行设计，在结构设计的时候一方面很难完整地表现其建筑风格，另一方面也破坏了轻钢结构建筑特有的建筑特色。比如，轻钢结构可以实现大跨度，而混凝土结构很难实现。由于建筑设计工程师不了解这一情况，因此，其设计的建筑可能都是小跨度的建筑，这就有可能失去建设具有恢弘气势的大跨度建筑的机会。这主要由于目前国内众多设计院没有先进的设计软件的原因造成的。今后随着各种先进的钢结构设计软件的普及，这一会得到圆满的解决。

2、围护系统与主体结构设计一体化

在这方面我国企业的基本做法是，主体结构的设计、维护系统的设计分开来进行，而国外普遍的做法是统一进行设计，甚至有些企业仍然执行建筑模数制以保证建筑整体安装的精确度。比如，在两个立柱之间安装内墙板，按前者的做法，内墙板从左柱开始排板是高肋，到右柱都是高肋。实际上这表明按前者的做法不能保证安装的精确度，而后者能保证安装的精确度。

3、配件系统与整体建筑系统设计一体化

国外企业设计的建筑在安装时，基本保证安装结束的时候，地面上没有多余的配件，建筑上也没有缺少的配件。而国内多数企业的情况却是或者少配件，或者多配件。这是因为配件系统的设计与整个建筑系统的设计不统一的结果。而建筑表现也因此受到。当然，这里也有一个配件标准化的问题。

（二）建筑表现形式的差距

轻钢结构建筑的建筑表现主要有以下四个方面的特征，即规模、线条、色彩和变化。在这四个方面，我们都不同程度的存在差距。

1、建筑规模：国外企业设计的轻钢结构建筑在建筑规模的表现上，表现得相当出色，特别是一脊双玻或带女儿墙的大跨度轻钢结构建筑，具有恢弘的建筑气势。这种用建筑规模表现建筑风格的作品，出自国内企业之手的，目前还不多见。

2、金属压型钢板的线条：线条是表现轻钢结构建筑的风格最独特的特征，这种匀称的线条，或横或纵，使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感，与传统的混凝土建筑相比较形成极大的反差，体现了强烈的的气息。但国内企业建筑往往在不经意间破坏了这种线条，而使得建筑物整体形象呆板、呆滞。

墙面采光窗的不合理设置，是破坏这种线条的主要原因。如前所述，国内设计多是采用先建筑设计结构设计的方式。建筑设计时，为了考虑建筑采光，在墙面设置了大量的采光窗。这种采光窗虽然满足了采光的需要，但在建筑上却破坏了墙面的线条造型。其实，轻钢结构建筑，由于可以大量使用屋面采光板采光，从而减少墙面开窗的数量，这样就可以非常有效地既保证建筑采光又不破坏墙板的线条。

另外，墙板的线条在板型方面，我们也有差距，这也是线条造型的又一个重要因素。

3、建筑色彩：多种色彩的金属压型钢板使得轻钢结构建筑表现得丰富多彩，特别是大胆使用跳跃性色彩和冷色调，可以给人一种明显区别于传统建筑的耳目一新的感觉。色彩的表现包括两个部分，一部分是屋面、墙面板的色彩表现，另一部分是收边泛水等饰件的色彩表现。国内多选择白色、兰色、红色，很少选择褐色黑色、以及多种色彩组合。这既有群体审美意识的趋向，也有国内自己生产的板材色彩单调的问题，还有设计工程师建筑审美问题，更有业主主观武断的问题。

4、建筑变化：国外企业设计的规模较小的建筑在追求建筑风格方面，多借鉴小规模混凝土建筑的建筑风格，包括混凝土建筑的装修装饰表现。虽然规模小，但多富变化，使得小规模建筑表现出灵动的建筑风格。而国内企业，基本是方形建筑，确实缺少变化。

（三）建筑装饰表现的差距

轻钢结构建筑由于使用材料的原因，其装饰效果远比混凝土建筑丰富，这也是轻钢结构建筑更具表现力的主要原因之一轻钢结构建筑的装饰物一般具有双重功能的特点，既有使用功能，又有装饰功能。比如外天沟，它既是天沟有组织排水的功能，又是建筑屋檐重要的装饰物。其他如雨蓬、落水管、收边、泛水等，都是如此。

1、外天沟：国外的外天沟由于装饰功能的要求都设计有多种形式，而国内设计的基本就是一种直角形。

2、山墙檐口收边：因檐口收边必须与天沟一致，所以情况与外天沟相同。

3、落水管（含落水斗）：国外企业设计的落水管都是用较薄的彩板压型而成，表面有2－5毫米高的肋，断面呈方椭圆形，这种肋条既提高落水管的强度，又起到装饰效果的作用。多种色彩选择的细小肋条与墙板比相映成趣，尤其是雨蓬处的两个转弯的落水管优美的弧形变化，堪称轻钢结构建筑一道亮丽的风景线。而国内的落水管多数是PVC落水管，也有一部分采用方形彩板落水管，装饰效果不强。

4、门窗洞口收边：这是表现轻钢结构建筑装饰效果非常重要的因素，也是建筑表现差距较大之一。许多国内企业已经看到这一问题存在，正在不断地改进。这种差距表现在两个方面，一是加工工艺方面，一是收边造型方面。加工工艺方面，国外企业在收边的外侧，都做约5毫米的130度回转卷边，既提高收边的强度，使得收边安装后平挺，又使收边外侧彩板断口得以掩饰。而国内企业基本没有这道工序，所以，收边安装后既不平挺（收边起波浪），也不美观。在收边造型方面，国外各大企业都有各具特色的漂亮的收边造型，比如ABC（上海美建）、（巴特勒）METALLIC（马泰力克）、ZAMIL（科威特匝米尔）等，都有与别人不同的美观的收边造型，而国内企业基本是一种简单的槽形边，显得很单调。当然，收边的选择也有色彩的问题。

5、门窗：门窗既有重要的功能，也是重要装饰物。国外企业门窗是统一设计、标准样式、专业配套因此，门窗与整体建筑是统一的，不会出现因安装门窗而破坏建筑收边、结构的情况。而我们的情况却存在大量问题。门的问题：轻钢结构建筑门的方式主要有卷帘门、推拉门和平开门。国内企业门都是由门的制造商提供，由于没有统一设计、标准样式和专业配套，所以，往往在安装门的过程中，较大地破坏原建筑门洞口收边或结构，损坏整体建筑效果。窗的问题：目前国内设计的窗多为推拉窗。在窗的方面有三个问题：

一个是窗过大破坏了墙面的线条：

轻钢范文篇3

关键词：轻钢结构；轻钢结构住宅；发展前景

一、轻钢结构建筑及轻钢结构住宅发展现状

1.1轻钢结构建筑的发展现状

改革开放以来，中国的钢产量有了很大的提高，特别是从1997年以后，中国的钢产量突破1亿t，但中国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为3％左右，而在钢结构用钢量中，建筑钢结构用钢量又仅占10％，(大部分为工业车间、汽车展厅等)这与中国作为产钢大国的地位是很不相称的，为此，国家外经贸委会同冶金部制定了在建筑工程中推广使用钢结构的一系列政策措施，鼓励建筑工程采用钢结构形式，争取在2010年建筑钢结构的用量达到总钢产量的6％。

1.2轻钢结构住宅的发展现状

中国轻钢结构住宅起步很晚，只是改革开放后，从国外引进了一些低层和多层钢结构住宅，才使我们有了学习与借鉴的机会。1986年意大利钢铁公司和冶金部建筑研究总院合作，介绍了一种低层轻钢结构住宅建筑体系－Bsis，并在冶金部建筑研究总院院内建造一栋二层轻钢结构住宅样板房；1988年日本积水株式会社赠送上海同济大学两栋轻钢结构住宅(二层)，建在同济新村中；20世纪90年代个别国外公司为推广其产品在北京、上海等地建立多层轻钢结构办公、住宅楼。

大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。目前，在北京、天津、山东莱芜、安徽马鞍山、上海、广州和深圳等地开展低层、多层和高层钢结构住宅试点工程，目前已经建成几十万平方米，这说明了钢结构住宅的发展势头良好。

近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，中国钢结构发展十分迅速，轻钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。特别是在中国大中城市中，人多、土地资源少，而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下，较大范围应用钢结构住宅，这是中国生产力发展到一定阶段的必然产物，它是符合国家产业政策的推广项目。

二、轻钢结构住宅相比传统结构形式住宅的优势分析

2.1钢结构住宅结构上的优势

2.1.1能合理布置功能区间

利用钢材强度高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔、灵活方便，创造开放式住宅。而传统结构(砖混结构、砼结构)由于材料性质限制了空间布置的自由，如果开间过大，就会造成板厚、梁高、柱大，出现“肥梁胖柱”现象，不但影响美观，而且自重增大，增加造价，购房者在二次装饰时，经常由于自行改变墙体位置，增加隐患。

2.1.2轻钢结构住宅空间利用率高

在空间使用率上。钢结构的断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8％左右。在建筑风格上，钢结构建筑也更显灵活丰富，户内空间可多方案分割，可以满足不同用户的需求。

2.1.3自重轻、抗震性能好

相同建筑面积的建筑楼层，轻钢结构自重轻，根据比较，6层轻钢结构住宅的重量，仅相当于4层砖混结构住宅的重量。而且钢材具有延性，能比较好地消耗地震带来的能量，所以抗震性能好，结构安全度高。

2.2钢结构住宅经济性占优势

2.2.1施工方便、工期短

钢结构构件，可以实行工广化生产，现场安装。由于现场作业量小，对周围环境污染少，同时，施工机械化程度高，加快了施工速度。根据统计，同样面积建筑物，钢结构比砼结构工期可缩短1/3，而且可节省支模材料。

2.2.2综合造价低

由于自重轻，基础费用降低，总体用料减少，直接成本降低，建设工期短，间接费又可减少，所以综合造价低。

2.2.3符合住宅产业化和可持续发展的要求

轻钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工—体化，提高住宅产业化的水平。

另外，钢材报废后可实现100％废品再回收利用，所以称“钢结构建筑”为“绿色建筑”毫不为过，它是适应我们人类可持续发展战略的新型建筑形式。

三、轻钢结构住宅发展阻力(颈瓶)分析

3.1社会认可度

轻钢结构住宅的发展面临的首要问题是整个社会对这种新住宅体系的接受需要一个过程。轻钢结构住宅体系是在国外尤其是北美地区木结构住宅的基础上发展起来的，这两种体系虽然在国外已经十分成熟和完善，但是对于中国来说却完全是新东西。，因而各种困难几乎无处不在。中国的消费者由于长期以来住惯了砖混或钢筋混凝土结构的住宅，从慢慢开始接受到逐步喜欢轻钢结构住宅，也需要—个渐进的过程。

3.2发展轻钢结构住宅技术上还不够成熟

钢结构体系住宅成套技术，由于过去缺乏技术引导，市场需求没有达到产业化程度，因此，中国的相关产品功能性单一。工业化程度不高，产品质量还不能满足住宅产业化标准的要求。目前，该技术零散而不系统，技术水平及标准参差不齐，不配套，需进一步研究创新并进行整合。

此外，在建材和部品方面，目前建造轻钢结构试验工程所需材料许多要从国外运来，甚至有些由外商在中国大陆委托加工的部件，往往也只能到国外去采购，在国内市场上一时还找不到。这也制约了钢结构住宅的发展和推广。

3.3专业技术人才缺乏

在人员方面，由于国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均少涉及轻钢结构住宅体系，因此中国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少，而更加缺乏的是熟练技术工人，所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多少难度，但真正推行起来却往往缺乏得力的骨干。

3.4工程造价问题

目前，轻钢结构住宅在中国大陆的报价大约是同条件传统混凝土结构住宅的1.5倍左右，国内消费者近期还难以接受。然而这种价格在国外比起其他结构形式住宅的造价来说，却具有很强的竞争力，这也就是为什么轻钢结构住宅体系在国外能够蓬勃发展的原因。任何新技术的产生与发展都是与所处社会的技术经济背景相联系、相适应的，目前，美、日、欧等发达国家和地区，人均GDP约为中国的40～50倍，劳动力价格约为中国的20～30倍，因此，符合产业化生产方式的轻钢结构住宅在发达国家远比中国更易被市场接受。而中国由于科技和生产力发展水平较低，劳动力价格便宜，尽管轻钢结构住宅的性能和舒适度较高，但其对下传统建筑形式住宅的竞争优势反倒不够明娃，因而市场接受起来比较缓慢。

3.5缺乏有针对性的钢结构住宅规范及相应标准

中国的标准规范是针对儿十年来大量使用的结构体系编制的，轻钢结构住宅体系此前在中国属于技术空白，所以不能满足中国现行强制性规范的某些条文。例如中国建国以后建造的建筑物，多采用砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料，由此导致中国的《建筑设汁防火规范》在材料选用方面似乎较国外苛刻，轻钢结构住宅难以满足其要求。这种与国内规范不衔接的状况，使轻钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段，都会遇到数不尽的障碍与麻烦。

3.6钢结构住宅本身缺陷

钢结构防火能力差。经过防火处理的钢结构的耐火时间也只有2h～3h，远远逊色于砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。

3.7缺乏相适应的建筑管理模式

在建筑管理方面，中国现行的建筑管理模式与轻钢结构住宅这种工业化生产方式也不适应，中国加入WTO以后，国外许多住宅生产企业希望进入中国大陆市场，但是他们搞不清自己来到中国后应当申领什么资质，属于什么身份——设计单位?施工单位?集成商?还是制造商?

四、钢结构住宅发展前景展望

按发达国家的最低水平推算，中国钢结构用钢量至少有3600万t的发展空间。在近期内，国家将大力发展钢结构建筑，力争每年建筑钢结构用钢将占全国钢材总产量的3％以上，年均钢材消费量为350万t～400万t；到2015年，将再翻一番，全国建筑钢结构用钢材占钢材总产量的6％以上，由此可见，钢结构住宅市场前景十分广阔。

4.1适合建筑用的特种钢将不断涌现

随着中国钢铁企业冶炼技术的提高，为适应市场的需求，适合建筑用的特种钢必将不断地涌现，例如宝钢、武钢等钢铁企业成功开发的耐火耐候钢，它是通过合适的技术，使钢材含有特定的成分(如加钼等)，使钢材的表观结构及金相组织发生变化，从而使钢材本身生成所需的耐火性和耐候性，多种新型建筑用钢的出现将大力推动钢结构住宅的发展。

4.2国家将重点支持轻钢结构住宅的建设

轻钢结构住宅建设在中国才刚刚涉入，中国现在是一个产钢大国，年产量3亿多t，发展钢结构住宅有很大的潜力。20世纪90年代，国家建设部和国家经贸委一致通过，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为中国建筑业用钢的突破点，并正式列入国家重点技术创新项目。这一举措为中国的钢结构发展奠定了基础。如今，由于国家的宏观调控作用，房市出现了前所未有的低迷，在这个时机推出钢结构住宅，利用钢结构住宅的优势来吸引市民目光，刺激消费，增加市场的购买力，起着事半功倍的作用。

4.3钢结构住宅建筑技术将不断发展

随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合轻钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，轻钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一场深层次的革命。公务员之家

4.4发展轻钢结构住宅是中国住宅产业化的必由之路

住宅产业化是中国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动中国经济发展新的增长点。轻钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此轻钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着中国住宅产业的发展水平和前途。

轻钢范文篇4

关键词：多层民用住宅轻钢结构

1.轻钢住宅在我国的发展

我国轻型钢结构经过20多年的发展历史，虽然起步并不晚，主要由于经济与技术的原因使得多层轻钢住宅的发展受到制约。国内最早出现的轻钢结构住宅是94年11月建于上海浦东北蔡的8层钢结构住宅，采用冷弯成型的矩形钢管混凝土柱和U型冷弯型钢组合梁组成框架。其特点是采用稻草板作外墙和楼板的组件，单位面积用钢量34kg/m2。

天津经济开发区太平村是我国住宅产业化的探索基地之一，来自中国，日本，美国，加拿大等15个国家和地区的95名参展商展示了各自的产品，其中钢结构住宅均采用框架结构。楼板及墙体、屋顶均采用复合结构，工厂预制，现场安装，缩短了施工工期。

长沙远大集团建造的8层钢结构公寓，称之为集成化建筑。该建筑装有中央空调一体化机组，整体浴室，“五表”远传系统等现代化设备。室内设计考究，体现了钢结构住宅的风格和质量，表明了钢结构住宅的良好发展前景。表1为若干轻钢住宅经济技术指标。

当前，国家将住宅产业作为国民经济新的经济增长点。为居民提供高质量的符合市场需求的商品化住宅成为必然趋势。国家鼓励发展

表1轻钢住宅经济技术指标

工程名称马钢住宅试验楼北京西三旗水电工程宿舍涿州中铁紫荆关钢结构公司试验楼保定太行集团轻钢住宅示范楼

结构体系12层框架－支撑体系6层框剪体系6层钢框架－砼核心筒体系空间框架结构

结构型式热轧H型钢H型钢，压型钢板组合楼板焊接工型梁柱H形柱，工形梁

用钢量(kN/m2)52634652

单位造价（元）110011001200900

“新型建筑体系”，已将其列入优先发展的高新技术领域中。国务院1999年颁发的72号文件

提出要发展钢结构住宅产业，在沿海大城市限期停止使用粘土砖。建设部标准定额研究司正在编制与修改与多层钢结构房屋密切相关的技术规程。建设部科技司在今年上半年分别召开了“钢结构住宅产业化技术导则编制研讨会”和“钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题立项评审会”。通过了18个包括钢结构住宅建筑体系及其关键和试点工程的立项。国家政策为钢结构住宅开发创造了条件，钢结构产业化住宅有望在最近取得突破性进展。

2.多层轻钢住宅的优势

过去我国大量开发的是以小开间砖混结构为主的住宅。这种住宅体系由于使用实心粘土砖，浪费土地资源，建筑物自重大，对抗震不利。另一方面，由于结构体系自身的限制，住宅平面布局多为封闭式的小开间，不能适应不断变化的居住模式的要求。与传统住宅相比，多层轻钢住宅具有明显的特点与优势，日益受到重视。

(1)自重轻，抗震性能好。采用高效轻型薄壁型材，构件截面特性优良，相对承载力高，受力性能良好，整体刚度大，抗震性能好，可以大量节约材料，减轻结构重量，降低基础，运输和安装费用。因此，对地震区，地质条件差和运输不便的地区，其优越性更为明显。

(2)外形美观，建筑造型简洁，丰富，构件截面尺寸小，净使用面积增加。钢材强度高，可以提供较大的柱网布置；当考虑楼板的组合作用，使用组合梁或扁梁时，可以增加净高。这种开放式住宅既为建筑师提供设计的回旋余地，又为住户提供了灵活分隔室内空间的可能。

(3)供货迅速，安装方便，可以比混凝土结构至少缩短一半工期。在当前贷款利率高的金融形式下，早投产，早回收投资，这对于降低工程总造价，增加投资效益幅度是十分重要的。

(4)干法施工，装备化程度高，建设快速，高效，质量有保证。

(5)轻钢结构在生产和使用的过程中能源与原材料消耗低，建筑垃圾少，粉尘少，噪音低，具有很高的可重复使用性和可循环性，因此是一种绿色环保结构。

3.多层轻钢住宅的体系与结构特点

3.1抗侧力结构体系

主要应用于多层轻钢住宅的体系可分为：纯钢框架体系，框架－支撑体系，钢框架－混凝土剪力墙体系，周围抗侧力体系等。

(1)纯框架体系常用于4～8层住宅。它主要由宽翼缘的H型或箱形柱和工字型梁组成，亦可采用热轧H型钢。这种体系具有较为灵活的空间布局，但侧向刚度较弱。相对于框架－支撑体系，用钢量较大。纯框架体系多采用双向刚接，这样可以加大结构自身的侧移刚度，减少抗侧移构件内力，加强耗能机制，提高建筑物的延性。但节点形式较为复杂。由于建筑美观的要求，端板连接不宜于多层轻钢住宅。

(2)框架－支撑体系主要由焊接工字型梁柱组成。多数情况下，这种体系为横向承重。梁柱节点在横向上，为刚接；纵向为铰接。因此，结构在纵向相当于排架，抗侧移刚度很低，需设置侧向支撑抵抗水平荷载，限制结构的水平变形。支撑可用槽钢，角钢或圆钢杆，具体形式可结合建筑立面或门窗洞口需要采用单斜杆、X型、K型或偏心支撑。单斜杆简单明快，但必须设置两组不同倾斜支撑，以保证结构在两个方向具有同样抗侧力能力。X型支撑具有很好的侧向刚度，但是交叉点处的细部构造比较复杂。偏心支撑具有非常好的抗震耗能效果。它的工作原理是：在中、小地震作用下，支撑提供主要的抗侧力刚度，与中心支撑相似；在大地震作用下，保证支撑不发生受压屈曲，而让耗能梁段屈服消耗能量。它是专为抗震设计提供的支撑形式。

(3)框架－钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。用钢筋混凝土剪力墙部分或全部代替钢支撑，就形成了框架－钢筋混凝土剪力墙（筒）体系。它适用于小高层住宅。一般将楼梯或电梯间设计成钢筋混凝土墙（筒）。这样即有效的加强了建筑物的侧向刚度，又解决了楼梯间的防火问题。如果结构刚心偏移过大，出现扭转的问题，可在适当部位设置钢支撑。

(4)周围抗侧力体系。这种体系在欧美国家的商业和民用建筑中十分流行。它的特点是刚架柱强轴与其相交的建筑轴线垂直，形成外筒，抵抗水平荷载，将之传递到基础。它适用于建筑外型接近于正方型的结构。可以将这种思路应用到框架－支撑体系中。把纵向的支撑去掉，将原有位置的刚架柱扭转90度，梁柱由铰接变为刚接。这样，刚架柱同时起到抗风柱与竖向支撑的作用。

对于多层轻钢民用住宅体系的选择，不必拘泥于某一种特定的体系。可以根据建筑平面设计的要求，灵活处理，综合使用不同的抗侧力体系。

3.2楼面屋盖结构

楼面和屋盖必须有足够的强度，刚度和稳定性，同时应当尽量减少楼板厚度，增加室内净高。压型钢板－混凝土组合楼盖是目前应用较为广泛的形式。它具有施工速度快，平面刚度大，增加房屋净高的优点。具体做法是在钢梁上铺设压型钢板，再现浇100～150mm混凝土。在钢梁上焊接足够的剪力连接件，使钢梁与混凝土协同工作构成组合楼盖。这种做法耗钢量较大，且需防火处理。可以用预应力钢筋混凝土薄板取代压型钢板。此外，预应力圆孔板、迭合板、组合扁梁也是常用形式。

3.3墙体结构

各种轻质墙体材料以其良好的保温、隔热、隔声性能受到开发商的青睐。目前，墙体主要分为自承重式和非自承重式。自承重墙体主要包括用于护结构的加气混凝土块、太空板、轻钢龙骨加强板等，以及用于内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外挂的非自承重式墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。采用非自承重式墙体材料，需设置墙梁用以悬挂护结构。门窗洞口上下要布置。墙梁多采用C或Z型冷弯薄壁型钢，尺寸取决于跨度（刚架间距）和墙距（板跨）。

3.4多层轻钢住宅的防火

钢材属于不耐火材料，温度为400°C时，钢材的屈服强度将降为常温的一半，温度达到600°C时，钢材基本丧失全部强度和刚度。所以，钢结构不仅要进行结构的抗火设计，还要采用防火措施保护。目前常用的防火措施有以下四种方法(1)防火涂料法。将具有一定厚度的防火涂料直接喷在钢结构构件上。防火涂料主要两类：涂层8～50mm，粒状表面，密度较小，耐火极限1～3h的为厚涂型防火隔热材料；涂层3～7mm，遇火膨胀增厚，耐火极限0.15～2h的为薄涂型防火隔热材料。喷涂法造价较低，操作简便，施工速度快，但是构件表面不平整，影响美观。（2）隔离法。将防火材料或防火砖沿构件的，将构件包裹，与外界隔离。这种方法美观，无污染，但施工速度较慢，适用于外露的构件。（3）实心包裹法。将钢构件浇注到混凝土中。（4）膨胀漆覆盖法。将具有一定厚度的膨胀漆喷涂、抹、刷在经过处理的构件表面。抗火极限最高达2h。覆盖法施工容易，但不适用于潮湿的环境，仅适用于干燥的室内。

4.工程实例

4.1工程背景介绍

某示范楼建筑面积4665m2，5层纯钢框架结构，长67m，宽13.5m，层高3m。焊接工字形梁，纵横双向刚接H形柱。楼面活荷载为2.0kN/m2，屋面活荷载0.3kN/m2，轻型屋面恒荷载0.3kN/m2；基本风压0.25kN/m2；设计地震烈度为7度，Ⅱ类场地。屋面为冷弯薄壁C型檩条铺双层镀锌压型钢板夹100mm厚保温棉屋面系统，外墙采用200mm厚陶粒混凝土空心砌体墙，分户墙为180mm厚菱镁土板，户内隔墙为90mm厚菱镁土板。条型基础,柱与基础为刚接。

示范楼共有四个居住单元，两种建筑平面布置形式，建筑面积分别为143M2，102M2。一单元为大两室两厅，二、三、四单元为小两室两厅。一单元的大客厅使用了组合扁梁，从而实现了梁与楼盖的一体化，减少了结构层高。对于正常极限状态下的组合扁梁，将钢和混凝土两种材料组成的组合梁截面换算成同一种材料的截面，再按照弹性理论计算。为了楼板的放置，扁梁的下翼缘一般较宽，需验算施工时产生的偏心荷载。为了减少设计工作量，通常把扭矩简化为已对大小相等、方向相反的力分别作用于扁梁的上下翼缘。详细分析方法见文献。

4.2计算方法与基本要求

对于多层轻钢住宅，尽管采用单向板，但由于纵横向均有墙体荷载分布，宜采用三维空间计算模型。本工程采用的是普通楼板，不考虑楼盖对钢架梁刚度增大的作用，忽略楼板的空间联系作用，空间模型为纯框架结构。计算分析是采用有限元分析软件ANSYS完成。在结构计算中采用三维梁单元，质量单元计算结构自振周期以及静力分析。

相对于工业建筑而言，多层民用建筑的荷载工况简单明了。主要考虑以下三种工况：

工况一：1.2×恒载标准值＋1.4×活荷载标准值

工况二：1.2×恒载标准值＋0.85×1.4×（风荷载＋活荷载）标准值

工况三：1.2×重力代表值＋1.3×水平地震作用标准值

对于多层轻钢住宅地震荷载计算，由于楼层较低，结构布置对称，采用底部剪力法就可满足要求。

多层轻钢住宅侧向位移具体要求如下:

(1)在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比不宜大于1/500。

(2)层间相对位移与层高之比不宜大于1/400。

(3)在常遇地震作用下，层间侧移不超过楼层高度1/250。

对于多层轻钢住宅,还要满足刚架柱构件稳定性与钢框架的整体稳定性要求。

表2两种方案（空间模型）比较

柱截面（mm）柱用钢量(t)单位用量（kg/m2）纵向主自振周期(s)地震作用下纵向最大层间位移横向主自振周期（s）地震作用下横向最大层间位移(mm)

方案一300x300x12x892.9151.961.6571/4261.2321/633

方案二300x300x10x10114.5557.461.1401/7001.2311/632

方案比较节省19％节省9.6％基本相同

4.3计算分析

由于活荷载与基本风压较小，所以工况三为控制工况。计算设计时将两种方案进行了比较，不改变刚架梁的截面形式，只对刚架柱进行改动。方案一，刚架柱为工字形；方案二，刚架柱为箱形。表2给出两种方案空间模型的主要计算结果，可得到以下结论：

(1)两种方案的刚架柱在强轴方向惯性矩相同，即在横向结构的刚度相同，因此横向主自振周期以及地震作用下横向最大层间位移基本一致。

(2)本工程长宽比5，纵横双向刚接，因此对于方案一，当横向侧向刚度满足要求时，纵向刚度也能达到要求。

(3)在满足规范要求的前提下，方案一节约钢材用量，单位面积用钢量减少约10％，经济性好。因此，在设计中选择了工字形刚架柱。表3示范楼主要构件尺寸及其用钢量。但是由于轻钢体系刚架柱的腹板很薄，为了防止局部失稳引起的结构失效，刚架柱宜在纵向梁柱刚接处做成局部箱形柱。

表3示范楼主要构件尺寸及其用钢量

截面尺寸（mm）用钢量(t)比例（％）

刚架柱（GJZ）I300x300x12x892.9138.3

刚架梁（GJL）I400x180x8x678.5238.4

扁梁（BL）I280x140x16x10x21010.864.48

次梁1（CL1）I300x180x8x69.143.77

屋面梁I300x160x8x610.564.36

其它4.04016.7

轻钢范文篇5

关键词：轻钢结构科技特点蒙皮效应

一、引言

自进入20世纪90年代以来，我国钢结构建筑的发展十分迅速，特别是一些代表城市标志性高层建筑的建成，为钢结构在我国的发展揭开了新的一页。如世界第三高的上海88层、高420m的金茂大厦业已竣工，现已投入运营。据称世界第一高度的上海浦东环球金融中心，95层高460m，建筑面积为31万m2，现正在加紧建设中。由外商投资的大连总统大厦，正在加紧筹建之中，共95层，据称建成后其高度将名列世界前茅。

轻钢结构的发展则更是如火如荼，特别在工业厂房的建设中则更为迅猛。从钢结构制造加施工企业数量的大幅增长就可窥见一斑，如上海市的钢结构制造和施工单位已由原来的几十家一下子发展到现在的400多家，单上海的宝钢地区就有近百家的钢结构制造厂。大好形势下，如何因势利导，抓好设计和施工质量，这是当前一个十分迫切的问题。本文拟就轻钢结构的优点、材料选择和设计中的注意点、塑性设计及腹板屈曲后强度的利用和蒙皮效应等作一概略介绍，利于读者对轻钢结构有一个比较全面的了解。

二、轻钢结问及其适用范围

所谓轻钢结构通常是指由下列钢材所构成的结构：①冷弯薄壁型钢结构；②热轧轻型钢结构；③焊接或高频焊接轻型钢结构；④轻型钢管结构；⑤板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。

1．适用范围

根据我国目前情况来看，这种结构由于其用度广、优势明显，已大量应用于单层工业厂房、多层工业厂房、办公楼以及高层建筑中的非承重构件等。对单层工业厂房而言，通常以H型钢，采用焊接连接作为梁柱，以C形或Z形轻钢板作檩条，屋盖系统或楼面系统用压型彩色钢板作面层，上面可浇混凝土，压型钢板既可作为钢筋，必要时也可以再配钢筋。墙面围护也可采用单层或夹层压型钢板，夹层板内部可充填各种保温层。

2．主要优点

⑴施工周期短：轻钢结构的最大优点是所有构件均可以由工厂制作现场拼接安装，对一般规模较小的工业厂房仅需45d至2个月，而若采用钢筋混凝土建筑则要8～12个月左右。

⑵综合经济效益好：由于施工周期短，可以提前投入使用，提前获取投资效益；更由于采用色彩鲜艳的彩色压型钢板，美观华丽，改善了周边环境的动态感；因为建筑物本身的自重轻，一般情况下不需要做桩基，可以节省投资；由于采用了聚苯已烯泡沫夹心板或单板加保温棉等措施后，使保温、隔热和隔章等效果良好。彩色钢板是以镀锌为基板又用硅酮作为表面，经两除两烘加工而成，耐久性也较好，根据目前我国的市场价格，轻钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结构，当厂房的跨度越大时，其优势更为明显，这也是它赖以竞争的一大优势。

⑶抗震性能好：由于钢结构属于柔性结构、自重轻，因而能有效地降低地震响应及灾害影响程度，极有利于抗震。我国是一个多地震区国家，在地震区建筑中应多多推广应用钢结构，必可大大减少地震灾害和人员伤亡。唐山地震的惨痛教训应予记起。目前，天津市已正式启动轻钢结构住宅。

⑷宜于拆卸搬迁：一旦业主对所造厂址不满意或外界环境发生意想不到的变化，则整个建筑可在很短时间内拆迁，损失极小，而所有这些是钢筋混凝土建筑所无法具备的。

正是由于轻钢结构的诸多优点，而且随着近年来防火、防腐新产品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构抗腐蚀性差的缺点，使得它在工业厂房以及民用设施中获得了广泛的应用。

三、材料选择和设计中的注意事项

轻钢结构作为普通钢结构的衍生结构，其基本计算理论和后者基本相同。详细情况可参见上海市标准DBJ08-68-97《轻钢结构设计规程》和中国工程建设标准化协会标准CECS102：98《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》，这里仅着重强调几点：

⑴在用材上应优先采用“H”形钢，它受力合理，拼接方便，加工容易。对于承重结构宜用Q235钢和低合金钢中的16Mn、15MnV或15MnV钢，但需注意Q235-A钢的含碳量不作为交货条件，可焊性无保证，故不宜采用作焊接结构。对于板厚大于25mm的梁翼缘与柱，现场焊接的梁柱节点不宜用Q235-B.F，应尽量选用Q235-B或Q235-B.b，对于特别重要结构宜选用Q235-C或Q235-D。

⑵对厚度为17～40mm的Q235钢的设计指标比现行GBJ17-88《钢结构设计规范》中的规定值提高5Mpa（上海标准），焊缝强度也作了相应调整。

⑶考虑了技术进步因素，将主要受力构件的壁厚调小了，即在现行GBJ18-97《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中的主要受力构件的壁厚不小于2mm调整为不小1.5mm，框架梁柱构件不小于3mm。

⑷在风荷载作用下，门式刚架的侧移按GBJ18-87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》规定为柱顶高度的1/150。但在这2个规程中均作了细化规定并作相应调整，但具体数值不尽相同。设计者在使用时宜予以注意。

⑸在设计刚架、屋架和檩条等时，应考虑由风吸力作用所引起构件内力变化的不利影响。此时永久荷载分项系数取为1.0。这一规定主要是考虑到当设计的刚架、屋架、檩条在屋面材料较轻的情况下；若受风吸力作用，构件内力将会变号，会出现拉杆变为压杆的情况。在内力变号时永久荷载起减载作用，叵合肥市将永久荷载分项系数取为1.2，则会造成结构可靠度的降低，导致不安全因素。

四、结构或构件的塑性设计及腹板屈曲后强度

轻钢结构允许采用塑性设计，但仅适用于不直接承受动力荷载的固端梁、连续梁以及由实腹构件组成的单层和2层框架结构。采用塑性设计的结构或构件，按承载能力极限状态设计时，应采用荷载的设计值，考虑构件截面内塑性的发展及由此引起的内力重分布，用考虑P-△效应的塑性铰理论或简单的塑性铰理论进行内力分析。按塑性设计时，钢材和连接的强度设计值应按规程的有关条款规定的数值乘以折减系数0.9。塑性设计截面板件的宽厚比也应符合有关规定。

门式框架上“工”字形截面构件的腹板允许考虑屈曲后程度，下面我们试通过单向受压四边简支扳回曲后的中面应力分布情况来说明为什么板屈曲后仍能继续承载，且承载力还能显著提高。板屈曲后只要板的四边保持直线，则载荷边的压应力分布为非无均匀分布，两边应力较高，中间应力较低；非载荷边产生垂直于边线的应力，其中部为拉应力。由于拉应力的作用限制了板屈曲变形的发展，提高了板的刚度，因而板屈曲后仍能继续承载。卡门最先提出了有效宽度的概念，即将板件受压边马鞍形应力分布图用二块等效的应力图形代替L等效应力图形的应力水平为fyc于是有

Pu=fybet

Pu=∫σ(x)dx

式中：Pu为板的极限承载力；fy为钢材的屈服强度；be为有效截面宽度；t为板件的厚度。

当Pu通过理论分析和实验确定后，就可用有效宽度来表达受压板件屈曲后极限强度，并进而采用有效截面来考虑板件局部屈曲的影响。利用板面屈曲后的强度进行结构设计最早见于飞机结构中，因为飞机结构设计是在保证一定可靠度的前提下以减轻结构重量为目标。在普通房屋建筑钢结构设计中一般不允许板件产生局部失稳。而冷弯薄壁型钢，其特点之一就是壁薄，壁厚不大于6mm，以极少的材料加工成为宽展的截面，以提高构件的截面刚度和整体稳定承载力，为此，不得不突破钢结构设计规范（GBJ17-88）中对板件宽厚比限值的规定，允许板件产生局部失稳，进而利用屈曲后强度的提高。

轻钢结构门式刚架是主要的承重结构，一般是采用实腹型变截面的柱和梁组成。门式刚架的形成可以单坡、双坡和多坡，多跨建筑的中间柱多采用较接的摇摆柱。门式刚架工字截面钢构件中腹板以受剪为主，抗弯作用不如翼缘有效，增大腹板的高度，可使翼缘抗弯能力发挥得更为充分。但是，在增大腹板高度的同时，如果厚度增之过大，则腹板耗钢量太多，也是不经济的。因此，先进的设计方法是采用高而薄的腹板，而是还有相当可观的屈曲后强度可以利用。在主要为均布荷载起控制作用的结构中，在允冲击、疲劳、振动等荷载的条件下，可充分利用结构受力板件的屈曲有效截面来分析压弯杆件腹板的稳定性，从而使其腹极高厚比限值可以大幅度提高。根据天津大学所作的试验证明，当荷载超过理论计算的屈曲临界载限多时腹板才呈现凸曲变形，且凸曲变形都不大，故适当利用屈曲后强度是可行的。

五、蒙皮效应

压型钢板因其重量轻、强度高、外形美观、安装便捷等优点，而广泛应用，国外不仅用手工业厂房，且很多民用建筑也用它做屋面板和墙板等围护结构。

所谓蒙皮效应是指压型钢板在其平面内的抗剪能力，可称为受力蒙皮作用。如将压型钢板与构件进行可靠连接，则此蒙皮效应可使围护结构同时成为结构的重要组成部分，参与整个结构体系工作，为与之相连的受压、受弯压构件提供连续侧向支撑，从而提高这种构件的刚度及稳定承载力。

美国的设计规范引进了蒙住支撑的设计方法。我国《冷弯型钢受力蒙皮结构设计规范》尚在编制中。

1．蒙皮支撑的轴心受压构件

假设在蒙皮的支撑作用下，构件在荷载作用下没有弯曲变形、没有截面的扭转而仅有轴向压缩变形，则我们称蒙皮可为构件提供完全支撑，此情况下的屈服压力记作Py，则

为考察各种因素对蒙皮支撑构件性能的影响，对该非线性问题用有限元法，取如下构件作分析对象，构件外形尺寸为160mm×50mm×20mm×2.75mm的冷弯薄壁卷边C形槽钢，材料屈服强度为Py=270Mpa，假定荷载的初始偏心为构件几何长度的1/1000，构件长度为3.60m，两端铰接。压型钢板与构件用自攻螺钉相连。当压型钢板之间无连接件时蒙皮抗剪刚度为QL，当荷载偏心距ey=L/1000，ez=L/1000时，对应于不同的蒙皮抗剪刚度值Q，计算了构件跨度中截面转角及剪心的位移，从图中可以看出蒙皮抗剪刚度的变化，并未使构件跨中截面的转角有太大的差别。这说明蒙皮抗剪刚度的增大，并不能增大对构件扭转的约束作用。但是蒙皮抗剪刚度的增大，即能有效地减小构件的侧向变形。必须指出：以上的结果是在不考虑蒙皮对构件提供的扭转约束，即令扭转约束值F=0时所得出的结果。F值因次为N·mm/（mm·rad）。但实际结构中蒙皮总是可以为构件提供不同程度的扭转约束作用，如不考虑这一有利因素，势必会使计算结果过分保守，试验和计算结果都表明，蒙皮为构件提供的扭转约束作用可有效地减小构件的扭转变形，显著提高轴压构件的稳定承载力。通过理论计算所得出

（ey=L/1000，ez=-L/1000）（ey=L/1000，ez=-L/1000）

侧向变形υ（cm）曲线的蒙皮对构件影响。其FL=1437.2N·mm/（mm·rad）是由试验确定。

六、结语

当前，我国钢结构（含轻钢结构）发展的形势很好，我国钢结构年产已超过1亿t，可以预言，21世纪将是钢结构快速发展时期，长期以来，由混凝土结构、砌体结构一统天下的格局将被打破，从事钢结构制造、施工企业前景宽阔，各建筑设计院也面临着新的机遇和挑战。但是，以下几点仍需各方加以重视。

1．应加大推广钢结构建筑的宣传力度

目前，钢结构行业的竞争非常激烈。这种竞争，不仅来自于各行业，、各企业之间，更重要的还来自于钢结构和钢筋混凝土结构这两种建筑之间的竞争。日本等发达国家，钢结构建筑要占整个建筑的50%以上，而我国只占5%还不到。差距甚远。

对于钢结构与混凝土结构的造价问题，应有一个全面、综合的认识，不能笼统地认为钢结构造价比混凝土贵，从而排斥于比较方案之外，这一点对广大设计人员尤为重要。事实上一个高层建筑的工程总投资、包括工程造价、动迁费、征地费等方面，工程造价只占工程总投资的50%。而工程造价又包括结构造价、装饰费、设备费等，结构造价只占工程造价的30%左右。而结构造价又分上部结构和基础造价，上部结构造价仅占基础造价的50%～70%。而钢结构只是指工程的上部结构，在工程总投资中仅占10%还不到。因此，高层建筑采用钢结构与采用混凝土结构间的差价所占工程总投资的比例将更小，一般不到工程总投资的4%。如果再考虑到采用钢结构因其自重轻、基础造价低；因其强度高、可啬建筑有效使用面积；施工速度快及抗震性能好等诸多优点，那么钢结构的优势是不言而喻的。

2．推广应用住宅钢结构应提到重要位置

建筑钢结构虽然发展很快，但在住宅领域还是空白。全国每年要建数千万平方米的住宅建筑，但采用钢结构的几乎没有。当然这和我国传统思想、观念以及对钢结构的认识偏差有关。可喜的是，天津市政府已率先垂范，决定于今年启动轻型钢结构建筑，将建设10万m2的轻钢住宅，其示范效应将不可低估，希望各地有关职能部门及广大设计人员应有超前意识，作出响应，对轻钢住宅建筑的发展作出应有贡献。

3．应积极提高各钢结构制造、施工企业、设计院所等技术人员的业务水平

我国在较长的一段时间内，由于钢结构使用很少，各设计院所、建筑企业大多从事单一的混凝土结构工程的设计和施工。目前应大力加强和提高各级技术人员的钢结构业务水平。应充分发挥各高等院校、学术团体等举办钢结构技术讲座、规范培训班等。

轻钢范文篇6

关键词：轻钢龙骨石膏板吊顶施工技术

轻钢龙骨纸面石膏板吊顶具有重量轻、强度高、防震、防尘、隔音、吸音、恒温等功效，广泛地应用于各种天花吊顶工程中。然而，在工程实践中，由于各种原因容易造成吊顶松动、变形、裂缝等缺陷，因此，结合多年的装修经验，对轻钢龙骨纸面吊顶施工技术进行探讨具有十分重要的现实意义。

一、施工准备

施工准备包括：施工的基本条件、弹线定位、材料与机具进场、龙骨选材校正等工序。

1.1材料：根据设计要求准备轻钢龙骨主件：沿顶和沿地龙骨、加强龙骨、竖向龙骨、横撑龙骨；备齐配件：支撑卡、卡托、角托、连接件、固定件、护墙件和压条等；准备好紧固件：射钉、膨胀螺栓、镀锌自攻螺丝、木螺丝等；

1.2机具：主要有冲击钻手枪钻、电动砂轮切割机、电焊机、电动螺钉机、拉铆枪、电动自攻钻、快装钳、无齿锯、板锯、手电钻及山花钻头、安全多用刀、滑梳、胶料铲、腻子刀、铁抹子等；

1.3零配件：镀锌钢筋吊杆、射钉、镀锌自攻螺钉。

二、施工方法

2.1施工流程

基层处理→测量放线→安装吊筋→安装主龙骨→安装副龙骨→安装横撑龙骨→安装石膏板→处理缝隙→涂料基层→涂料施工→清理验收→成品保护

2.2操作工艺

2.2.1基层清理：吊顶施工前将管道洞口封堵处清理干净，以及顶上的杂物清理干净；

2.2.2测量放线：根据每个房间的水平控制线确定图示吊顶标高线，并在墙顶上弹出吊顶龙骨线作为安装的标准线，以及在标准线上划好龙骨分档间距位置线；

2.2.3安装吊筋：根据施工图纸要求和施工现场情况确定吊筋的大小和位置，吊筋加工要求钢筋与角钢焊接，其双面焊接长度不小于4cm并将焊渣清除干净，在吊筋安装前必须先刷防锈漆；安装吊筋焊接角钢一般为L40*4，吊筋采用Φ8镀锌钢筋。顶棚骨架安装顺序是先高后低，角钢打孔后用膨胀螺栓固定在结构顶板上的，一般所用的膨胀螺栓采用规格为Φ8。吊点间距900～1000mm，吊杆间距不超过1000mm。安装时上端与预埋件焊接或者用膨胀螺栓固定牢固，下端套丝后与吊件连接。套丝一般要求长度为10cm，以便于调节吊顶标高和起拱，并且安装完毕的吊杆端头外露长度不小于3mm；

2.2.4安装主龙骨：吊顶可采用U38主龙骨，吊顶主龙骨间距为900～1000mm，沿房间短向布置，同时应起拱。端头距墙200mm以内，安装主龙骨时，将主龙骨用吊挂件连接在吊杆上，拧紧螺丝，要求主龙骨连接部分要增设吊点，用主龙骨接件连接，接头和吊杆方向也要错开。并根据现场吊顶的尺寸，严格控制每根主龙骨的标高。随时拉线检查龙骨的平整度，不得有悬挑过长的龙骨；

2.2.5安装副龙骨：副龙骨间距为±400mm，两条相邻副龙骨端头接缝不能在一条直线上，副龙骨采用其相应的吊挂件固定在主龙骨上，副龙骨分为C50型龙骨，根据吊顶的造型进行叠级安装，采用吊挂件挂在主龙骨上，将副龙骨通过挂件吊挂在大龙骨上，注意在吊灯、窗帘盒、通风口周围必须加设副龙骨；

2.2.6安装横撑龙骨：在两块石膏板接缝的位置安装C50横撑龙骨，间距1200mm。横撑龙骨垂直与副龙骨方向，采用水平连接件与副龙骨固定。石膏板接头处必须增设横撑龙骨；

2.2.7纸面石膏板安装：在吊顶龙骨安装经验收合格后，方可进入罩面板铺钉工序。纸面石膏板的安装应符合下列要点：①纸面石膏板的长边（即包封边）应沿纵向次龙骨铺设，安装时用木支撑临时支撑，使板与龙骨压紧，射钉固定完，方可撤消支撑。从吊顶一端开始依次安装，接缝错开；②射钉与纸面石膏板边的距离，用面纸包封的板边以10～15mm为宜，切割的板边以15～20mm为宜；③钉距以150～170mm为宜，螺丝应于板面垂直，已弯曲、变形的螺丝应剔除，并在相隔50mm的部位另安螺丝；④安装双层石膏板，面层板与基层板的接缝应错开，不得在一根龙骨上。面层板安装时，遇转角处，纸面石膏板应裁成7字形安装，不得直缝连接；⑤纸面石膏板与龙骨固定，应从一块板的中间向板的四边进行固定，不得多点同时作业；⑥螺丝钉头宜略埋入板面0.5-1mm，但不得损坏纸面，钉眼应作防锈处理并用石膏腻子抹平。

三、重点控制工艺

3.1吊顶龙骨必须牢固、平整：可利用吊杆或吊筋螺栓调整拱度。安装龙骨时应严格按水平标准线和规方线组装周边骨架。受力节点应安装严密、牢固，保证龙骨的整体刚度。龙骨的尺寸应符合设计要求，纵横拱度均匀，互相适应。吊顶龙骨应严禁有硬弯，如有必须调直再进行固定。

3.2吊顶面层必须平整：施工前应弹线，中间按平线起拱。长龙骨的接长应采用对接：相邻龙骨接头要错开，避免主龙骨倾斜。龙骨安装完毕，经检查合格后安装石膏板。吊件必须安装牢固，严禁松动变形。龙骨分割的几何尺寸必须符合设计要求和石膏板的模数。石膏板的品种、规格应符合设计要求，外观质量必须符合材料技术标准的规格。

四、石膏板吊顶质量通病预控

4.1吊顶龙骨拱度不均匀

①选用优质龙骨。②按设计要求起拱，对于大面积吊顶，起拱度一般为房间短向跨度的1/200。③龙肌尺寸应符合要求并按设计要求设置吊杆或吊筋。龙骨弯曲时应调整后安装。④龙骨接点应固牢固，受力均匀，保证吊顶龙骨整体刚度。⑤整个吊顶龙骨应固定在墙内，以保证其整体性。⑥拱度调整可利用吊杆或吊筋螺栓。

4.2吊顶面层变形

①按设计要求预留伸缩缝，接缝应落在覆面龙骨，双层板的接缝应错开。②铺钉面板时应从中心向四周铺钉，钉距150～170mm。③控制覆面龙骨的中距，一般控制在400mm，对于潮湿地区的吊顶，其覆面龙骨的中距宜为300mm，或选用耐水纸面石膏板作罩面板或采取防潮措施。

4.3吊顶面板裂缝

①空气湿度对板材的胀缩影响较大，环境湿度过大，石膏板吸水膨胀，湿度下降时又会释水收缩，因此应按规范要求的湿度下达施工，一般湿度不宜超过70%。②施工时，必须根据施工组织设计按规范和程序文明施工，严格工序检查和中间验收。③对于非上人吊顶严格禁止施工人员踩踏。④吊顶裂缝修复办法是将裂缝处的饰面及嵌缝材料取下，调整和修理吊顶结构，重新铺钉饰面和嵌缝。

五、结束语

轻钢龙骨纸面石膏板吊顶工程是一门综合性、实用性很强的系统工程，是工程难点之一，涉及到材料、设计、施工等多方面因素。为了保证吊顶质量，一定要做到设计合理、原材料合格、施工符合规范，才能达到很好的效果。

参考文献：

[1]中国建筑标准设计研究院组织编制，轻钢龙骨石膏板隔墙、吊顶，中国计划出版社，2008年07月.

轻钢范文篇7

关键词：轻钢结构；轻钢结构住宅；发展前景

一、轻钢结构建筑及轻钢结构住宅发展现状

1.1轻钢结构建筑的发展现状

改革开放以来，中国的钢产量有了很大的提高，特别是从1997年以后，中国的钢产量突破1亿t，但中国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为3％左右，而在钢结构用钢量中，建筑钢结构用钢量又仅占10％，(大部分为工业车间、汽车展厅等)这与中国作为产钢大国的地位是很不相称的，为此，国家外经贸委会同冶金部制定了在建筑工程中推广使用钢结构的一系列政策措施，鼓励建筑工程采用钢结构形式，争取在2010年建筑钢结构的用量达到总钢产量的6％。

1.2轻钢结构住宅的发展现状

中国轻钢结构住宅起步很晚，只是改革开放后，从国外引进了一些低层和多层钢结构住宅，才使我们有了学习与借鉴的机会。1986年意大利钢铁公司和冶金部建筑研究总院合作，介绍了一种低层轻钢结构住宅建筑体系－Bsis，并在冶金部建筑研究总院院内建造一栋二层轻钢结构住宅样板房；1988年日本积水株式会社赠送上海同济大学两栋轻钢结构住宅(二层)，建在同济新村中；20世纪90年代个别国外公司为推广其产品在北京、上海等地建立多层轻钢结构办公、住宅楼。

大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。目前，在北京、天津、山东莱芜、安徽马鞍山、上海、广州和深圳等地开展低层、多层和高层钢结构住宅试点工程，目前已经建成几十万平方米，这说明了钢结构住宅的发展势头良好。

近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，中国钢结构发展十分迅速，轻钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。特别是在中国大中城市中，人多、土地资源少，而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下，较大范围应用钢结构住宅，这是中国生产力发展到一定阶段的必然产物，它是符合国家产业政策的推广项目。

二、轻钢结构住宅相比传统结构形式住宅的优势分析

2.1钢结构住宅结构上的优势

2.1.1能合理布置功能区间

利用钢材强度高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔、灵活方便，创造开放式住宅。而传统结构(砖混结构、砼结构)由于材料性质限制了空间布置的自由，如果开间过大，就会造成板厚、梁高、柱大，出现“肥梁胖柱”现象，不但影响美观，而且自重增大，增加造价，购房者在二次装饰时，经常由于自行改变墙体位置，增加隐患。

2.1.2轻钢结构住宅空间利用率高

在空间使用率上。钢结构的断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8％左右。在建筑风格上，钢结构建筑也更显灵活丰富，户内空间可多方案分割，可以满足不同用户的需求。

2.1.3自重轻、抗震性能好

相同建筑面积的建筑楼层，轻钢结构自重轻，根据比较，6层轻钢结构住宅的重量，仅相当于4层砖混结构住宅的重量。而且钢材具有延性，能比较好地消耗地震带来的能量，所以抗震性能好，结构安全度高。

2.2钢结构住宅经济性占优势

2.2.1施工方便、工期短

钢结构构件，可以实行工广化生产，现场安装。由于现场作业量小，对周围环境污染少，同时，施工机械化程度高，加快了施工速度。根据统计，同样面积建筑物，钢结构比砼结构工期可缩短1/3，而且可节省支模材料。

2.2.2综合造价低

由于自重轻，基础费用降低，总体用料减少，直接成本降低，建设工期短，间接费又可减少，所以综合造价低。

2.2.3符合住宅产业化和可持续发展的要求

轻钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工—体化，提高住宅产业化的水平。

另外，钢材报废后可实现100％废品再回收利用，所以称“钢结构建筑”为“绿色建筑”毫不为过，它是适应我们人类可持续发展战略的新型建筑形式。

三、轻钢结构住宅发展阻力(颈瓶)分析

3.1社会认可度

轻钢结构住宅的发展面临的首要问题是整个社会对这种新住宅体系的接受需要一个过程。轻钢结构住宅体系是在国外尤其是北美地区木结构住宅的基础上发展起来的，这两种体系虽然在国外已经十分成熟和完善，但是对于中国来说却完全是新东西。，因而各种困难几乎无处不在。中国的消费者由于长期以来住惯了砖混或钢筋混凝土结构的住宅，从慢慢开始接受到逐步喜欢轻钢结构住宅，也需要—个渐进的过程。

3.2发展轻钢结构住宅技术上还不够成熟

钢结构体系住宅成套技术，由于过去缺乏技术引导，市场需求没有达到产业化程度，因此，中国的相关产品功能性单一。工业化程度不高，产品质量还不能满足住宅产业化标准的要求。目前，该技术零散而不系统，技术水平及标准参差不齐，不配套，需进一步研究创新并进行整合。

此外，在建材和部品方面，目前建造轻钢结构试验工程所需材料许多要从国外运来，甚至有些由外商在中国大陆委托加工的部件，往往也只能到国外去采购，在国内市场上一时还找不到。这也制约了钢结构住宅的发展和推广。

3.3专业技术人才缺乏

在人员方面，由于国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均少涉及轻钢结构住宅体系，因此中国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少，而更加缺乏的是熟练技术工人，所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多少难度，但真正推行起来却往往缺乏得力的骨干。

3.4工程造价问题

目前，轻钢结构住宅在中国大陆的报价大约是同条件传统混凝土结构住宅的1.5倍左右，国内消费者近期还难以接受。然而这种价格在国外比起其他结构形式住宅的造价来说，却具有很强的竞争力，这也就是为什么轻钢结构住宅体系在国外能够蓬勃发展的原因。任何新技术的产生与发展都是与所处社会的技术经济背景相联系、相适应的，目前，美、日、欧等发达国家和地区，人均GDP约为中国的40～50倍，劳动力价格约为中国的20～30倍，因此，符合产业化生产方式的轻钢结构住宅在发达国家远比中国更易被市场接受。而中国由于科技和生产力发展水平较低，劳动力价格便宜，尽管轻钢结构住宅的性能和舒适度较高，但其对下传统建筑形式住宅的竞争优势反倒不够明娃，因而市场接受起来比较缓慢。

3.5缺乏有针对性的钢结构住宅规范及相应标准

中国的标准规范是针对儿十年来大量使用的结构体系编制的，轻钢结构住宅体系此前在中国属于技术空白，所以不能满足中国现行强制性规范的某些条文。例如中国建国以后建造的建筑物，多采用砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料，由此导致中国的《建筑设汁防火规范》在材料选用方面似乎较国外苛刻，轻钢结构住宅难以满足其要求。这种与国内规范不衔接的状况，使轻钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段，都会遇到数不尽的障碍与麻烦。

3.6钢结构住宅本身缺陷

钢结构防火能力差。经过防火处理的钢结构的耐火时间也只有2h～3h，远远逊色于砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。

3.7缺乏相适应的建筑管理模式

在建筑管理方面，中国现行的建筑管理模式与轻钢结构住宅这种工业化生产方式也不适应，中国加入WTO以后，国外许多住宅生产企业希望进入中国大陆市场，但是他们搞不清自己来到中国后应当申领什么资质，属于什么身份——设计单位?施工单位?集成商?还是制造商?

四、钢结构住宅发展前景展望

按发达国家的最低水平推算，中国钢结构用钢量至少有3600万t的发展空间。在近期内，国家将大力发展钢结构建筑，力争每年建筑钢结构用钢将占全国钢材总产量的3％以上，年均钢材消费量为350万t～400万t；到2015年，将再翻一番，全国建筑钢结构用钢材占钢材总产量的6％以上，由此可见，钢结构住宅市场前景十分广阔。

4.1适合建筑用的特种钢将不断涌现

随着中国钢铁企业冶炼技术的提高，为适应市场的需求，适合建筑用的特种钢必将不断地涌现，例如宝钢、武钢等钢铁企业成功开发的耐火耐候钢，它是通过合适的技术，使钢材含有特定的成分(如加钼等)，使钢材的表观结构及金相组织发生变化，从而使钢材本身生成所需的耐火性和耐候性，多种新型建筑用钢的出现将大力推动钢结构住宅的发展。

4.2国家将重点支持轻钢结构住宅的建设

轻钢结构住宅建设在中国才刚刚涉入，中国现在是一个产钢大国，年产量3亿多t，发展钢结构住宅有很大的潜力。20世纪90年代，国家建设部和国家经贸委一致通过，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为中国建筑业用钢的突破点，并正式列入国家重点技术创新项目。这一举措为中国的钢结构发展奠定了基础。如今，由于国家的宏观调控作用，房市出现了前所未有的低迷，在这个时机推出钢结构住宅，利用钢结构住宅的优势来吸引市民目光，刺激消费，增加市场的购买力，起着事半功倍的作用。

4.3钢结构住宅建筑技术将不断发展

随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合轻钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，轻钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一场深层次的革命。公务员之家

4.4发展轻钢结构住宅是中国住宅产业化的必由之路

住宅产业化是中国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动中国经济发展新的增长点。轻钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此轻钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着中国住宅产业的发展水平和前途。

轻钢范文篇8

关键词：轻钢结构；轻钢结构住宅；发展前景

1轻钢结构建筑及轻钢结构住宅发展现状

1.1轻钢结构建筑的发展现状

改革开放以来，中国的钢产量有了很大的提高，特别是从1997年以后，中国的钢产量突破1亿t，但中国的钢结构用钢量占总钢产量的比例仅为3％左右，而在钢结构用钢量中，建筑钢结构用钢量又仅占10％，(大部分为工业车间、汽车展厅等)这与中国作为产钢大国的地位是很不相称的，为此，国家外经贸委会同冶金部制定了在建筑工程中推广使用钢结构的一系列政策措施，鼓励建筑工程采用钢结构形式，争取在2010年建筑钢结构的用量达到总钢产量的6％。

1.2轻钢结构住宅的发展现状

中国轻钢结构住宅起步很晚，只是改革开放后，从国外引进了一些低层和多层钢结构住宅，才使我们有了学习与借鉴的机会。1986年意大利钢铁公司和冶金部建筑研究总院合作，介绍了一种低层轻钢结构住宅建筑体系－Bsis，并在冶金部建筑研究总院院内建造一栋二层轻钢结构住宅样板房；1988年日本积水株式会社赠送上海同济大学两栋轻钢结构住宅(二层)，建在同济新村中；20世纪90年代个别国外公司为推广其产品在北京、上海等地建立多层轻钢结构办公、住宅楼。

大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。目前，在北京、天津、山东莱芜、安徽马鞍山、上海、广州和深圳等地开展低层、多层和高层钢结构住宅试点工程，目前已经建成几十万平方米，这说明了钢结构住宅的发展势头良好。

近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，中国钢结构发展十分迅速，轻钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。特别是在中国大中城市中，人多、土地资源少，而人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高的情况下，较大范围应用钢结构住宅，这是中国生产力发展到一定阶段的必然产物，它是符合国家产业政策的推广项目。

2轻钢结构住宅相比传统结构形式住宅的优势分析

2.1钢结构住宅结构上的优势

2.1.1能合理布置功能区间

利用钢材强度高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔、灵活方便，创造开放式住宅。而传统结构(砖混结构、砼结构)由于材料性质限制了空间布置的自由，如果开间过大，就会造成板厚、梁高、柱大，出现“肥梁胖柱”现象，不但影响美观，而且自重增大，增加造价，购房者在二次装饰时，经常由于自行改变墙体位置，增加隐患。

2.1.2轻钢结构住宅空间利用率高

在空间使用率上。钢结构的断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8％左右。在建筑风格上，钢结构建筑也更显灵活丰富，户内空间可多方案分割，可以满足不同用户的需求。

2.1.3自重轻、抗震性能好

相同建筑面积的建筑楼层，轻钢结构自重轻，根据比较，6层轻钢结构住宅的重量，仅相当于4层砖混结构住宅的重量。而且钢材具有延性，能比较好地消耗地震带来的能量，所以抗震性能好，结构安全度高。

2.2钢结构住宅经济性占优势

2.2.1施工方便、工期短

钢结构构件，可以实行工广化生产，现场安装。由于现场作业量小，对周围环境污染少，同时，施工机械化程度高，加快了施工速度。根据统计，同样面积建筑物，钢结构比砼结构工期可缩短1/3，而且可节省支模材料。

2.2.2综合造价低

由于自重轻，基础费用降低，总体用料减少，直接成本降低，建设工期短，间接费又可减少，所以综合造价低。

2.2.3符合住宅产业化和可持续发展的要求

轻钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体，成套应用，将设计、生产、施工—体化，提高住宅产业化的水平。

另外，钢材报废后可实现100％废品再回收利用，所以称“钢结构建筑”为“绿色建筑”毫不为过，它是适应我们人类可持续发展战略的新型建筑形式。

3轻钢结构住宅发展阻力(颈瓶)分析

3.1社会认可度

轻钢结构住宅的发展面临的首要问题是整个社会对这种新住宅体系的接受需要一个过程。轻钢结构住宅体系是在国外尤其是北美地区木结构住宅的基础上发展起来的，这两种体系虽然在国外已经十分成熟和完善，但是对于中国来说却完全是新东西。，因而各种困难几乎无处不在。中国的消费者由于长期以来住惯了砖混或钢筋混凝土结构的住宅，从慢慢开始接受到逐步喜欢轻钢结构住宅，也需要—个渐进的过程。

3.2发展轻钢结构住宅技术上还不够成熟

钢结构体系住宅成套技术，由于过去缺乏技术引导，市场需求没有达到产业化程度，因此，中国的相关产品功能性单一。工业化程度不高，产品质量还不能满足住宅产业化标准的要求。目前，该技术零散而不系统，技术水平及标准参差不齐，不配套，需进一步研究创新并进行整合。

此外，在建材和部品方面，目前建造轻钢结构试验工程所需材料许多要从国外运来，甚至有些由外商在中国大陆委托加工的部件，往往也只能到国外去采购，在国内市场上一时还找不到。这也制约了钢结构住宅的发展和推广。

3.3专业技术人才缺乏

在人员方面，由于国内无论中等或是高等专业学校的教学内容中均少涉及轻钢结构住宅体系，因此中国建筑类专业的工程技术人员对这一体系知之甚少，而更加缺乏的是熟练技术工人，所以虽然这一体系单纯从技术层面上讲并无多少难度，但真正推行起来却往往缺乏得力的骨干。

3.4工程造价问题

目前，轻钢结构住宅在中国大陆的报价大约是同条件传统混凝土结构住宅的1.5倍左右，国内消费者近期还难以接受。然而这种价格在国外比起其他结构形式住宅的造价来说，却具有很强的竞争力，这也就是为什么轻钢结构住宅体系在国外能够蓬勃发展的原因。任何新技术的产生与发展都是与所处社会的技术经济背景相联系、相适应的，目前，美、日、欧等发达国家和地区，人均GDP约为中国的40～50倍，劳动力价格约为中国的20～30倍，因此，符合产业化生产方式的轻钢结构住宅在发达国家远比中国更易被市场接受。而中国由于科技和生产力发展水平较低，劳动力价格便宜，尽管轻钢结构住宅的性能和舒适度较高，但其对下传统建筑形式住宅的竞争优势反倒不够明娃，因而市场接受起来比较缓慢。

3.5缺乏有针对性的钢结构住宅规范及相应标准

中国的标准规范是针对儿十年来大量使用的结构体系编制的，轻钢结构住宅体系此前在中国属于技术空白，所以不能满足

中国现行强制性规范的某些条文。例如中国建国以后建造的建筑物，多采用砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料，由此导致中国的《建筑设汁防火规范》在材料选用方面似乎较国外苛刻，轻钢结构住宅难以满足其要求。这种与国内规范不衔接的状况，使轻钢结构住宅项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段，都会遇到数不尽的障碍与麻烦。

3.6钢结构住宅本身缺陷

钢结构防火能力差。经过防火处理的钢结构的耐火时间也只有2h～3h，远远逊色于砖石和钢筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。

3.7缺乏相适应的建筑管理模式

在建筑管理方面，中国现行的建筑管理模式与轻钢结构住宅这种工业化生产方式也不适应，中国加入WTO以后，国外许多住宅生产企业希望进入中国大陆市场，但是他们搞不清自己来到中国后应当申领什么资质，属于什么身份——设计单位?施工单位?集成商?还是制造商?

4钢结构住宅发展前景展望

按发达国家的最低水平推算，中国钢结构用钢量至少有3600万t的发展空间。在近期内，国家将大力发展钢结构建筑，力争每年建筑钢结构用钢将占全国钢材总产量的3％以上，年均钢材消费量为350万t～400万t；到2015年，将再翻一番，全国建筑钢结构用钢材占钢材总产量的6％以上，由此可见，钢结构住宅市场前景十分广阔。

4.1适合建筑用的特种钢将不断涌现

随着中国钢铁企业冶炼技术的提高，为适应市场的需求，适合建筑用的特种钢必将不断地涌现，例如宝钢、武钢等钢铁企业成功开发的耐火耐候钢，它是通过合适的技术，使钢材含有特定的成分(如加钼等)，使钢材的表观结构及金相组织发生变化，从而使钢材本身生成所需的耐火性和耐候性，多种新型建筑用钢的出现将大力推动钢结构住宅的发展。

4.2国家将重点支持轻钢结构住宅的建设

轻钢结构住宅建设在中国才刚刚涉入，中国现在是一个产钢大国，年产量3亿多t，发展钢结构住宅有很大的潜力。20世纪90年代，国家建设部和国家经贸委一致通过，将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为中国建筑业用钢的突破点，并正式列入国家重点技术创新项目。这一举措为中国的钢结构发展奠定了基础。如今，由于国家的宏观调控作用，房市出现了前所未有的低迷，在这个时机推出钢结构住宅，利用钢结构住宅的优势来吸引市民目光，刺激消费，增加市场的购买力，起着事半功倍的作用。

4.3钢结构住宅建筑技术将不断发展

随着钢结构建筑的发展，钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟，大量的适合轻钢结构住宅的新材料也将不断的涌现，同时，钢结构行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来，轻钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一场深层次的革命。

4.4发展轻钢结构住宅是中国住宅产业化的必由之路

住宅产业化是中国住宅业发展的必由之路，因为这将成为推动中国经济发展新的增长点。轻钢结构住宅体系易于实现工业化生产，标准化制作，而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料，它属绿色环保性建筑，可再生重复利用，符合可持续发展的战略，因此轻钢结构体系住宅成套技术的研究成果必将大大促进住宅产业化的快速发展，直接影响着中国住宅产业的发展水平和前途。

5结束论

轻钢范文篇9

关键词：轻钢结构结构体系组合楼盖

一、前言

轻钢结构住宅相比于传统住宅，有其突出的优点：

（1）轻钢结构配件制作工厂化和机械化程度高，商品化程度高。

（2）现场施工速度快，主要为干作业，有利于文明施工。

（3）钢结构建筑是环保型的可持续发展产品。

（4）自重轻，抗震性能好。

（5）综合经济指标不高于钢筋混凝土结构。

随着我国钢产量的快速增长，对用钢政策由限制用钢到合理用钢到积极用钢，国务院1999年颁发的72号文件提出要发展钢结构住宅产业，在沿海大城市限期停止使用粘土砖。因此开发轻钢结构住宅体系已成为当前住宅结构研究中的热点。不过，多层轻钢结构的研究还处于起动阶段，研究力度还不够，实际设计和施工还存在不少争议和问题。这些都急需解决，以利于轻钢住宅在我国健康快速发展。

二、结构体系选型

对低、多层住宅，目前国内外常用的结构体系主要有：

（一）冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1～2层住宅或别墅。笔者处理的几个旧房加层，如蓟县国税局、天津港派出所等改造工程，使用了该体系，效果较好。

（二）框架

目前，这种体系在多层钢结构住宅中应用最广。纵横向都设成钢框架，门窗设置灵活，可提供较大的开间，便于用户二次设计，满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用，运用在低多层住宅中，一般都能满足抗侧要求。但是由于目前框架柱以H型钢为主，弱轴方向梁柱连接的刚性难以保证，因此设计施工时须慎重处理。

（三）框架支撑体系

在风载或地震作用较大区域，为提高体系的抗侧刚度，增加轴交支撑或偏交支撑效果很好。这种体系为多重抗侧体系，而且梁柱节点，柱脚节点可设计成铰接、半刚接，施工构造简单，基础主要承受轴力，体形较小，因此成为人们青睐的对象。

（四）框架剪力墙体系

在低多层住宅中，可以应用传统的剪力墙体系，如钢筋混凝土剪力墙或钢板剪力墙。目前正在研究的空腔结构板是一种理想的抗侧结构。空腔结构板是一种新型的轻质板材，采用黄纸制成具有众多等边空腔结构的板状基架，然后经浸渍而成。该板材与钢框架可靠连接，便可形成新型剪力墙。另外美国，澳大利亚等国还开发了交错桁架体系，比较新颖。

三、主要构件设计

（一）柱

前已述及，钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时应该考虑强柱弱梁的要求。而目前广泛使用的焊接H型钢或I字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比3～10，势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的。对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。因此，尽管平面受力结构中，选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的但总体上，箱形钢管柱尤其是方钢管混凝土柱应得到广泛应用。方钢管混凝土柱将是钢结构住宅发展的主要方向，但由于缺乏相应的规范、规程，目前在住宅中应用还很少。尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工，应加大力度开发研究。

（二）楼盖

在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板－现浇混凝土组合楼板，现浇钢筋混凝土板以及钢－混凝土叠合板，而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样不仅增加材料用量和结构自重，反而会造成强梁弱柱的不利情况。有一6层算例，表1、表2分别反映了考虑楼盖组合作用对梁刚度以及结构整体刚度的影响。

表1截面惯性矩对比

构件名称截面惯性矩组合前后的对比

主梁（负弯矩区）1.51（2.22）1.47

主梁（正弯矩区）1.51（4.28）2.83

次梁0.797（2.48）3.11

注：括号内为考虑年组合作用的情况

表2结构位移对比

结果工况1工况2工况3

楼层梁挠度16.9（10.9）16.9（10.2）/

屋盖梁挠度35.5（35.4）34.3（34.2）/

底层层间位移16.9（10.2）4.8（3.7）8.4（5.9）

顶点位移/18.2（13.8）49.9（31.0）

注：括号内为考虑年组合作用的情况

算例表明，考虑组合作用后主梁的刚度大大增加，使得梁的挠度和地震作用下柱顶的侧移大为减少，此考虑组合作用应予关注。为使楼层高度减到最小，提供更大的空间，组合扁梁楼盖也成为一种趋势。

（三）支撑体系

支撑分轴交支撑和近年发展起来的偏交支撑两种，前者耐震能力较差，后者在强震作用下具有良好的吸能耗能性能，而且为门窗洞的布置提供了有利条件，目前国内用的还很少，建议在高烈度区首选偏交支撑。剪切型耗能梁段，加劲肋按以下公式设计：

a＝29tw－d/5,（γp＝±0.09rad）（1）

a＝38tw－d/5,（γp＝±0.06rad）（2）

a＝56tw－d/5,（γp＝±0.03rad）（3）

式中，a―――加劲肋间距，d―――梁高，―――腹板厚度，γp―――塑性转角；弯曲型耗能梁段还需在梁段端点外1.5bf处加设加劲肋。

（四）节点抗震设计

框架梁柱节点一般采用两种连接方法，根据"常用设计法"，即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足"强节点弱杆件"的抗震要求，在高烈度区隐患很大。改进的框架节点设计，在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定：

式中：为基于极限强度最小值的节点连接最大受弯承载力，全部由局部加大后的翼缘连接承担；为梁件的全塑性受弯承载力；为基于极限强度最小值的节点连接最大受剪承载力，仅由腹板的连接承担；为梁的净跨；为梁在重力荷载代表值作用下按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。

四、结论

1）低、多层轻钢结构住宅考虑楼盖与钢梁的组合作用，可显著减小主梁挠度和柱顶位移。

轻钢范文篇10

福州瑞联钢有限公司30万吨冷板工程1#厂房位于马尾连104国道西北测，厂房长度234m，跨度为21+21m，建筑面积1万m2。吊车轨顶标高为10.0m。见图1，柱脚采用刚接，采用门式刚架结构，主刚架采用热轧H型钢，Q345B级。屋面坡度采用1/10。计算软件采用钢结构STS软件。至今该工程已竣工投产近一年。

图1建筑剖面图

2基础设计

2.1地质条件

根据岩土工程勘察报告，工程地质情况见表1，建筑场地类别为Ⅲ类。

表1地基各岩土层设计计算指标推荐使用值表

层

号

指项

标目

值

岩土层

名称

天然

容重

压缩模量

内聚力

内摩擦角

承载力特征值

桩端阻力特征值qsa和桩侧阻力特征值qsa

桩侧负摩阻力系数

层厚（米）

预制桩

r

Es1-2

Es2-3

Es3-4

C

φ

fak

qsa

qsa

ζ

kN/m3

Mpa

Kpa

度

Kpa

Kpa

0.25

1.6~2.2

①-1

素填土

17.5

70-80

0.25

0.4~2.5

①-2

填中砂

17.0

80-90

0.4~0.9

②

粘土

18.7

4.0-5.0

15

7.5

110-120

10-13

0.20

15.2~37.3

③

淤泥

15.6

1.5-20.

2.0-2.5

3

3.1

40-45

6-7

0.25

1.1~12.10

④

粘土

19.1

5.5-6.5

7.0-9.0

31

11.6

170-190

18-20

1088-2000

1.2~1.8

⑤

淤泥质土

16.1

2.0-2.5

2.5-3.0

5

6.5

55-60

9-10

2.8~4.9

⑥

粘土

19.3

7.0-8.0

9.0-10.0

40

11.0

180-190

18-20

5.5~

2.2桩基础设计

根据工程地质条件及电算结果，由于业主工期要求快，故采用PHC预应力高强管桩，以粉质粘土④为持力层。桩身进入持力层0.8m。单桩竖向承载力特征值R=500kN，由于柱脚固接，吊车作用下，柱底弯矩较大，为使桩不出现拉力，而形成抗拨桩，因此必须采用双桩，而且桩距不能按常规取3.5d。本工程边柱最大轴压力N=653kN，M=-364.8kN，V=-77.8kN，两桩桩距取3.2m，承台高1.2m。墙体传来4.1×4.5×6=110.7kN

桩最小反力Nmin=(653+110.7+0.8×4.220)/2－(364.8+77.8×1.0)/3.2=262kN＜R=600kN

Nmax=568.35＜1.2R

中柱，N=1137kN，V=35.4kN，M=225.6kN算得Nmin=513.9＜R=600kN

Nmax=690.3＜1.2R=720kN经计算满足要求，可满足抗冲、抗剪要求。

3上部结构设计

本工程为两跨21m，两台10t+15t重级工作制吊车，柱距6m，共有39跨固接的门式刚架，为保证吊车正常运转，厂房稳定，满足位移变形要求加强支撑设计和吊车制动桁架来增加厂房的整体空间刚度，全长234m，不设伸缩缝，墙体采用压型钢板。选用热轧H型钢经选用电算定下，用钢量最低的刚架尺寸，见图2

图2刚架图

3.1柱间支撑设计

若支撑设置不当，吊车行走时，就会造成刚架晃动，存在安全隐患，因此支撑的设置非常关键，因选用用钢量小的窄翼缘H型钢，因此柱平面外计算长度仅能取4m，在高4m处设置一道焊接钢管侧向水平支撑。交叉支撑采用角钢，在厂房的头、尾跨设置柱间支撑，中间跨每隔4跨设置一道。在设置柱间支撑的同一跨并设屋面支撑，为能更好传递风荷载在屋面每隔4米设一道水平钢管刚性系杆。

3.2抗震措施

工程地处设防烈度7度区，房屋自重小，承载力不受地震作用效应组合控制，可不进行抗震计算。仅针对轻钢结构的特点采取抗震构造措施。

构件之间的连接均采用螺栓连接，斜梁下翼缘与刚架柱的连接均加腋，柱脚底板设抗剪键。增设吊车制动桁架。

3.3隅撑的设计

隅撑可以用来提高屋面梁式柱的受压翼缘稳定能力，因此在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处，各设置一对隅撑。在斜梁下翼缘受压区隔一檩条设隅撑，并使其间距不大于相应受压翼缘宽度的16倍，见图3。

图3隅撑的设计

3.4高强螺栓连接设计

由于屋面荷载很轻，在设计荷载作用下，斜梁与柱的连接部位主要承受弯矩作用，剪力很小，高强螺栓以受拉为主。剪力由连接构件间的摩擦力传递剪力。本工程建筑大量采用阳光板，开窗面积少，风顺力大减少，相应剪力也小，选用摩擦型高强螺栓，因此表面可不作专门处理。不必进行摩擦而抗滑移试验，这有助于提高效益和降低成本。

3.5檩条设计

檩条的设计计算是最为困难的。首先，在目前设计规范或规程中尚无简单实用的计算公式供设计人员采用，其次，为节省钢材，轻钢结构中的檩条除用于承担梁的功能外往往兼作支撑体系中的压杆，同时还通过隅撑对门式刚架的梁和柱提供侧向支承。如果考虑门式刚架房屋中的蒙皮效应，则檩条的构造和受力计算更为复杂。檩条通常由薄钢板冷弯成型，计算中还需考虑屈曲后的有效截面等问题，因此，精确计算檩条的承载力非常困难。在竖向荷载作用下，檩条的自由翼缘受拉，受压翼缘由于和屋面有可靠的连接面不存在稳定问题。

由于Z型连续檩条是拱接而成的连续檩条，其内力分布较均匀刚度大，能节省用钢量，同时在制作、运输、安装诸方面都很便利，因此本工程采用Q345Z型檩条，内力计算按如下一种简单通用的模式考虑：按等截面连续梁计算模式，考虑活荷载按不利分布作用，光按50%活载均匀满布得到一个效应值S1，再用50%活荷载按最不利隔跨分布得到一个效应S2。两者相加即为最不利活荷载所产生的效应S。另外再考虑在支座处因搭接嵌套松动所产生的弯矩释放10%。

在风吸力作用下，檩条的自由翼缘受压。因此，当檩条下翼缘无面板侧向支撑时，必须对檩条的下翼缘进行稳定性验算。福州地区基本风压为0.7kN/m2，按门式刚架技术规程附录E公式计算结果得知，是风吸力作用下稳定计算起控制作用。选用Z180×70×22.2Q345，檩距1.2m，可以满足要求。

4结语

本工程至今已竣工投产近一年，吊车运转正常，经历几次强台风和冬夏大温差的考验，均能满足正常使用要求，取得较好的经济效益和社会效益。

轻钢结构的优点是节材高效，耗钢少，自重轻，制造安装运输简便，工期短，可拆迁，定型批量生产易于实现商品化等。近年来发展迅速，应用领域日益广泛。本工程采用刚接柱脚和Q345钢使用钢量减少了许多，经对比验算采用Q345钢的用钢量比采用Q235钢的用钢量下降16%左右，采用较平缓坡度（1/10）的门式刚度也可节约钢材。为达到进一步减少钢耗，降低成本的目的，还可以采用各种先进的科技手段，如引入预应力技术以加强结构刚度和承载力，提高结构稳定性，若能在檩条中张拉板材可以防止风吸力下的局部失稳和提高弹性受力幅值，将可大大减少檩条的用钢量。为此，在谋求改进方面希望本文能起到抛砖引玉的作用，同时我们期待着与专家同行的合作。请大家共同关注与探讨并指正。

参考文献

[1]陆赐麟，轻钢结构的重量应该更轻，建筑结构[J]，2003（10）

[2]钢结构设计规范GB50017-2003