现代轻钢结构建筑及其在我国的应用刘胜军

现代轻钢结构建筑及其在我国的应用刘胜军

刘胜军

关键词：现代轻钢；建筑结构；应用

1现代轻钢结构的概述

1.1现代轻钢结构的简介

钢筋结构中主要构件的钢板的厚度小等于10mm的钢板成为轻钢结构。与重钢结构相比，轻钢结构比重钢结构更具有生命力，轻钢结构的使用范围涉及到工农业、商业和服务性的建筑当中，同时还可用于旧房、危房的改造、加固等，故此备受业主的欢迎。随着科学技术的发展和提高，在传统轻钢结构的基础上，出现了新的以变截面门式刚架和彩色压型钢板为标志的新型钢结构体系，这种新型钢结构体系是现代轻钢结构的标志性特点和代表。

1.2现代轻钢结构的特点

现代轻钢结构不仅囊括了传统轻钢结构中的所有优点，同时，与传统轻钢相比，现代轻钢结构更加突出了“轻”的特点。现代轻钢结构的“轻”，主要体现在以下几个方面：一是现代轻钢结构的围护采用的是轻型材质，轻质围护结构的作用是大幅度减少了受恒载荷量和地震作用的影响，这样可以减轻基础结构的重量；二是现代轻型钢结构采用先进的设计理念，运用高强度的钢筋材质和新型的结构体系，从而优化了轻钢结构承重的构件面积，减轻了结构用钢的重量；三是采用标准化和工厂化对现代轻钢结构进行制造，同时利用小型机器进行吊装，不但减轻了劳动的强度、加快了施工的速度，也减轻了综合施工的费用和成本；四是现代轻钢结构具有造型轻巧美观、建筑表现能力强的特点。

其中轻钢结构还具有以下优点：强抗震能力，可应用到地震多发地带，最强抗震力可达8级；抗风性能好；保温性能好；还具有耐久性、健康性、舒适度好等优点。更重要的是情感结构安装方便快捷、材料环保节能。

1.3现代轻钢结构的发展现状

二十世纪初，现代轻钢结构型的房屋建筑体系开始诞生，二战期间，轻钢结构建筑广泛应用于高速度和高效率占地机库和军营之中，因此得到了快速的发展，自四十年代以来，门式刚架结构等新型的钢结构体系开始出现。国外诸多国家也在积极推动这种节能环保的轻钢结构的设计研究，到目前为止，轻钢结构已经被大多数的发达国家广泛应用于现代建筑中。其中英国将轻钢结构投入应用到90%的单层非居住类建筑结构和60%的多层非居住类建筑结构中，美国在新型钢结构体系的分析、理念的设计和方法及工艺制造方面都达到了世界先进水平，并且开发了多项专利产品和专门的设计软件。

受历史原因的影响，我国的轻钢结构普遍存在着工程造价高、设计和施工极为复杂等特点，高成本和高难度的新型钢结构很少运用到我国的普通建筑中，除了特别重要的大型建筑结构以外。直到二十世纪八十年代，宝山钢铁公司是我国大面积应用轻钢结构的开端。九十年代初，我国积极引进国外的新型钢结构体系，结合我国钢产量的提高，极大的土洞了我国轻钢结构的发展。

2新型钢结构体系及其在我国的应用

2.1门式刚架结构

我国于1999年颁布实施了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:98），这为门式刚架结构在我国的普及推广奠定了坚实的技术基础，使其成为近几年发展最快的一种新型轻钢结构。门式刚架轻型房屋钢结构体系采用门式刚架作为主承重结构，压型钢板为围护结构，设计上一方面允许腹板局部失稳，并利用腹板的屈曲后强度，另一方面通过改变腹板的高度将刚架的梁柱做成变截面形式，以适应结构弯矩内力的分布规律，因此可较同等条件下的普钢结构节约钢材10%-20%。目前在我国门式刚架结构的设计、制作、安装技术已趋成熟，每年新增建筑面积近2000000m2，应用范围包括各类轻型工业厂房，体育场馆、娱乐场所等公共建筑，仓库及储运设施，超市、零售和商业服务等。门式刚架结构体系主要是以门式刚架为主要承重结构的一种新型钢结构体系，目前现在我国的设计、应用和制造安装技术已渐趋成熟，年平均新增门式刚架结构的建筑面积达20万m2，应用范围也越来越广泛。

2.2多层房屋钢结构

多层房屋钢结构体系具有比钢筋混凝土结构施工劳动强度低、施工速度快的优越性，因此在一些发达国家，二至八层公共或居住建筑主要采用轻型钢框架结构。框架梁、柱主要采用热轧或焊接H型钢或方、圆钢管，整个结构的用钢量在40-50kg/m2之间，在很多情况下具有比混凝土结构更好的经济指标。多层房屋钢结构主要应用领域有住宅，多层工业厂房，学校、医院、办公、娱乐等公共建筑，超市、零售、百货等商业建筑，以及旧建筑加层、改扩建工程等。

2.3冷弯薄壁型钢结构

冷弯薄壁型钢主要由0.5-3.5mm厚普通钢板或镀锌钢板经冷压或冷弯而成，基本形状为C形、Z形和方管（矩形），并可形成各种折皱和卷边、拼成I形或T形，以提高截面刚度和承载力。冷弯薄壁型钢过去多用做屋面、隔断和围护结构的单体构件，如檩条、墙梁、山墙架，钢屋架、桁架等，只有少量作为结构构件在中、小跨度门式刚架（无吊车）、货架中。而今在很多国家和地区采用冷弯薄壁型钢作为承重骨架的结构被越来越多地用到单、多层住宅，别墅建筑中，形成了冷弯薄壁型钢新型结构体系。

2.4金属拱型波纹屋盖结构

金属拱型波纹屋盖结构是一种用彩色钢板现场滚压成型的屋盖结构体系。将成卷的彩色钢板压制圆弧拱型槽板，需经过两道成型工艺：第一步将钢板轧成U形或梯形波纹直槽板，第二步通过在直槽板下部轧出横向小波纹而将直槽板轧成拱型槽板。拱型槽板的曲率大小就是靠板上横向小波纹的深浅来调整的。屋盖的保温功能靠内部喷覆的保温材料来实现。金属拱型波纹屋盖结构集承重与围护功能于一体，具有无梁无檩、板件之间锁边连接防水性能好、施工速度快、用量省等优点，可广泛用于厂房、机库、军营建设。

3结语

虽然我国的现代轻钢结构建筑应用范围越来越广泛，但是依然有不少技术问题，我国的轻钢结构技术水平与世界先进水平还有很大的差距，各种不同钢结构体系的技术参差不齐，要提高我国轻钢结构的技术水平，要从以下几个方面着手。一是合理进行产业布局；二是完善设计理论；三是科学选用新型材料；四是利用技术发展专业化自动化的制作团队；五是积极开发轻钢结构在多层建筑中的应用，拓宽应用市场，六是积极研发和推广专门的设计软件等。

参考文献

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