轻钢龙骨结构住宅体系的发展和应用

轻钢龙骨结构住宅体系的发展和应用

曾云樱1罗侃2

湖北武汉430000

摘要：当前,钢结构住宅符合我国的节能产业政策,已被建设部列为重点推广项目。然而,我国能够真正实现产业化的钢结构住宅的比例不足3%。其主要原因是钢结构住宅的结构形式单一,基本上是以传统的轻钢框架结构体系为主,其他的结构形式值得研究。

关键词：轻钢龙骨；住宅体系

轻钢龙骨结构住宅体系的构件板厚和断面较小，构件之间全部采用螺钉连接，钢材表面采用镀锌或镀铝锌进行结构防腐，墙体构件内外采用建筑功能好的结构板材封闭，这种结构体系的结构件采用标准化生产和全装配化施工，除基础外无湿作业、安装简便、搬运重量小、仅需小型起重设备、施工快捷，结构拆除可二次重复使用，还有更好的抗震、防腐、防虫、环保和节能效果，因此，其在住宅建筑方面具有很大的发展潜力.

1轻钢龙骨结构住宅体系受力机理

垂直荷载：主要由冷弯薄壁型钢屋架、楼层桁架梁或楼层梁传给墙体立柱承受并传至基础.一般会在楼层墙顶部设置楼层转换桁架，以解决屋架、楼面梁和墙体立柱不在同一轴线平面内的问题，使得垂直荷载在结构体系内的传递是非常直接和明确的.水平荷载：冷弯薄壁型钢体系承受的水平荷载包括风载和地震作用荷载等.水平荷载主要由平行于荷载方向的墙体承受并传至基础.为平衡水平力作用对墙体产生的力矩，在墙体底部二端设置抗拔锚栓，防止墙体发生倾覆破坏；为平衡水平力作用对墙体底部产生的剪力，在墙体底部设置抗剪螺栓，防止墙体底部受剪破坏.

2轻钢龙骨结构住宅体系的技术特点

2.1技术规范

这种超轻钢结构住宅源自北美及欧洲，到目前已发展了几十年，低层钢结构住宅中，轻钢龙骨结构体系在北美国家属于冷弯薄壁型钢结构规范范畴，在我国，由于材料厚度不符合《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002），只能另建体系称为“低层轻钢龙骨结构体系”，亦即超轻钢结构体系，现行国家规范规程有《底层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》（JGJ227-2011）。

2.2技术特征

2.2.1构造特征

是以C形与U形这两种简单截面形式的冷弯型钢龙骨为基本结构构件，经装配工艺构成各种复杂形式的梁柱或组合构件。

2.2.2材料特征

采用壁厚为≤2mm（Q234/Q345）或≤1.5mm（LQ550）的冷轧热镀锌（铝）钢板的构件材料，不同于传统概念的冷弯型钢结构采用厚度为了1.5mm～6.0mm钢材。

2.2.3连接特征

不采用焊接或螺栓连接方式，而是采用自攻自钻螺钉，并且机器自动化生产杆件具有自动沉孔和压劲的功能，其优点是使螺钉与被连接构件连接后表面无螺帽凸出，方便使用，并且增强了结构连接的的强度。

2.2.4强度特征

采用高强度镀锌钢板经冷弯加工成型，加工过程使材料产生形变强化，进而提高了构件的屈曲强度，强度等级LQ550远高于普通钢材Q345、Q235。

3轻钢龙骨结构住宅体系的优良特性及发展分析

3.1绿色环保,符合可持续发展理念

轻钢龙骨结构住宅体系采用各种新型建筑材料,防腐阻燃,居住环境健康卫生。其主要钢材用材全部可以回收再利用,其它围护材料也大部分可以回收利用,且其拆除安装简单,不污染环境。另外,其施工为干作业,除基础外，很少使用水泥、黏土砖、水等不环保材料和不可再生资源。轻钢龙骨结构住宅体系是可持续发展的绿色环保住宅体系,符合现代建筑的发展方向。

3.2隔热、隔声性能好,能耗低，舒适度高

轻钢龙骨结构住宅的结构板材为环保的“绿色建材”，墙体承重构件间的空腔填充保温隔声材料具有高热阻值,这使得其具有良好的保温隔声性能和较好的舒适度。据现场测量调查，夏天同样日照强度同一套型同一室内位置，超轻钢结构住宅的室内温度低于普通住宅1.5摄氏度，冬季经同样情况的白天照度，同一套型的同一卧室在不开门窗封闭状态下经测温，超轻钢结构住宅的室内温度高于普通住宅2.2摄氏度，可见超轻钢结构住宅的外墙保温畜热有明显优势。

3.3用钢量少、造价成本相对较低

轻钢龙骨结构住宅体系用钢量一般在30kg/m2左右,若采用澳大利亚G550等高强钢材,该结构体系的用钢量可降低到20kg/m2左右,远远低于传统结构的用钢量。比起普通钢结构或钢筋混凝土结构综合成本相对较低。

3.4推广轻钢龙骨结构住宅体系是提高我国建筑用钢量的重要突破口

我国近年来钢铁产量急增,国家制定了一系列推广使用钢结构的政策措施,提出“十五期间建筑钢结构的用量达到总钢产量的3%,至2010年建筑钢结构的用量达到总钢产量的6%”的目标。轻钢龙骨结构住宅体系若能够在我国大面积推广,其产生的规模效应一定能够大大提高建筑业的用钢量。从这个意义上讲,大力推广轻钢龙骨结构住宅体系是提高我国建筑用钢量的重要突破口,这与单栋轻钢龙骨结构住宅用钢量少并不矛盾。

3.5有益于住宅装配化和产业化

构件、板材等多在工厂自动化生产,机械化、标准化程度高,质量易保证,现场装配化施工，其大规模推广有利于促进建筑科技进步,推动我国住宅产业化发展。

3.6现场拼装简单,施工周期短,投资回报快,效益好。建筑周期短

轻钢龙骨结构住宅体系构件小,主要构件均在工厂生产加工，现场仅需少数劳动力即可完成拼装,且基本为干作业，不像传统住宅结构需要大型吊装机械、脚手架和模板等,拼装施工极为简单。同时施工工期与传统结构相比可以缩短40%,工期短使得资金回收快,综合效益好。

3.7建筑布局轻巧灵活,综合性能好

轻钢龙骨结构住宅体系墙壁楼板等结构构件占用空间小,管线可以通过楼层桁架的杆件间空或对墙柱腹板开孔而敷设于墙体体系和楼板体系中,与传统住宅相比,同样建筑面积时的实际使用面积大(一般可达总面积90%以上),楼层净空高。这些特点使得轻钢龙骨结构住宅体系比传统结构住宅体系能够更好的满足现代住宅市场及现代居住生活的需要。

3.8自重轻,基础造价低,抗震性能好

轻钢龙骨结构住宅体系自重仅相当于传统混凝土结构的1/4～1/6,基础负担小,造价低,在软土地基中优势尤为明显。冷弯型钢构件与外墙结构板组成“板肋墙承重体系”，每片墙体均匀抵抗地震水平荷载，在地震荷载作用下动力效应非常轻微，其优良的抗震性能在历次大地震中都得到了印证。

4总结

目前，轻钢龙骨结构住宅体系作为一个新型、绿色环保可持续发展的住宅体系正在我国得以迅速发展,其正逐渐改变着我国“秦砖汉瓦”一统天下的单一住宅格局和传统的住宅建筑建造模式，其应用可以节约土地资源,保护生态环境,符合国家发展循环经济、建设节约型社会的可持续发展战略,对促进建筑科技进步,推动我国住宅产业化发展具有重大意义。但尽管轻钢龙骨结构住宅体系有诸多优点,目前还有一些因素制约着其在我国的发展,如经济性不好,技术条件不成熟,消费者难以接受等。为在我国大力推广和发展轻钢龙骨结构住宅体系,我们必须针对性地解决好以上问题。

参考文献

[1]宋延勇,李元齐.浅谈轻钢龙骨结构住宅体系[J].山西建筑,2010,36(24):74-75.

[2]赵月明,许超,曹宝珠,白爱华.轻钢龙骨结构住宅体系的发展和应用[J].吉林建筑工程学院学报,2010,27(01):37-39.