輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑(即輕鋼建筑)是指以輕型冷彎薄型鋼、輕型焊接和高頻焊接型鋼、薄鋼板、薄壁鋼管、輕型熱軋型鋼及以上各構(gòu)件拼接、焊接而成的組合構(gòu)件等為主要受力構(gòu)件,大量采用輕質(zhì)圍護(hù)隔離材料的單層和多層建筑。
一、輕型鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 目前,我國輕型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速,傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、普通鋼結(jié)構(gòu)相比,輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑具有如下件特點(diǎn): (1) 自重輕。自重輕是輕型鋼結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)。輕鋼建筑主體結(jié)構(gòu)的含鋼量通常在25~80kg左右,彩色壓型鋼板的重量一般低于10kg,輕鋼房屋自重僅為混凝土結(jié)構(gòu)的1/8—1/3,可大大降低基礎(chǔ)的造價(jià)。 (2) 工業(yè)化程度高。冷彎型鋼、壓型鋼板、連接件的構(gòu)配件均為自動(dòng)化、連續(xù)化、高精度生產(chǎn),生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,產(chǎn)品規(guī)格系列化、定型化、配套化,便于商品化。 (3) 現(xiàn)場施工速度快、工期短。構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化與裝配化程度高,所以現(xiàn)場安裝簡單快速,一般廠房、倉庫簽訂合同后2-3個(gè)月就可以交付使用,因?yàn)闆]有濕作業(yè)現(xiàn)場,所以基本不受氣候影響。 (4) )綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)良。輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的用鋼量接近在相同條件下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋用量,且能節(jié)約大量木材、水泥及其他建筑材料,降低總造價(jià)。 (5) 結(jié)構(gòu)抗震性能好,變形能力強(qiáng)。由于主要承重構(gòu)件為鋼結(jié)構(gòu),其韌性和彈性較大,檁條的抗剪和抗扭作用以及桿、梁間的支撐,大大加強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 (6) 有利于環(huán)保。輕鋼結(jié)構(gòu)建筑屬于環(huán)保節(jié)能型材料,廠房可以搬遷,材料可以回收。 (7) )外形美觀、現(xiàn)代感強(qiáng)烈。外形設(shè)計(jì)和色彩選擇自由度大,尤其是墻面彩鋼板,具有質(zhì)高效、色彩艷麗、造型美觀的特點(diǎn),不但可做墻體,還能起到裝飾墻面的作用。 (8) 有利于住宅建筑材料的改革和換代,與耗材多、不利于節(jié)能和環(huán)保的磚混凝土結(jié)構(gòu)比,輕型鋼結(jié)構(gòu)具有安全可靠、美觀適用、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),有利于發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè),滿足市場需希求。 (一) 輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展 1.低層輕鋼建筑方面 低層輕鋼建筑,指兩層以下(含兩層)的輕鋼房屋建筑,主要采用實(shí)腹式或格構(gòu)式門式平面剛架結(jié)構(gòu)體系,目前國內(nèi)輕鋼結(jié)構(gòu)低層建筑主要有工業(yè)廠房、機(jī)庫、候車室、碼頭建筑、超市、農(nóng)貿(mào)市場、飲食娛樂用房、體育設(shè)施以及各種臨時(shí)性建筑。 近年來隨著壓型鋼板、冷彎薄壁型鋼、H型鋼的大批量生產(chǎn),輕型門式剛架體系得到較為廣泛的推廣。輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的發(fā)展推動(dòng)了該種體系在我國的設(shè)計(jì)、成型一體化進(jìn)。為了適應(yīng)輕型門式剛架結(jié)構(gòu)體系迅速興起的市場需求,我國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會發(fā)布了《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS 102-2002),該規(guī)程為我國輕型門式剛架結(jié)構(gòu)系的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工提供了依據(jù)。 目前仍存在一些問題有待進(jìn)一步解決:沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的一體化流程,施工工期與外相比仍顯得較長;許多施工過程中的工藝方法有待進(jìn)一步研究,現(xiàn)場拼接的優(yōu)越性沒有充分發(fā)揮;采用平面分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì),較少考慮整體結(jié)構(gòu)的空間作用;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏于保守,沒有充分發(fā)揮材料的承載能力,所涉及的結(jié)構(gòu)整體用鋼量偏高。 2.多層輕鋼建筑方面 多層輕鋼建筑是另一種很有發(fā)展前途的建筑形式,一般可定義為:10層以下的住宅;高度小于24 m的公共建筑;20 m以下,樓面荷載小于8kN/平方米的工業(yè)廠房。這類建筑多采用三維框架架構(gòu)體系,亦可采用平面剛架結(jié)構(gòu)體系。 國內(nèi)多層輕鋼建筑主要有住宅、多層工業(yè)廠房、學(xué)校、醫(yī)院、辦公、娛樂等公共建筑,超市、零售、百貨等商業(yè)建筑,舊建筑加層、改擴(kuò)建等。 從國際、國內(nèi)發(fā)展來看,新穎的輕鋼住宅、公寓建筑成為一種商品的趨勢日益突現(xiàn)出,隨著中國加入WTO組織,技術(shù)全球化、顧客全球化是大勢所趨,目前各種先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)體系已打人我國建筑市場,開發(fā)輕鋼結(jié)構(gòu)體系住宅、公寓有助于拓展國際國內(nèi)建筑市場。輕型鋼結(jié)構(gòu)體系住宅由于自身的優(yōu)勢,必將有良好的發(fā)展前景。 (二) 輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍不僅局限于具有小跨度的房屋,而是逐漸擴(kuò)展,已經(jīng)可以取代部分普通鋼結(jié)構(gòu)。 輕型屋面的應(yīng)用和屋面荷載的大幅度降低,使鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的截面尺寸和重量比按傳統(tǒng)混凝土重屋面設(shè)計(jì)的屋蓋大幅度降低,不僅可以節(jié)約鋼材用量,加快建設(shè)速度,同時(shí)還具有較強(qiáng)的抗震能力,能提高整個(gè)房屋的綜合抗震性能。
二、輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用
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