[科普中国]-轻型钢结构

简介结构形式

1、檩条：在轻型钢结构中，大多数都采用有檩体系，故檩条是重要构件。主要有以下几种：实腹式的薄壁型钢檩条，角钢和缀板拼组成的空腹式檩条，桁架式檩条。

2、桁架：桁架是屋盖结构中主要承重构件，桁架的形式有三角形、梯形、梭形、三铰捞等，可采用角钢薄壁型钢、圆管、方管等来制作。

3、钢架：钢架有单层和多层，钢架杆件有实腹式和格构式的，多层钢架能有效地利用建筑空间，降低房屋的高度，造型简洁美观，构件规格整齐，工地安装方便，施工速度快，是当前轻型结构主要结构形式，多采用H型钢制造。

4、网架：网架有空间作用，与梁板、桁架的平面结构比较具有整体性好、刚度大的特点，能有效地承受地震等动力荷载。1

分类轻型钢结构通常有两种：一种是用薄钢板（厚 6毫米以下）冷轧的薄壁型钢组成的骨架结构；一种是用断面较小的型钢（如角钢、钢筋、扁钢等）制作桁架，再组成骨架结构；还有混合使用两种方法组成的骨架结构。薄壁型钢在汽车、飞机和船舶的骨架结构上的广泛使用，促进了轻型钢结构在工业化体系建筑中的发展。第二次世界大战后,英国出现了CLASP和SEAC轻型钢结构的学校建筑体系，法国出现了GEAJ等轻型钢结构的住宅和办公室建筑体系。轻型钢结构建筑轻盈,便于工业化生产,施工组装快速、方便，特别适于要求快速建成和需要搬动的建筑，较多地用于学校、住宅、办公、旅馆、医院以及工厂和仓库等。但须作好防锈处理并加强养护，以提高耐久性。1

优点抗震性：低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。

抗风性：轻型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护。

耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。

保温性：采用的保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板，有效的避免墙体的“冷桥”现象，达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。

隔音性：隔音效果是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。

健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。

舒适性：轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。

快捷：全部干作业施工，不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑，只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。

环保：材料可100%回收，真正做到绿色无污染。

节能：全部采用高效节能墙体，保温、隔热、隔音效果好，可达到50%的节能标准。1

轻型钢结构建筑结构形式受欧洲传统的木构架建筑影响较大，常由薄壁型钢或小断面型钢组合成桁架来代替木构建筑的墙筋、搁栅和椽架等。骨架的组合方式一般同建筑规模、生产方式、施工条件以及运输能力有关。常见的有：

单元构件式建筑体系：建筑物由柱、墙筋、梁、搁栅、檩条、椽子和屋架等单元构件装配成轻型钢结构骨架，然后再加铺屋面，安装墙板和门窗等。骨架的节点多采用螺栓和接板固定。为了加强组装式骨架的稳定性，在必要的部位加支撑或可调节的交叉式拉杆。单元构件组装的建筑，组装灵活，运输方便，可适应各种不同建筑空间组合的需要。但现场施工时间比其他几种安装方式长些。

框架隔扇式建筑体系：由薄壁型钢龙骨组成的框架隔扇，用作墙体、楼板和屋面的承重骨架结构，来装配成整幢的建筑。这种建筑的内外面层和内部保温、隔热层以及门窗等可以在工厂预制时安装好，也可在施工现场待骨架装配好后再进行安装。这种建筑体系如同板材装配式建筑，要求隔扇的规格类型少，节点装配方便。由于大部分工作可在工厂完成，所以质量较高，现场施工速度较快。

在工厂用薄壁型钢组装成一个房间大小的盒子骨架，完成内外装修并作好内部绝缘层，甚至可以把室内装修，包括灯具、窗帘、地毯、卫生设施，以至固定家具等都在工厂安装好。运到施工现场，只要把各个盒子吊装就绪，作好节点的结构和防水处理，接上管线即可使用。有的盒子单元为了减小运输中的体量，作成可以折叠的盒式构件，运到现场，在吊装时打开构件，进行组装。这种组合方式装配时要注意稳定性，以及接缝的防水、保温处理。有的还可做成拖车式或集装箱式活动房屋，便于搬运。

轻型钢结构低层住宅的建造技术，是在北美式样木结构建造技术的基础上演变而来的，经过百年以上的发展，已形成了物理性能优异、空间和形体灵活、易于建造、形式多样的成熟建造体系。在世界上被誉为人居环境最好的北美大陆，有95%以上的低层民用建筑，包括住宅、商场、学校、办公楼等均使用木结构或轻钢结构建造（甚至包括我们的近邻日本和韩国）。北美地区，轻钢结构在整个建筑市场占有绝对优势。近年来，随着木材价格的节节攀升，北美轻钢结构体系的市场发展正以超过30%的增长率快速增长，逐步为市场所广泛接受。同时在我们的近邻日本（在日本成为KC体系）和韩国，以及澳大利亚也被大量采用。总结，北美轻钢结构近年来快速发展的原因，可以总结为技术成熟可靠，结构体系灵活利于建设及商业开发，建筑经济性高，技术先进符合环保节能可持续发展的潮流几个方面。

中国钢铁工业的产量已居于世界前列，但钢材在建筑业的使用比例远低于发达国家的水平，轻钢结构低层民用住宅建筑技术符合国家对建筑业的产业导向；居其美业参与或主持建造的每一个轻钢结构住宅项目，都引起了业内人士与各级政府相关部门的强烈反响和关注，并得到各级政府相关部门在政策上和技术上的支持。

轻钢结构的技术及产品配置非常成熟，产业化程度高，是北美近百年建筑技术和建材工业发展的结晶。建筑结构使用的镀锌钢板抗腐蚀性能优异经久耐用，其在正常使用的情况下的使用年限为275年。 轻钢结构的抗震性能远优于传统的混凝土和砖混住宅。同时，由于轻钢结构的结构自重轻，单位面积重量仅相当于同等面积砖混结构重量的1/4，所以其基础处理简便，适用于大多数地质情况。2