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Abstract: This paper combine with the new portal frame light house steel technical regulations discussed portal frame design in a number of issues.Key words: building construction; portal frame structure; design
中圖分類號：TU209 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）
門式剛架輕型房屋自重輕，用鋼省，造價低；抗震性能好，在抗震設(shè)防烈度為7度及以下地區(qū)不考慮抗震設(shè)計；可跨越較大跨度；制作簡單，施工周期短且不需要大型施工機(jī)具；形式美觀有現(xiàn)代感，能充分滿足使用要求。廣泛應(yīng)用于具有輕型屋蓋和輕型外墻；剛架跨度不大于36米，檐口高度不大于15米；無吊車或起重量不大于20噸的A1~A5工作級別吊車的單層房屋鋼結(jié)構(gòu)。
1. 門式剛架結(jié)構(gòu)平面布置
1.1門式剛架輕型房屋結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長度：縱向溫度區(qū)段不大于300米；橫向溫度區(qū)段不大于150米。
當(dāng)需要設(shè)置橫向伸縮縫時，可用兩種做法：一種簡單但比較昂貴的處理辦法是在伸縮縫處采用雙剛架，剛架的間距以保證柱腳底板不相碰為依據(jù)。以雙剛架為界，結(jié)構(gòu)兩邊各自具有獨立的檁條、支撐和維護(hù)板系統(tǒng)，其中屋面板和墻面板使用可伸縮的連接件相連。在縱向伸縮縫處需要設(shè)置防火墻的情況下，這種處理方法是必須的。
另一種方法較為經(jīng)濟(jì)，具體辦法是：在伸縮縫處只設(shè)置一榀剛架，而在伸縮縫處的檁條上，設(shè)置橢圓長孔來吸收該點的熱位移。
1.2單層門式剛架的跨度，一般情況下以跨度為21~30米時比較經(jīng)濟(jì)。
1.3剛架的合理間距
剛架的用鋼量一般來說隨其間距額度增大而減小，但吊車梁，檁條，墻梁的用鋼量則隨剛架間距的增大而增大。對于無橋式吊車的單層門式剛架輕型房屋，剛架間距以6~9米為宜；通常，大跨度剛架宜采用大間距，跨度與間距的比一般以3.5~5為宜。對于有10噸以上吊車或較大的懸掛荷載的單層門式剛架輕型房屋，剛架間距以6米為宜。
2.門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)形式
2.1在門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系中，屋蓋宜采用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條，主剛架可采用變截面實腹剛架，外墻宜采用壓型鋼板墻面和冷彎薄壁型鋼墻梁。住剛架斜梁下翼緣和剛架柱內(nèi)翼緣出平面的穩(wěn)定性，由與檁條和墻梁相連接的隅撐來保證。主剛架間的交叉支撐可采用張緊的圓鋼。
2.2根據(jù)跨度，高度和荷載不同，門式剛架的梁，柱可采用變截面或等截面實腹焊接工字形單軸對稱或雙軸對稱截面或軋制H形截面。設(shè)有橋式吊車時，柱宜采用等截面構(gòu)件。變截面構(gòu)件通常改變腹板的高度做成楔形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在一個安裝單元內(nèi)一般不改變翼緣截面，當(dāng)必要時，可改變翼緣厚度；鄰接的運輸單元可采用不同的翼緣截面，兩單元相鄰截面高度宜相等。
2.3門式剛架的柱腳多鉸接支承設(shè)計，通常為平板支座，設(shè)一對或兩對地腳錨栓。當(dāng)用于工業(yè)廠房且有5噸以上橋式吊車時，宜將柱腳設(shè)計成剛接。對于有橋式吊車的房屋，中柱不宜采用搖擺柱。
2.4門式剛架輕型房屋屋面坡度宜取1/8~1/20，在雨水較多的地區(qū)宜取較大值。
3. 基礎(chǔ)形式的選擇
基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)建筑物所在地的工程地質(zhì)情況和建筑物上部結(jié)構(gòu)型式等幾個方面綜合考慮，對于輕鋼結(jié)構(gòu)而言，由于柱網(wǎng)尺寸較大，又上部結(jié)構(gòu)傳至柱腳的內(nèi)力較小，一般以獨立基礎(chǔ)為主。若地質(zhì)條件較差，可考慮采用條形基礎(chǔ)，遇到不良地質(zhì)情況，可考慮采用樁基礎(chǔ)。鋼架柱腳在地面以下的部分應(yīng)采用強(qiáng)度等級較低的混凝土包裹（C15、C20混凝土即可，保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm），并應(yīng)使包裹的混凝土高出地面不小于150mm。當(dāng)柱腳底面在地面以上時，柱腳底面應(yīng)高出地面不小于100mm。鋼架柱腳與基礎(chǔ)連接的預(yù)埋螺栓不應(yīng)采用冷拔鋼筋，應(yīng)采用Q235鋼或Q345鋼。錨栓的直徑不宜小于24mm，且應(yīng)采用雙螺帽。
4. 支撐體系的布置
在每個溫度區(qū)段或分區(qū)建設(shè)的區(qū)段中，應(yīng)分別設(shè)置能獨立構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的支撐體系。
柱間支撐宜于屋蓋橫向水平支撐布置在同一開間，以組成幾何不變體系。如不能布置在同一開間，則應(yīng)加設(shè)剛性系桿傳力。各道支撐的間距，當(dāng)無吊車時宜取30~45米。有吊車時，可在適當(dāng)加大支撐間距的同時提高支撐的剛度，一般宜設(shè)在溫度區(qū)段中部，或當(dāng)溫度區(qū)段較長時設(shè)在三分點處，且間距不宜大于60米。
當(dāng)建筑寬度大于60米時，在內(nèi)柱列宜適當(dāng)增加柱間支撐，當(dāng)不能設(shè)置交叉支撐時，可設(shè)置縱向剛架或剛架式門式支撐。
當(dāng)有駕駛室的吊車噸位大于15噸時，應(yīng)在屋蓋邊緣設(shè)置縱向水平支撐。
當(dāng)無吊車且檐口高度不大于9米時，宜僅設(shè)單層柱間支撐；當(dāng)檐口高度大于9米時，可根據(jù)支撐的夾角設(shè)置雙層柱間支撐。交叉支撐與水平夾角以45度為佳，不宜大于55度。有吊車時，應(yīng)以吊車梁兼做縱向系桿設(shè)置上下兩層柱間支撐，端開間可不設(shè)置下層支撐以減少吊車梁的溫度應(yīng)力。所有橫向支撐縱向支撐均應(yīng)與屋蓋梁天窗架等構(gòu)件及縱向桿系組成幾何不變的桁架形式。
5. 鋼材質(zhì)量等級和焊縫質(zhì)量等級
門式剛架、吊車梁和焊接的檁條、墻梁等構(gòu)件宜采用Q235B、Q345B及以上等級的碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，質(zhì)量等級為A級的鋼材不適宜做焊接連接的構(gòu)件。原因是這種類型的鋼材不保證焊接要求的含碳量限值，不保證沖擊韌性和延性。比如檁條，不焊接，用普通螺栓連接，可采用Q235A。根據(jù)構(gòu)件的重要性和受力性能及焊縫的受力情況確定焊縫等級。通常板材的等強(qiáng)對接焊縫(梁柱端板的對接焊縫)、梁上受拉、受彎的對接焊縫應(yīng)采用剖口全熔透對接焊縫，其焊縫質(zhì)量等級為一、二級，其它角焊縫因其應(yīng)力集中較嚴(yán)重，內(nèi)部探傷困難，其質(zhì)量等級一般只能是三級。
6. 梁柱連接節(jié)點
少數(shù)設(shè)計的門式剛架，想節(jié)省鋼材，采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成，但混凝土是一種脆性材料，雖然構(gòu)件可以通過配筋承受彎矩和剪力，但在連接部位，它的抗拉、抗沖切的性能很差，在外力作用下很容易松動和破壞。所以此時梁柱只能鉸接，不能剛接。有些設(shè)計，在門式剛架設(shè)計好之后，又根據(jù)業(yè)主要求將鋼柱換成砼柱，而梁截面不變,是不可行的。由于連接不同，構(gòu)件內(nèi)力也不同，有的工程斜梁很細(xì)，就是這個原因造成的。
門式剛架斜梁與柱的連接，可采用端板豎放、端板橫放和端板斜放三種形式。端板豎放適用于局部等截面柱。當(dāng)豎向荷載起控制作用時，將端板橫放可減少節(jié)點的設(shè)計剪力，同時充分利用柱的壓力對節(jié)點受力的有力作用。如果節(jié)點彎矩很大，可采用端板斜放形式，加長抗彎連接的力臂，有利于布置螺栓。端板拼接連接形式有外伸式和平齊式兩種情況，端板外伸式節(jié)點受力合理，承載力高于平齊式節(jié)點，因此應(yīng)盡量采取外伸式端板連接，同時應(yīng)在結(jié)點板外伸部分設(shè)置加勁肋，使靠近受拉翼緣兩側(cè)的螺栓受力均勻，接近一致，提高節(jié)點的抗剪能力，有效減少節(jié)點板的變形。
7. 拉條和撐桿
中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
一．前言
輕型鋼門式鋼架結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中是普遍存在的，因為這種結(jié)構(gòu)設(shè)計具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，是其他一些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所無法比擬的。為了更大范圍的發(fā)揮這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢，確保這種鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，我們就需要對該種鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點進(jìn)行分析，克服在輕型鋼門式結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，掌握其設(shè)計要點，使輕型鋼門式結(jié)構(gòu)設(shè)計得到更大的發(fā)展。
二．輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)相關(guān)概述
1．輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)形式
輕鋼門式剛架的結(jié)構(gòu)形式多樣，主要有以下幾種：單跨、雙跨、多跨剛架以及帶挑檐的剛架等。
2．輕鋼門式剛架結(jié)構(gòu)典型優(yōu)勢
（一）自重輕
輕鋼框架結(jié)構(gòu)重量比很高，墻厚較薄，因此可以使房屋的跨度達(dá)到很大，鋼材可根據(jù)不同用途合理分配截面尺寸的高寬比，使用面積較其他結(jié)構(gòu)要提高很多。輕鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比，自重約為后者的一半 。在工程設(shè)計中可以根據(jù)實際情況達(dá)到個性化的要求 。
（二）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，抗震性能突出
輕鋼框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好 ，鋼梁、鋼柱組成柔性框架，可充分發(fā)揮鋼材強(qiáng)度高、延性好 、塑性變形能力強(qiáng)的特點，以吸收部分地震能量，房屋的抗拉伸、扭曲 、震動的能力得以強(qiáng)化，而且適合建造在各種地質(zhì)條件的地基上，提高了結(jié)構(gòu)的安全可靠性 。
（三）施工速度快
一般情況下，輕鋼框架結(jié)構(gòu)建筑的施工由于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化 、定型化，構(gòu)件加工制作工業(yè)化 ，另外加上現(xiàn)場安裝施工的過程中不受氣候影響 ，簡單快捷 ，時間相對鋼混結(jié)構(gòu)住宅縮短 工 時1／3~1／2，加快了資金周轉(zhuǎn)，大大提高了投資回報速度 。
三．輕鋼門式剛架設(shè)計
1． 剛架的間距
剛架的架間距與剛架的跨度、屋面荷載及檁條形式等因素有關(guān)，剛架跨度較小時，選用較大的剛架間距，增加檁條的用鋼量是不經(jīng)濟(jì)的，但是，如果對間距進(jìn)行稍微的變動，不僅既經(jīng)濟(jì)，同時對于也不至于對結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生太大的影響。
2．剛架橫梁的截面高度與其跨度之比
對格構(gòu)式剛架橫梁，截面高度宜采用跨度1／l5-1／25；對實腹式剛架橫梁，截面高度宜采用跨度的1／30～1／45：輕型剛架采用比值的下限。
3．柱腳的假定
按柱腳與基礎(chǔ)的連接形式，可分為剛接和鉸接兩種。經(jīng)計算比較，與基礎(chǔ)剛接的剛架比鉸接的剛架可節(jié)省鋼材l0%—15％，并且在提高結(jié)構(gòu)承載力和減小剛架側(cè)向位移方面，比鉸接剛架有利。但剛接剛架的基礎(chǔ)造價高，對地基條件的要求也比較高，如果把柱基做得符合剛接要求，對于輕型剛架并不一定經(jīng)濟(jì)，所以一般采用鉸接柱腳。
四．輕鋼門式鋼架節(jié)點的設(shè)計
1．柱腳
剛架柱腳與基礎(chǔ)的連接形式分理論鉸接、工程鉸接和剛接3種，分別示于圖1。而圖1所示的連接形式也難以抵抗柱腳的轉(zhuǎn)動，柱腳實測應(yīng)力值比計算值小，柱頂實測應(yīng)力值偏大。鉸接柱腳是門式剛架設(shè)計中常用的假定條件，柱腳具有部分的嵌固性，不會對剛架的受力產(chǎn)生不利的影響。在屋面的恒截和風(fēng)載的作用下，理論鉸接的柱頂位移過大，上述試驗實測值為7．04cm，工程鉸接可以改善這種情況。實測值為5．26cm，剛接的情況最好為2．94cm。
圖1鋼架柱腳形式
因墻體材料不同和柱腳連接的形式各異，對柱頂側(cè)移的限值沒有明確規(guī)定。為防止產(chǎn)生能夠影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的變位，將柱頂水平位移限制在1／150柱高以內(nèi)比較合適。
2．角隅和屋脊節(jié)點
為保證節(jié)點連接的剛性和便于布置連接螺栓，常在角隅和屋脊處加腋。加腋高度一般為橫梁截面高度為1/2，由橫梁截面斜切而成。帶加腋的門式剛架可以減少橫梁的彎矩，從而可減小其截面的尺寸，當(dāng)然也相應(yīng)加大了柱子的彎矩，因為橫梁的總長度通常大于柱子的長度，這樣節(jié)約下來的鋼材可以補償加腋所用的費用。
在屋脊處的加腋不僅有利于節(jié)點構(gòu)造，而且有助于減少剛架的垂直撓度，但由于屋脊附近的彎矩變化比較平緩，故對提高剛架的承載力并不起直接作用。
3．柱頂腹板的加勁肋
柱頂腹板常設(shè)置加勁肋，以提高角隅處板域的抗剪強(qiáng)度，如圖3所示。同時由于圖2柱頂腹板加勁形式柱翼緣板的厚度一般小于橫梁端板的厚度，為防止柱翼緣板在受拉螺栓的作用下產(chǎn)生撓曲變形，在柱翼緣受拉螺栓附近設(shè)置加勁板(圖2a)。圖2c采用對角線受拉加勁肋與短加勁板相結(jié)合的形式，使加勁肋在結(jié)構(gòu)上更有效，并且可克服采用其他形式加勁肋可能碰到的穿螺栓的困難。
圖2 柱頂腹板加勁形式
4．檐口構(gòu)件
剛架之間角隅處的檐口構(gòu)件，應(yīng)設(shè)計得比較剛強(qiáng)。檐口構(gòu)件包括角隅處垂直支撐、墻梁和檁條等。它對柱頂提供“定位約束”，并把縱向風(fēng)力傳遞給支撐系統(tǒng)，同時為角隅處受壓內(nèi)翼緣提供側(cè)向約束。
為角隅處設(shè)置的垂直支撐，將檐口構(gòu)件與受壓內(nèi)票緣直接而可靠地連接起來，防止側(cè)間撓曲。如果是弧形內(nèi)翼緣，支撐應(yīng)設(shè)置于弧的中點或靠近中點處。在直梁和直柱的情況下，應(yīng)設(shè)置于它們的交點，或沿角隅處柱內(nèi)翼緣垂直布置。雖然在角隅處彎矩下降比較快，在距角隅很近的距離內(nèi)受壓內(nèi)翼緣的彎曲應(yīng)力已，不太大，但還應(yīng)在附近設(shè)置側(cè)向支撐點，一般在內(nèi)翼緣的轉(zhuǎn)折處，或曲線加腋的弧形端點。
在鋼架角隅處測向支撐曲線加腋的角隅中，b2／Rt的關(guān)系應(yīng)小于2，以減小曲線翼緣的法向分力向腹板集中的程度，此處b為翼緣的寬度，t為翼緣的厚度，R為益線加腋的益率半徑。通?？捎眉訌?qiáng)的墻梁和檀條，利用角撐為受壓內(nèi)翼緣提供側(cè)面支撐。
五．結(jié)束語
輕型鋼門式結(jié)構(gòu)設(shè)計對于建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計來說具有十分重要的作用，對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展也是具有重大意義的，因此我們應(yīng)該加強(qiáng)對于輕型鋼門式結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討。
參考文獻(xiàn)：
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[2]葉飛; 李其成; 沈小璞 帶有長懸臂雨篷超大跨度門式鋼架結(jié)構(gòu)的有限元分析安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)2011-12-15期刊
中圖分類號：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
一、前言
輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋一般是指采用輕型H型鋼、槽鋼、冷彎薄壁型鋼、圓鋼、小角鋼及壓型鋼板、夾芯板組成的1～3層臨時性房屋。輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋是最簡單的鋼結(jié)構(gòu)建筑，也是工業(yè)化程度最高的預(yù)制裝配式輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋。在建筑行業(yè)快速發(fā)展的今天，隨著各種工程項目的開展，輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋在越來越多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，加強(qiáng)對輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的應(yīng)用情況分析，并找出其中存在的問題提出解決措施，具有十分重要的社會經(jīng)濟(jì)意義。
二、輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的優(yōu)勢分析
近些年來，我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，但是在經(jīng)濟(jì)高速增長的同時，也面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)和生態(tài)危機(jī)，不僅僅嚴(yán)重威脅著國民的生命財產(chǎn)安全，影響到國民生活質(zhì)量的提高，更嚴(yán)重阻礙了我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹落實。其中各種建筑能耗一直在我國能源消耗中占據(jù)著很大的比例，降低建筑的能耗，發(fā)展綠色節(jié)能建筑，不僅僅是我國建筑行業(yè)發(fā)展的基本趨勢，更是我國全面落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的采用，具有很重要的意義。其獨特的優(yōu)勢主要而言有以下幾個方面，筆者將簡單做出分析探討。
1.具有很輕的重量，同時便于組裝，組裝速度快捷。一般而言，輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的重量要比傳統(tǒng)的房屋要輕很多，平均每平米約150～300 N。同時，輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋在另一方面也具有組裝簡單快速的特點。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的各種構(gòu)件基本都是在一些工廠開始都預(yù)先制定好的，有了需要時候，直接使用工具運送到目的地進(jìn)行組裝，只需要一些螺栓，自攻螺釘?shù)葮?gòu)件，在熟練的組裝人員的施工組裝之下，可以很快的將房屋建造起來。相對于傳統(tǒng)的房屋建造而言，其建造速度和施工周期要快速很多。
2. 輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋在施工過程中，操作方便，施工速度快，同時會產(chǎn)生很小的噪音，噪聲污染較小，在施工過程中，廢氣廢水廢渣排放量較小。由于鋼結(jié)構(gòu)中，主要的建筑材料使用的是鋼材料，對土木，石灰，水泥等材料使用量大大減少，既減少了對各種資源能源的消耗，同時，可以加大建筑材料的回收利用效率，在綠色，節(jié)能，環(huán)保上具有很大的優(yōu)勢。
3.輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋相對而言具有良好的抗震性能和抗風(fēng)性能，不僅僅大大增強(qiáng)了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也可以大力保障建筑使用者的切身利益。在建筑的施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)更有利于實施自動化，機(jī)械化生產(chǎn)，會減少勞動力的消耗，降低了工程造價。
三、輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r探究
1. 輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的結(jié)構(gòu)形式
（一）板式結(jié)構(gòu)：采用彩色鋼板聚苯乙烯泡沫(EPS)夾芯板做成屋面、墻面的單層組合房屋，因為沒有鋼骨架，所以寬度(跨度)方向一般不超過5m。
（二）框架支撐結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)形式與日本東海租賃株式會社的基本相同，但是要根據(jù)我國現(xiàn)行的設(shè)計施工規(guī)程(規(guī)范)來確定鋼結(jié)構(gòu)的斷面尺寸，合理選用已有建筑板材和保溫材料。框架支撐結(jié)構(gòu)體系一般多用于2層組合房屋，也可用于3層和單層組合房屋。屋頂可以做成雙坡、單坡。
（三）盒子單元結(jié)構(gòu)：其結(jié)構(gòu)形式有整體盒子式和整體折疊盒子式兩種。盒子結(jié)構(gòu)可以是一個盒子單棟，也可以是多個盒子組成連排大棟以及2層組合房屋?？梢耘渲脙?nèi)外鋼樓梯。盒子構(gòu)造做法：盒子單元的底座長度方向，梁采用輕型H型鋼或槽鋼；寬度方向，梁采用槽鋼；地板龍骨采用C型鋼或矩形鋼管；立柱采用方鋼管；盒子單元頂部長度和寬度方向的梁采用槽鋼或C型鋼，屋面檁條采用C型鋼；單個盒子結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件的斷面尺寸應(yīng)由設(shè)計計算確定，對于重疊堆放為二、三層的盒子單元房屋，每層的盒子單元結(jié)構(gòu)均應(yīng)由計算確定。屋面、墻面大都采用EPS夾芯板，門窗大都采用鋁合金門窗或塑鋼門窗。
2．輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋應(yīng)用中的問題和對策分析
（一）要加強(qiáng)輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的整體質(zhì)量管理。要采取各種制度和政策對市場進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場經(jīng)濟(jì)的不斷完善，社會各個行業(yè)對輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的需求量逐漸增加，也進(jìn)一步導(dǎo)致了很多資金流入其中，但是，除開市場很少的一些廠家能夠很規(guī)范的進(jìn)行經(jīng)營之外，很多小企業(yè)的設(shè)計和施工都難以符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，比如廠家的設(shè)計不夠科學(xué)，鋼材料和一些組裝構(gòu)件質(zhì)量難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，房屋的整體很容易發(fā)生質(zhì)量問題，比如房屋倒塌，漏水等，因此，加強(qiáng)對其質(zhì)量管理控制具有十分重要的意義。
（二）輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋屬于臨時建筑物，目前二、三層組合房屋鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷面尺寸基本都不夠。設(shè)計中關(guān)于基本風(fēng)壓的取值問題也有不同意見，廠家認(rèn)為組合房屋屬于臨時性建筑，設(shè)計使用年限按5年考慮，風(fēng)荷載計算時基本風(fēng)壓的重現(xiàn)期是取10年時的風(fēng)壓值還是取50年重現(xiàn)期相應(yīng)的風(fēng)壓值存在爭議。另外，對設(shè)計中一些系數(shù)的取值也有不同看法。為了促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急是盡快組織編制輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品圖集。
（三）研究開發(fā)新產(chǎn)品。在提高現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)組合房屋質(zhì)量的同時，不斷研究開發(fā)新產(chǎn)品對每個企業(yè)都很重要。按照客戶要求進(jìn)行個性化設(shè)計制作，廚房、衛(wèi)生問、陽臺、走廊、樓梯、雨棚、電器、給排水及室外設(shè)施全部配套，客戶開門即可人住。
3．輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的發(fā)展及應(yīng)用
改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)市場逐步和世界市場接軌，也為國外的輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋進(jìn)入我國的市場敞開了大門，在此過程中，也使得一些彩色的涂層鋼板等各種配件，連接件，以及一些新材料和新產(chǎn)品逐步得到了引進(jìn)，并得到了進(jìn)一步的研發(fā)，從而進(jìn)一步促進(jìn)了我國的輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的發(fā)展和應(yīng)用，但是，從總體而言，到目前二，我國的輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的生產(chǎn)廠家很多，但是其規(guī)模都相對較小。
上海寶鋼產(chǎn)業(yè)輕型房屋有限公司是設(shè)計制作安裝輕型彩鋼組合房屋的專業(yè)廠家，其產(chǎn)品系列有城市小品、書報亭、工廠辦公用房及工地盒子結(jié)構(gòu)活動房等，公司以寶鋼彩色涂層鋼板的優(yōu)勢和房屋造型新穎具有現(xiàn)代感的特色，得到廣泛應(yīng)用，輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋的需求量還在逐年增加。
四、結(jié)語
輕型鋼結(jié)構(gòu)組合房屋是我國房屋建筑行業(yè)的一個新的經(jīng)濟(jì)增長點，，對國民經(jīng)濟(jì)的增長和人們生活水平的提高有著巨大的推動作用。隨著建筑行業(yè)不斷的發(fā)展和完善，建筑結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)新的趨勢，在世界能源危機(jī)和生態(tài)危機(jī)日漸嚴(yán)重的背景下，降低建筑能耗，實施低碳環(huán)保的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，對我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹落實有著十分重要的意義。輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑作為一種新型的建筑結(jié)構(gòu)，具有其獨特的優(yōu)勢，不僅僅有助于提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性能，更能夠滿足低碳節(jié)能，生態(tài)環(huán)保的設(shè)計要求，加強(qiáng)輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的推廣和應(yīng)用，不僅僅有助于進(jìn)一步推進(jìn)綠色建筑節(jié)能建筑的發(fā)展，更有助于促進(jìn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹落實。
參考文獻(xiàn)：
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一、輕鋼住宅在我國的發(fā)展
我國輕型鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)過20多年的發(fā)展歷史，雖然起步并不晚，主要由于經(jīng)濟(jì)與技術(shù)、觀念意識、設(shè)計技術(shù)規(guī)范的原因使得多層輕鋼住宅的發(fā)展受到制約及限制，我國建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的比例還不到5％。
近幾年，國家加強(qiáng)了對鋼結(jié)構(gòu)住宅的政策指導(dǎo)和支持，鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)日益發(fā)展，已經(jīng)具備了發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的條件。由于采用“工廠化制造，現(xiàn)場安裝”的施工方式，大大縮短了建筑周期，而且抗震性能好，免除了燒磚燒瓦對土地的破壞。
目前我國鋼結(jié)構(gòu)年產(chǎn)值約為600億元，正以年均25%左右的幅度增長。中國鋼鐵工業(yè)的產(chǎn)量已居于世界前列，但鋼材在建筑業(yè)的使用比例遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的水平。
二、多層輕鋼住宅的優(yōu)勢
輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的建造技術(shù)是在北美式樣木結(jié)構(gòu)建造技術(shù)的基礎(chǔ)上演變而來的，經(jīng)過百年以上的發(fā)展，已形成了物理性能優(yōu)異、空間和形體靈活、易于建造、形式多樣的成熟建造體系。
過去我國大量開發(fā)的是以小開間磚混結(jié)構(gòu)為主的住宅。這種住宅體系由于使用實心粘土磚，浪費土地資源，建筑物自重大，對抗震不利。另一方面，由于結(jié)構(gòu)體系自身的限制，住宅平面布局多為封閉式的小開間，不能適應(yīng)不斷變化的居住模式的要求。
與傳統(tǒng)住宅相比，多層輕鋼住宅具有明顯的特點與優(yōu)勢，日益受到重視。
多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢有：
（一）自重輕，抗震性能好。
采用高效輕型薄壁型材，構(gòu)件截面特性優(yōu)良，相對承載力高，受力性能良好，整體剛度大，抗震性能好，可以大量節(jié)約材料，減輕結(jié)構(gòu)重量，降低基礎(chǔ)，運輸和安裝費用。因此，對地震區(qū)，地質(zhì)條件差和運輸不便的地區(qū)，其優(yōu)越性更為明顯。
（二）外形美觀，建筑造型簡潔，豐富，構(gòu)件截面尺寸小，凈使用面積增加。
鋼材強(qiáng)度高，可以提供較大的柱網(wǎng)布置；當(dāng)考慮樓板的組合作用，使用組合梁或扁梁時，可以增加凈高。這種開放式住宅既為建筑師提供設(shè)計的回旋余地，又為住戶提供了靈活分隔室內(nèi)空間的可能。
（三）供貨迅速，安裝方便，可以比混凝土結(jié)構(gòu)至少縮短一半工期。
在當(dāng)前貸款利率高的金融形式下，早投產(chǎn)，早回收投資，這對于降低工程總造價，增加投資效益幅度是十分重要的。
（四）干法施工，裝備化程度高，建設(shè)快速，高效，質(zhì)量有保證。
輕鋼結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)和使用的過程中能源與原材料消耗低，建筑垃圾少，粉塵少，噪音低，具有很高的可重復(fù)使用性和可循環(huán)性，因此是一種綠色環(huán)保結(jié)構(gòu)。
三、我國輕鋼結(jié)構(gòu)住宅面臨的一些問題
在輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的建筑設(shè)計理念上，我國同國外有明顯差距。目前，我國的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計仍然執(zhí)行現(xiàn)行的各種建筑規(guī)范，與混凝土建筑沒有本質(zhì)的區(qū)別。但其建筑理念由于使用材料的特殊性，確有與混凝土不同的地方，進(jìn)而使其建筑表現(xiàn)出多種差別。
（一）缺乏有針對性的鋼結(jié)構(gòu)住宅規(guī)范
我國的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是針對幾十年來大量使用的結(jié)構(gòu)體系編制的, 輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系此前在我國屬于技術(shù)空白, 所以不能滿足我國現(xiàn)行強(qiáng)制性規(guī)范的某些條文不足為奇。我國《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》基本上不考慮用厚度2毫米以下的鋼材制作主要承重構(gòu)件, 對于國外大量采用的壁厚0.8～1.6 毫米的鍍鋅輕鋼龍骨承重體系, 我們既缺乏對其受力狀況和結(jié)構(gòu)安全性、耐久性的理論分析, 也缺乏相關(guān)的實驗數(shù)據(jù), 這就使得輕鋼住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計在我國尋找不到有針對性的規(guī)范作為依據(jù)。這種與國內(nèi)規(guī)范不銜接的狀況, 使輕鋼結(jié)構(gòu)住宅項目無論在工程報建階段還是在工程驗收階段, 都會遇到數(shù)不盡的障礙與麻煩。
（二）設(shè)計觀念落后
混凝土建筑的設(shè)計都是按著先建筑設(shè)計后結(jié)構(gòu)設(shè)計的理念進(jìn)行設(shè)計，而輕鋼結(jié)構(gòu)建筑由于其特殊的材料和先進(jìn)的設(shè)計軟件，得以使設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，即建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計同時完成。目前，國外輕鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)都是遵循這樣一條理念，而國內(nèi)的大多數(shù)企業(yè)仍執(zhí)行混凝土建筑設(shè)計的原則。建筑設(shè)計按混凝土建筑的設(shè)計方式進(jìn)行設(shè)計，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候一方面很難完整地表現(xiàn)其建筑風(fēng)格，另一方面也破壞了輕鋼結(jié)構(gòu)建筑特有的建筑特色。
（三）建筑保溫和節(jié)能問題
鋼材傳熱系數(shù)大, 熱量散失快, 且易形成冷橋, 因此保溫節(jié)能是輕鋼結(jié)構(gòu)住宅要解決的主要問題之一。輕鋼結(jié)構(gòu)住宅保溫有外保溫和內(nèi)保溫兩種做法。外保溫做法是在墻柱間填充玻璃纖維, 在墻外側(cè)再貼一層保溫材料, 有效隔斷了通過墻柱至外墻板的熱橋; 內(nèi)保溫層是指外墻內(nèi)表面層加入內(nèi)部松軟的保溫層, 再罩一層紙面石膏板、其他板材或做上抹面, 形成硬質(zhì)面層。墻體的保溫性能會大大加強(qiáng)。阻止了室內(nèi)的大量熱能向室外散發(fā), 從而起到了節(jié)約熱能的作用。
（四） 建筑防火問題
鋼材不耐火, 輕鋼結(jié)構(gòu)住宅要進(jìn)抗火設(shè)計及防火措施保護(hù)。目前常用的防火措施有四種: (1) 防火涂料法。(2)隔離法。(3) 實心包裹法。(4) 膨脹漆覆蓋法?？够饦O限最高達(dá)2h。對于輕鋼住宅結(jié)構(gòu)最關(guān)鍵的問題是防火技術(shù)的應(yīng)用, 工程中常用作法是: 在墻的兩側(cè)與樓蓋的天花處貼防火石膏板, 對于普通防火墻和分戶墻用2514mm 石膏板保護(hù), 以達(dá)到1 個小時的防火要求, 另外在墻體墻柱間與樓蓋擱柵間填充的玻璃纖維對于防火與熱傳遞也起了積極的保護(hù)作用。
（五）建筑隔音問題
建筑隔音問題已經(jīng)成為業(yè)主關(guān)注的重點, 聲音傳播分為空氣傳播和固體傳播兩種形式?！睹裼媒ㄖ粢粢?guī)范》要求: 建筑隔音最低標(biāo)準(zhǔn)為40 分貝。輕鋼住宅中, 采用內(nèi)外墻及樓蓋擱柵間填充玻璃棉, 阻止空氣傳播; 在分戶墻用二道墻柱構(gòu)成帶有中間空隙的二道墻體; 對于固定吊頂石膏板的小龍骨, 用帶有小切槽的彈性構(gòu)造措施減少樓層間的固體聲傳播。
四、對目前輕鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用的一些思考
（一）應(yīng)有計劃地建造一批試驗工程, 以便引進(jìn)該項生產(chǎn)技術(shù)
如果沒有一定的建造量, 就不可能編制完成我們自己的輕鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范,在中國使這項技術(shù)成熟起來就成為一句空話。雖然一般情況下我們強(qiáng)調(diào)必須執(zhí)行強(qiáng)制性規(guī)范, 但是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范就其性質(zhì)來說, 永遠(yuǎn)都是落后于技術(shù)自身的發(fā)展的。因此, 在國內(nèi)規(guī)范不完善時, 建造試驗工程不僅是應(yīng)當(dāng)?shù)? 而且是必須的。
（二）應(yīng)編制相應(yīng)的輕鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
由于與國外標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)環(huán)境的差異, 甚至標(biāo)準(zhǔn)管理方式和部門分工的不同, 都使這項工作在我國具有相當(dāng)?shù)碾y度，根據(jù)建設(shè)部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制工作計劃,目前建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心正在組織各有關(guān)科研設(shè)計單位、大專院校、生產(chǎn)企業(yè)共同編制行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)要求》, 這項標(biāo)準(zhǔn)后, 將結(jié)束輕鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國無技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可依的局面。
0 前言
近幾年，門式剛架房屋在工業(yè)建筑中得到廣泛利用，這種房屋結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、經(jīng)濟(jì)適用，適用范圍包括工業(yè)廠房、庫房、值班室、車庫等建筑，主要形式見圖1。結(jié)合近幾年的工程設(shè)計，談一下門式剛架房屋設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題。
1 適用范圍及結(jié)構(gòu)形式
《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102:2002）(簡稱門式剛架規(guī)程) 第1.0.2條指出門式剛架結(jié)構(gòu)適用于主要承重結(jié)構(gòu)為單跨或多跨實腹門式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或有起重量不大于20t的A1~A5工作級別的橋式吊車或3t懸掛式起重機(jī)的單層房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。
門式剛架的跨度宜采用9~36m，高度一般為4.5~9m，當(dāng)有橋式吊車時高度不宜大于12m。
實際工程設(shè)計時，由于工藝專業(yè)要求或其他條件要求，門式剛架房屋的高度可能超過規(guī)范限制，或吊車起重量超過20t，此時已經(jīng)超過門式剛架規(guī)程的應(yīng)用范圍，應(yīng)按照單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計。
在門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系中，屋蓋宜采用壓型鋼板屋面板和冷彎薄壁型鋼檁條，主剛架可采用變截面實腹剛架。主剛架斜梁下翼緣和剛架柱內(nèi)翼緣出平面的穩(wěn)定性，由與檁條或墻梁相連接的隅撐來保證。
2 材料選用
2．1 規(guī)范規(guī)定材料選用，及基本設(shè)計規(guī)定
門式剛架的主要承重構(gòu)件應(yīng)采用Q235B、C、D碳素結(jié)構(gòu)鋼或Q345B、C、D低合金高強(qiáng)度鋼。
在抗震區(qū)，鋼材的屈服強(qiáng)度實測值與抗拉強(qiáng)度實測值的比值不應(yīng)大于0.85；鋼材應(yīng)有明顯的屈服臺階，且伸長率不應(yīng)小于20%，鋼材應(yīng)有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。
由于單層門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的自重比較小，設(shè)計經(jīng)驗表明，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7度時，一般不需做抗震驗算，當(dāng)為8度及以上時，橫向剛架和縱向框架均需做抗震驗算。
對輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)由地震作用效應(yīng)組合控制設(shè)計時，尚應(yīng)針對輕型鋼結(jié)構(gòu)的特點采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。例如，構(gòu)件之間的連接應(yīng)盡量采用螺栓連接；斜梁下翼緣與剛架柱的連接處宜加腋以提高該處的承載力，該處附近翼緣受壓區(qū)的寬厚比宜適當(dāng)減?。恢_的抗剪、抗拔承載力宜適當(dāng)提高，柱腳底板宜設(shè)抗剪鍵，并采取提高錨栓抗拔力的相應(yīng)構(gòu)造措施；支撐的連接應(yīng)按支撐屈服承載力的1.2倍設(shè)計等。
2．2 經(jīng)濟(jì)性比較
進(jìn)行工程設(shè)計時，在滿足受力要求的前提下，還應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性比較，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠，經(jīng)濟(jì)適用。比如：在同樣設(shè)計條件下，一榀剛架（高度為13.28m，跨度為66m），在滿足受力條件下，采用Q235B鋼材時，單榀剛架的重量為12.39t，采用Q345B鋼材時，單榀剛架的重量為10.52t；按江西地區(qū)的報價，Q235B鋼材的造價為5000元/t，Q345B鋼材的造價為5550元/t；這樣，采用Q235B鋼材時，單榀剛架造價為6.2萬元；采用Q345B鋼材時，單榀剛架造價為5.84萬元，經(jīng)過綜合比較材料選用，采用Q345B鋼材比較合理。
通過以上比較可以看出，設(shè)計人員不僅要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，還應(yīng)對主要建筑材料的價格有一定的了解，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，可為業(yè)主節(jié)省一定投資。
3 風(fēng)荷載計算
3．1 規(guī)范選用
輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載，是以《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)(2006年版)（以下簡稱荷載規(guī)范）為基礎(chǔ)確定的，當(dāng)柱腳為鉸接且剛架的1/h小于2.3和柱腳剛接且1/h小于3.0時，采用荷載規(guī)范規(guī)定的風(fēng)荷載體型系數(shù)進(jìn)行剛架設(shè)計偏于安全；而在其他情況下，按門式剛架規(guī)程計算偏于安全站。設(shè)計時，應(yīng)注意區(qū)分以上情況，避免一律采用門式剛架規(guī)程設(shè)計，影響結(jié)構(gòu)安全。
3．2 參數(shù)選用
參考國外規(guī)范，按門式剛架規(guī)程計算風(fēng)荷載時，基本風(fēng)壓值應(yīng)乘以綜合調(diào)整系數(shù)1.05。
設(shè)計剛架時，風(fēng)荷載體型系數(shù)應(yīng)分別按四種受力模型取值，既端區(qū)封閉式、端區(qū)部分封閉式、中間區(qū)封閉式和中間區(qū)部分封閉式，在不同位置及是否封閉狀態(tài)下，剛架體型系數(shù)取值是不同的。許多設(shè)計者往往僅取中間封閉區(qū)計算，而忽略其他位置的剛架驗算，這種做法是不對的，有時端區(qū)受力可能更大。此外，房屋布置天窗或有高低跨時，體形系數(shù)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范取值，不得混淆取值。檁條設(shè)計也有同樣的問題。
4 支撐布置
門式剛架房屋應(yīng)設(shè)柱間支撐及屋面支撐，支撐可采用鋼管、角鋼、槽鋼、圓鋼等截面形式，支撐布置除應(yīng)滿足門式剛架規(guī)程第4.5節(jié)要求以外，還應(yīng)注意以下問題：
4．1 帶吊車結(jié)構(gòu)
剛架跨度大于18m且設(shè)有起重量≥16t的吊車時，宜在剛架端節(jié)間增設(shè)縱向支撐。當(dāng)?shù)踯嚻鹬亓繛?0t時，宜在牛腿頂標(biāo)高處沿縱向剛架柱外側(cè)之間設(shè)型鋼水平系桿。
4．2 無法設(shè)柱間支撐結(jié)構(gòu)
對于無法設(shè)置柱間支撐的低矮門式剛架房屋（如車庫），宜在縱向剛架之間設(shè)置剛接型鋼梁，保證縱向穩(wěn)定。
4．3 增設(shè)分配梁
當(dāng)山墻抗風(fēng)柱位置不在屋面橫向支撐節(jié)點附近時，應(yīng)在支撐交叉點處增設(shè)分配梁。
4．4 柱腳錨栓
計算設(shè)柱間支撐的柱腳錨栓上拔力時應(yīng)記錄柱間支撐產(chǎn)生的最大豎向分力材料選用，這是門式剛架規(guī)程第7.2.19強(qiáng)條規(guī)定，但設(shè)計人員往往容易忽視。對于設(shè)吊車或者其他水平荷載較大的房屋，柱間支撐產(chǎn)生的上拔力較大，如果不計入，可能會造成錨栓被拔起的嚴(yán)重后果。
5 保溫隔熱
屋面和墻面的保溫隔熱構(gòu)造均應(yīng)根據(jù)熱工計算確定。屋面保溫隔熱可采用下列方法之一：
1．在壓型鋼板下設(shè)帶鋁箔防潮層的玻璃纖維氈或礦棉氈卷材；若防潮層未用纖維增強(qiáng)，尚應(yīng)在底部設(shè)置鋼絲網(wǎng)或玻璃纖維織物等具有抗拉能力的材料，以承托隔熱材料的自重；
2. 金屬復(fù)合夾芯板；
3. 在雙層壓型鋼板中間填充保溫材料。
外墻保溫隔熱可采用下列方法之一：
1. 采用與屋面相同的保溫隔熱做法；
2. 外側(cè)采用壓型鋼板，內(nèi)側(cè)采用預(yù)制板，紙石膏板或其他纖維板，中間填充保溫材料；
3. 采用多孔磚等砌體。
6 結(jié)語
還有其他問題，如剛架在施工中應(yīng)及時安裝支撐，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的安裝順序；柱腳底板下面的每根錨栓，應(yīng)設(shè)置調(diào)整螺母，校準(zhǔn)后進(jìn)行二次灌漿；底板的連接、柱與牛腿的連接、梁端板的連接、吊車梁及支承局部懸掛荷載的吊架，不得采用單面焊等，不再一一例舉，希望以上問題能對讀者今后的設(shè)計起到有益作用。
參考文獻(xiàn)
[1]CECS 102：2002 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程
Abstract: the door frame is typical of light steel structure, it has to save material, construction period is short and other advantages, and thus as the current domestic industry workshop of the most widely applied in the design of light steel structure. The door frame of the design and construction of steel structure with ordinary compared both consistency, the door frame characteristics of lies mainly in its node, the paper summarizes the door frame design of some key points of the design, bring up for the designers
Keywords: light steel structure the door frame of optimization
中圖分類號：TU328 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)力水平的提升，我國鋼產(chǎn)量的不斷提高、種類不斷豐富。彩色壓型鋼板生產(chǎn)的迅速發(fā)展，為輕型剛結(jié)構(gòu)房屋的發(fā)展奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋具有跨度大自重輕，費用低，施工迅速，施工污染環(huán)境少、造型簡潔大方，以及可重復(fù)利用等優(yōu)點，在工業(yè)廠房、倉庫、展廳等工業(yè)與公共建筑的中得到了越來越多的應(yīng)用和發(fā)展。
1 門式剛架的形勢及特點
鋼架結(jié)構(gòu)是粱 、柱單元構(gòu)件的組合體，是柱與直線型、弧線型、 折線型橫梁鋼性連接的承重骨架體系。其形式種類繁多 ，在單層廠房及倉庫中，應(yīng)用較多的為單層單跨，雙跨或多跨的雙坡門式剛架，它可根據(jù)通風(fēng) 、采光的需要設(shè)置天窗 、通風(fēng)屋脊和采光帶等 。
門式鋼架的整個構(gòu)件橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空 間 ，從而降低房屋的高度 ，減小建筑體積 ，在建筑造型上也較簡潔美觀，其次，鋼架構(gòu)件的剛度較好 ，其平面內(nèi)、外的剛度差別較小，為制作 、運輸 、安裝提供有利的條件 。
1.1門式鋼架 的結(jié)構(gòu)形式
門式鋼架的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。按構(gòu)件體系分，有實腹式與格構(gòu)式 ；按橫截面組成分 ，有等截面與變截面。實腹式鋼架的橫截面一般為H型 ，少數(shù)為z型 ；格構(gòu)式的橫截面為矩形或三角形 ；按結(jié)構(gòu)選材分 ，有普通型剛、薄壁型鋼 、鋼管或鋼板焊成 。
1.2門市剛架的特點
（1）采用輕型屋面，可減小梁柱截面及尺寸，可以降低房屋的高度，從而有效地利用建筑空間，減小建筑體積，在建筑造型上也較為簡潔美觀。
（2）在多跨建筑中可做成一個屋脊的大雙坡屋面，為長坡面排水創(chuàng)造了條件。中間柱可減少橫梁的跨度，從而降低造價。中間柱可采用鋼管制作的上下鉸接搖擺柱，占用空間小。
（3）跨度較大的鋼架可采用改變腹板高度、厚度及翼緣寬度的變截面。
（4）鋼架的腹板允許其部分失穩(wěn)，利用其屈曲后的強(qiáng)度，即按有效寬度設(shè)計，可減小腹板厚度，不設(shè)或少設(shè)橫向加勁肋。
（5）豎向荷載通常是設(shè)計的控制荷載，由于結(jié)構(gòu)自重很輕，地震作用一般不起控制作用，使結(jié)構(gòu)設(shè)計大為便捷。
（6）支撐可做的較輕便，將其直接或節(jié)點板與鋼架相連。在非抗震區(qū)也可采用張緊的圓鋼。
（7） 結(jié)構(gòu)構(gòu)件可全部在工廠制作，工業(yè)化程度高。結(jié)構(gòu)單元可根據(jù)運輸條件劃分 ，單元之建存現(xiàn)場用螺栓相連 ，安裝方便快速。基礎(chǔ)簡單，土建施工量小。
2 輕型結(jié)構(gòu)門式鋼架設(shè)計要點
2.1合理跨度的確定
廠房的跨度主要由生產(chǎn)工藝流程和使用功能決定。如何確定經(jīng)濟(jì)跨度，在滿足生產(chǎn)工藝和使用要去的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)廠房的高度進(jìn)行確定。通常，在柱高、荷載不變的情況下，適當(dāng)增加廠房的跨度，剛架的用鋼量增加并不顯著，而且這樣可節(jié)省空間，降低基礎(chǔ)造價，節(jié)約的成本較為客觀。通過大量計算發(fā)現(xiàn)當(dāng)檐口高度為 6米 、柱距為 7.5米 、荷載不變的情況下 (恒載 0.4KN／m2，活 載 0.5 KN／m2 ，基本風(fēng)壓 0.4 KN／m2，無吊車)，跨度在18～48m之間的剛架單位用鋼量 (Q235―B)為18～35kg／m2; 當(dāng)檐高為 12m時(其他情況同上 )，跨度在 18～48m之間的剛架用鋼量 (Q235―B)為 25～40kg／m2，當(dāng)檐高超過 18m時，宜采用多跨剛架(中間設(shè)搖擺柱)，其用鋼量較單跨剛架節(jié)約 16.7％左右，因此 ，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況在選擇方案時，應(yīng)選擇較為經(jīng)濟(jì)的跨度，不宜盲目追求大跨度 。
2.2剛架最優(yōu)間距的確定。
剛架的間距與剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關(guān) ，在剛架在跨度較小的情況下 ，選用較大的剛架間距 ，增加檁條的用鋼量是不經(jīng)濟(jì)的，因此從綜合經(jīng)濟(jì)分析的角度看，確定合理的柱距才能既節(jié)約鋼材，又能使設(shè)計真正作到定型化、專門化、標(biāo)準(zhǔn)化以及輕型化 。從而推動門式剛架輕鋼房屋結(jié)構(gòu)體系在我國的發(fā)展。經(jīng)過大量計算，筆者發(fā)現(xiàn)：隨著柱距的增大，剛架的用鋼量比例是逐漸下降的，但當(dāng)柱距增大到一定數(shù)值后 ，剛架的用鋼量隨著柱距的增大下降的幅度較為平緩。而其他如檁條、吊車梁、墻梁的用鋼量隨著柱距的增大而增加，就房屋的總用鋼量而言 ，隨柱距的增大先下降而后又上升。―般情況下 ，門式剛架最優(yōu)間距應(yīng)在 6―9m之間，柱距不宜超過 9m，超過 9m時，屋面檁條與墻架體系的用鋼量增加太多，綜合造價并不經(jīng)濟(jì)。
2.3確定科學(xué)的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型
輕型門式剛架的形式多種多樣，柱腳和基礎(chǔ)通常做成鉸接，多跨剛架的中柱多采用搖擺柱。但當(dāng)柱高較大時，為控制風(fēng)荷載作用下的柱頂位移，柱腳宜做成剛接，多跨剛架的中柱與橫梁的連接也宜采用剛架，多跨剛架的中柱與橫梁的連接也宜采用剛接，多跨剛架宜做成多坡，較為節(jié)省鋼材。門式鋼架一般采用實腹式變截面和柱來適應(yīng)彎矩變化，以達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。除腹板高度變化外，厚度也可根據(jù)需要變化；上下翼緣可用不同截面；相鄰單元的翼緣也可采用不同截面。因此，影響整個剛架用鋼量的因素有上翼緣的寬度、厚度 ；下翼緣的寬度 、厚度 ；腹板的厚度；構(gòu)件大頭 、小頭的高度 ；而且這些因素之間也互相影響，互相不獨立。柱通常為楔形桿件，楔形柱的最大截面高度取最小截面高度 的 2～3倍為最優(yōu)截面，門式剛架腹板主要以抗剪為主，翼緣以抗彎為主，在無振動荷載作用下，可充分利用腹板屈曲后強(qiáng)度分析構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定性，將構(gòu)件設(shè)計成為高而窄的截面形式(最小截面高度宜取跨度的 1／45～1／60，截面高寬比一般為 3～5)，PKPM系列軟件的 STS模塊截面最優(yōu)化比較簡單易行的方法是按照構(gòu)件內(nèi)力來調(diào)整內(nèi)力來調(diào)整尺寸，經(jīng)過試算確定重量最小的截面。這種方法不但計算次數(shù)少，而且可以人工干預(yù)截面優(yōu)化范圍，快速的得到比較理想的截面尺寸。構(gòu)件的平面外穩(wěn)定可通過設(shè)置隅撐來保證，為使結(jié)構(gòu)具有可靠的整體穩(wěn)定性，縱向通常設(shè)置由十字交叉圓鋼組成的屋面橫向水平支撐，同事，應(yīng)在柱頂和屋脊設(shè)置剛性桿。在實際工程中，當(dāng)屋面與檁條連接可靠時，可利用型鋼檁條兼做剛性桿。有條件時，檁條可設(shè)計成連續(xù)檁條，檁條平面外應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置相應(yīng)拉條。
3 結(jié)束語
隨著門式鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中的廣泛應(yīng)用，提高鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè) 計水平顯得日益重要。對越來越多從事輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)上程設(shè)計工作的從業(yè)人員 ，除要求掌握專業(yè)理論知識外 ，還必須了解輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)工程的制作安裝工藝 、現(xiàn)場環(huán)境和相關(guān)情況，更深入地理解和 掌握規(guī)范 ，只有通過精心和合理的沒計 ，才能使輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)得到更大的發(fā)展 。
參考文獻(xiàn) ：
【l】樊永華．門式剛架設(shè)計應(yīng)注 意的 問題［J］PKPM新天地，2008(3)：25 27．
【2】《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》編輯委員會. 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊2006年第二版：203
【3】《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》編輯委員會.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（上冊）2004年1月第三版：413
第一作者簡介
姓名 張嚴(yán)方 性別 女 出生年 83.12 職稱 助理工程師
論文題目 關(guān)于工業(yè)廠房設(shè)計中輕型門式剛架的優(yōu)化 文章編號
單位名稱 國家糧食儲備局西安油脂科學(xué)研究設(shè)計院 郵編 710082
中圖分類號：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
一．引言
伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市規(guī)模越來越大，人們對建筑的需求也是越來越多，對建筑質(zhì)量的要求也是不斷的提高。在過去由于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及技術(shù)有限，許多的建筑物建筑功能不完善，結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致這些建筑物現(xiàn)在已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足現(xiàn)時代的發(fā)展要求。這種現(xiàn)象在我國近幾年出現(xiàn)的特別多，其建筑物主要是受當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)條件及技術(shù)的限制，得不完善。正是因為這種現(xiàn)象的普遍存在，使得對現(xiàn)有建筑物加層及改建的工程越來越多。這也成了當(dāng)前改變建筑物面貌，完善建筑功能最直接、最實用、最經(jīng)濟(jì)以及最快捷的方式。
輕鋼結(jié)構(gòu)具有自身的優(yōu)點，主要體現(xiàn)在其制造安裝比較方便、材料輕質(zhì)高強(qiáng)、建筑的形式多種多樣比較靈活等方面。所以在建筑的加層、改建中得到了廣泛的運用，并且也取得了比較好的經(jīng)濟(jì)效益和使用效益。所以本文就結(jié)合某工業(yè)企業(yè)的行政樓加層工程為例，簡要的分析介紹了在輕鋼結(jié)構(gòu)加層設(shè)計以及施工中出現(xiàn)的一些問題，并提出了一些自己的觀點。
二．輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點
1. 輕鋼結(jié)構(gòu)的自重輕, 有較好的抗震性能。使用輕鋼結(jié)構(gòu)可以大幅減少建筑工程的基礎(chǔ)造價, 特別適用于那些地質(zhì)條件比較差的地區(qū)，輕鋼結(jié)構(gòu)屬于一種柔性結(jié)構(gòu), 加之其自重比較輕, 該結(jié)構(gòu)對地震的反應(yīng)小, 十分適用于地震多發(fā)的地區(qū)。
2. 采用輕鋼結(jié)構(gòu)的工程施工周期比較短。我們知道輕鋼結(jié)構(gòu)的一些構(gòu)件都是由工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的, 質(zhì)量十分穩(wěn)定, 可以現(xiàn)場拼裝，并且工藝比較簡單,施工受環(huán)境季節(jié)的影響比較小，可以大大的縮短工期。
3. 采用輕鋼結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益比較好。正是因為使用輕鋼結(jié)構(gòu)的施工周期比較短, 許多加層工程都可以提前投入使用, 這樣也可以提前獲得投資的效益。同時因為輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的自重比較輕,所以大部分不需要做樁基,這也可以節(jié)省大量的投資。
4. 輕鋼結(jié)構(gòu)的環(huán)保性好。采用輕鋼結(jié)構(gòu)無噪聲、無污染。而且建筑材料也可以拆卸，能夠100%的回收, 這也符合國家對土地資源的政策、環(huán)保政策，符合國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略, 所以輕鋼材料是一種典型的環(huán)保性建筑材料。
5. 輕鋼的舒適性十分好。使用新型的輕質(zhì)圍護(hù)材料, 不霉變, 不助燃, 不蟲蛀。并且裝修可以一次性到位, 少維修。采用輕鋼墻體符合高效節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn), 這種材料具有呼吸的功能, 可以有效的調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣干濕度。
三．采用輕鋼結(jié)構(gòu)的加層結(jié)構(gòu)設(shè)計
1. 加層工程概況
該行政樓是在1996年設(shè)計建造的，一共5層，是框架結(jié)構(gòu)，具有獨立的基礎(chǔ)，一部分基礎(chǔ)因為填土層比較厚所以采用人工挖孔灌注樁的方法施工。該建筑的空間為9M×6.9M，長度為42.3M，跨度為16.7M，層高為3.6M，具有7度抗震能力。
2. 結(jié)構(gòu)方案的選用
近年來，隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大。員工人數(shù)也不斷增加，行政樓使用面積已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)實的需要了，所以在征得有關(guān)部門的同意之后，決定采取加層的辦法，即在原行政樓頂再加蓋一層。為了不影響行政樓現(xiàn)在的使用，同時滿足結(jié)構(gòu)承載力的有關(guān)要求，并要求在兩個月之內(nèi)完工。基于此建設(shè)部門對該行政樓的原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的分析計算，并結(jié)合了當(dāng)前國內(nèi)外加層改造的一些實例后，決定采取具有剛度大、自重輕、綜合效益好、抗震性能高以及施工周期比較短等優(yōu)點的輕鋼結(jié)構(gòu)作為配套的外飾面材料。
3．結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾處要點
（1）鋼框架柱腳節(jié)點既是輕鋼結(jié)構(gòu)受力最復(fù)雜之處。也是新舊結(jié)構(gòu)連接的關(guān)鍵部位。鑒于目前植筋技術(shù)較為成熟，因此本工程在新舊柱子連接上采用直接鉆孔連接法，即在原有的框架柱頭上直接鉆孔，通過高強(qiáng)度的化學(xué)粘合劑粘合錨桿和孔壁，使錨桿、錨圊基礎(chǔ)與被錨固對象形成一個整體，從而達(dá)到固定構(gòu)件或提高構(gòu)件承載力的效果，待粘合劑硬化后安裝鋼柱。
（2）本工程下部為框架結(jié)構(gòu)，上部采用輕鋼結(jié)構(gòu)。由于沿豎向剛度分布不均勻，因此在抗震計算的時候不宜采用底部減力法，應(yīng)采用振型分解反應(yīng)譜法。因結(jié)構(gòu)主體仍為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，加層后結(jié)構(gòu)的阻尼比取0.05。而且需在兩端設(shè)置十字形柱間支撐并且設(shè)置足夠的縱橫向支撐系統(tǒng)(橫向支撐系統(tǒng)布置在房屋兩端山墻處，縱向支撐系統(tǒng)布置在加層兩端的開問)，以提高鋼架的穩(wěn)定性和剛度。
（3）為了減輕加層自重對地基承載力的影響，在滿足功能使用要求前提下，應(yīng)盡量選用輕型材料。本工程屋面采用100mm厚象牙鍍鋅夾芯板，墻面采用150mm厚鍍鋅復(fù)合保溫板，以上材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、防水、美觀耐用、抗震好、安裝簡便、經(jīng)久耐用等優(yōu)點。
四．加層工程的施工要點
使用輕鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時，除了要組織專業(yè)的技術(shù)人員熟悉圖紙，進(jìn)行圖紙的會審之外，還要讓施工的人員了解圖紙的設(shè)計意圖，不能盲目的施工。除此之外也還要注意一下幾點：
1．本工程柱腳連接采用植筋技術(shù)施工中先根據(jù)設(shè)計要求，按圖紙間距、邊距定好位置，然后要嚴(yán)格控制孔深、水平度、孔內(nèi)清潔度及干燥度等，以防止結(jié)構(gòu)受力受到影響并進(jìn)行抗拉拔實驗。
2．對構(gòu)件全面檢查結(jié)構(gòu)安裝前應(yīng)對構(gòu)件進(jìn)行全面檢查，如構(gòu)件的數(shù)量、長度、垂直度等，如安裝中接頭處螺栓孔之間的尺寸是否符合設(shè)計要求等。在安裝過程中，應(yīng)先安裝靠近山墻有柱間支撐的兩榀鋼架，而后安裝其他鋼架；頭兩榀鋼架安裝完畢后。應(yīng)將兩榀鋼架間的水平系桿、檁條及柱間支撐、屋面水平支撐等構(gòu)件的垂直及水平度調(diào)整正確，然后方可鎖定支撐，再安裝其他鋼架；而在施工中，一般作業(yè)人員由于考慮施工方便及吊車費用，會先行安裝鋼柱、鋼梁等，而后再行安裝柱間支撐等，這樣違反操作順序容易造成安全事故，同時待鋼架全部安裝完后再調(diào)整構(gòu)件的垂直度和水平度會相當(dāng)困難。根本無法達(dá)到規(guī)范要求。
3．根據(jù)焊縫等級的不同嚴(yán)格按照規(guī)定檢驗。因為鋼結(jié)構(gòu)焊接缺陷的存在會對焊接鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和安全使用產(chǎn)生重要的影響，所以一定要按規(guī)定嚴(yán)格檢驗。危害主要是缺陷端部造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中；削弱焊接接頭承載哉面；降低焊接接頭的強(qiáng)度和致密性，導(dǎo)致焊接接頭承載力的下降，縮短使用壽命，甚至造成焊接接頭脆性斷裂或結(jié)構(gòu)倒塌事故。此外，有些焊接缺陷，如焊縫浹渣、電弧擦傷等會降低焊接結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能。
4．輕鋼結(jié)構(gòu)的除銹和涂裝。輕鋼結(jié)構(gòu)的除銹和涂裝是目前輕鋼結(jié)構(gòu)施工中較易被忽視的一項工作，也是鋼結(jié)構(gòu)工程施工的薄弱環(huán)節(jié)。這種現(xiàn)象不糾正，對鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量影響甚大。因為除銹和涂裝質(zhì)量的合格與否直接影響鋼結(jié)構(gòu)今后使用期間的維護(hù)費用。還影響鋼結(jié)構(gòu)工程的使用壽命、結(jié)構(gòu)安全及發(fā)生火災(zāi)時的耐火時間(防火涂裝)，因此必須對除銹和涂裝工作給予高度重視，嚴(yán)格按照規(guī)范對各個工序進(jìn)行嚴(yán)格的檢查驗收，這是確保鋼結(jié)構(gòu)涂裝質(zhì)量的基礎(chǔ)和保障。
五．結(jié)束語
經(jīng)過差不多兩個月的時間，此項加層工程設(shè)計、施工已經(jīng)順利結(jié)束，現(xiàn)在已經(jīng)投入了使用。該建筑投入使用后也通過了一系列的檢查和測試。加層部分質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，具有比較強(qiáng)的適用性。通過這個案例的簡析，我們知道了輕鋼結(jié)構(gòu)加層技術(shù)不僅僅符合了建設(shè)節(jié)約型社會、環(huán)境保護(hù)的要求，而且也產(chǎn)生了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。所以實踐再次證明，對一些原有建筑加層或者擴(kuò)建采用輕鋼結(jié)構(gòu)，這是十分明智的選擇，而且也是行之有效的一種技術(shù)手段，具有很好的推廣性和運用性。當(dāng)前國家日益加強(qiáng)了對節(jié)能減排的重視，所以我們相信輕鋼結(jié)構(gòu)加層的技術(shù)一定會有十分廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳興龍 對輕鋼結(jié)構(gòu)加層設(shè)計及施工的幾點思考 [期刊論文] 《中等職業(yè)教育（理論）》 -2010年5期
隨著各種新型結(jié)構(gòu)和材料的引進(jìn)和運用，結(jié)合我國現(xiàn)狀研究高層住宅的抗震性能已成為一種趨勢，這也是國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和國計民生的重要保證。研究高層和超高層房屋的抗震性和經(jīng)濟(jì)性涉及因素多,必須對方案從整體上進(jìn)行綜合評價,建立正確的決策模型,從而得到客觀合理的優(yōu)劣排序，并在此基礎(chǔ)上對各建筑結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。
1傳統(tǒng)民用建筑結(jié)構(gòu)方案初選
1．1多層磚混結(jié)構(gòu)房屋
特點：磚混結(jié)構(gòu)中的“磚”，是指一種統(tǒng)一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的異型黏土磚、空心磚等。 “混”是指由鋼筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的鋼筋混凝土配料，包括樓板、過梁、樓梯、陽臺。這些配件與磚做的承重墻相結(jié)合，所以稱為磚混結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)住宅一般以多層 （24米以下，住宅10層以下）住宅為主，其抗震性能比起以下三者相對弱一些。
1.2框架結(jié)構(gòu)房屋
特點：由鋼筋混凝土澆灌成的承重梁柱組成骨架，再用空心磚或預(yù)制的加氣混凝土、陶粒等輕質(zhì)板材作隔墻分戶裝配而成。墻主要是起圍護(hù)和隔離的作用，由于墻體不承重，所以可由各種輕質(zhì)材料制成。
1.3剪力墻結(jié)構(gòu)房屋
特點：剪力墻是用鋼筋混凝土墻板來承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用剪力墻來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)在高層（10層及10層以上的居住建筑或高度超過24米的建筑）房屋中被大量運用。
1.4鋼結(jié)構(gòu)房屋
特點：鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材為主要結(jié)構(gòu)材料。鋼材的特點是強(qiáng)度高、重量輕，同時由于鋼材料的勻質(zhì)性和強(qiáng)韌性，可有較大變形，能很好地承受動力荷載，具有很好的抗震能力。一般的超高層建筑（100米以上）或者跨度較大的建筑通常應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)。不過，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的造價相對較高，目前應(yīng)用不是非常普遍。
2.4各方案的總排序
表4-10各方案總排序
因素
方案 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 Wi 排序結(jié)果
0.321 0.160 0.107 0.160 0.107 0.080 0.065
A1 0.355 0.261 0.429 0.048 0.077 0.107 0.063 0.230 3
A2 0.284 0.087 0.214 0.238 0.385 0.160 0.313 0.240 2
A3 0.203 0.130 0.214 0.286 0.308 0.092 0.187 0.207 4
A4 0.158 0.522 0.413 0.428 0.230 0.641 0.437 0.351 1
3.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化
3.1傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣態(tài)勢和改進(jìn)空間分析
3.1.1磚混結(jié)構(gòu)
優(yōu)劣態(tài)勢：由于磚混結(jié)構(gòu)的材料成本低，建造簡單，故其造價相對較低，施工較容易。但由于磚混結(jié)構(gòu)是由鋼筋混凝土配料與由粘土磚、空心磚等做的承重墻結(jié)合，故其抗震能力和耐用性相對較差，結(jié)構(gòu)自重偏大，空間布置也不靈活。
改進(jìn)空間：由于磚混結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)，發(fā)展較其他結(jié)構(gòu)快，技術(shù)已經(jīng)達(dá)到幾乎完全成熟，故磚混結(jié)構(gòu)改進(jìn)空間很小。
綜上，磚混結(jié)構(gòu)各方面相對其他傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)較弱，且?guī)缀鯖]有改進(jìn)空間。
3.1.2框架結(jié)構(gòu)
優(yōu)劣態(tài)勢：根據(jù)層次分析法，框架結(jié)構(gòu)建安成本低于剪力墻結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，且耐用性好，但框架結(jié)構(gòu)最大的缺點就是施工過程繁瑣復(fù)雜，抗震能力相對鋼結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)較弱。
改進(jìn)空間：由于現(xiàn)階段各種減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計和應(yīng)用很多，將其應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)中可以有效增強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)的抗震能力，故框架結(jié)構(gòu)的改進(jìn)空間相對磚混結(jié)構(gòu)較大。
綜上，框架結(jié)構(gòu)抗震能力較弱的缺點可以通過應(yīng)用合適的減震設(shè)計來改進(jìn)。
3.1.3剪力墻結(jié)構(gòu)
優(yōu)劣態(tài)勢：根據(jù)層次分析法，剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)自重偏重，大大影響其建設(shè)高度；且由于剪力墻結(jié)構(gòu)布置不靈活，致使其適應(yīng)性弱于框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。
改進(jìn)空間：針對剪力墻結(jié)構(gòu)布置不靈活的缺點，框架―剪力墻結(jié)構(gòu)可以彌補。它是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗力性能。這種結(jié)構(gòu)的住房有很好的抗震性。而使用自重較輕的材料構(gòu)成剪力墻可以彌補剪力墻結(jié)構(gòu)自重較大的缺點。
3.1.4鋼結(jié)構(gòu)
優(yōu)劣態(tài)勢：與傳統(tǒng)的住宅相比，由于鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱快，比熱小，隨著溫度的升高，鋼材的機(jī)械力學(xué)性能迅速下降，未加防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)，遭遇火災(zāi)只需10幾分鐘時間，自身溫度就可達(dá)540℃以上，故鋼結(jié)構(gòu)有不耐高溫且易腐蝕的缺點。
改進(jìn)空間：針對鋼結(jié)構(gòu)易腐蝕和不耐高溫的缺點，可以通過鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件防火來彌補，以減輕鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的破壞，避免鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中局部倒塌造成滅火及人員疏散的 困難；盡可能延長鋼結(jié)構(gòu)到達(dá)臨界溫度的過程，以爭取時間滅火救人；避免鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中整體倒塌造成人員傷亡；減少火災(zāi)后鋼結(jié)構(gòu)的修復(fù)費用，縮短災(zāi)后結(jié)構(gòu)功能恢復(fù)周期，減少間接經(jīng)濟(jì)損失。
綜上，通過提高鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐性能可以改善鋼結(jié)構(gòu)，其改進(jìn)空間較大。
3.2優(yōu)化傳統(tǒng)民用建筑結(jié)構(gòu)
3.2.1框架結(jié)構(gòu)房屋
優(yōu)化方案：根據(jù)框架結(jié)構(gòu)優(yōu)劣方案和改進(jìn)空間的分析，可以通過應(yīng)用合適的減震設(shè)計來改進(jìn)。由于框架結(jié)構(gòu)房屋主要是由框架承重，利用限制屈曲支撐（BRB）這種新型耗能減震構(gòu)件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼支撐可以降低框架結(jié)構(gòu)房屋在地震中的結(jié)構(gòu)位移，大大消耗地震能量，減輕結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)變形。
3.2.2框架-剪力墻結(jié)構(gòu)房屋
優(yōu)化方案：為了增強(qiáng)剪力墻結(jié)構(gòu)的空間布置靈活程度，可以將剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)結(jié)合起來形成框剪結(jié)構(gòu)。而框剪結(jié)構(gòu)中的框架-核心筒結(jié)構(gòu)，不僅由于建筑采用框架結(jié)構(gòu)得以獲得寬敞的使用空間，而且十分有利于結(jié)構(gòu)受力。為了彌補傳統(tǒng)剪力墻自重較重的缺點，我們可以擺脫傳統(tǒng)材料的束縛，使用鋼板剪力墻。鋼板剪力墻是20世紀(jì)70年展起來的新型抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，其主要是提供結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度、抗剪強(qiáng)度和抗震延性。鋼板剪力墻由周邊框架和內(nèi)嵌鋼板組成，具有自重輕、安裝方便等特點，這剛好彌補了傳統(tǒng)剪力墻自重大的缺點。
3.2.3鋼結(jié)構(gòu)房屋
優(yōu)化方案：為了克服鋼結(jié)構(gòu)建筑不耐火的缺點，可以使用防火板材和防火涂料來對鋼結(jié)構(gòu)實施防火保護(hù)。目前市場上防火涂料品種繁多，效果也不盡相同。超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是使用較廣泛的新型材料，該類防火涂料在受火時緩慢膨脹發(fā)泡形成致密堅硬的防火隔熱層。針對鋼結(jié)構(gòu)易被腐蝕的缺點，常用噴鋅或噴鋁，加重腐蝕涂料構(gòu)成長效防腐結(jié)構(gòu)，或者用配套重防腐涂料涂裝防護(hù)。
4結(jié)論
磚混結(jié)構(gòu)的建造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，改進(jìn)空間較??；框架結(jié)構(gòu)針對施工過程繁瑣復(fù)雜，抗震能力相對較弱的缺點，采用在建筑抗震能力較弱部位布置BRB支撐的方法來進(jìn)行改進(jìn)，具有一定的改進(jìn)空間；剪力墻結(jié)構(gòu)布置不靈活的缺點通過與其它結(jié)構(gòu)結(jié)合改進(jìn)成為框架-核心筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，剪力墻自重大的缺點使用鋼板剪力墻減輕自重；鋼結(jié)構(gòu)易腐蝕并且不耐高溫，通過使用超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及噴鋁涂層加防腐涂料封閉的方法來改善。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄒晶,李元齊. 鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題[J]
Abstract: With the social development and progress, more and more attention to the development and application of the residential system of light steel keel structure, light steel keel structure housing system has important implications for real life. This paper describes the development and application of the relevant content of the light steel keel structure housing system.
Key words; light steel structure; residential; applications; development; system;
中圖分類號：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和鋼產(chǎn)量的提高, 輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展受到前所未有的關(guān)注和重視. 發(fā)展經(jīng)濟(jì)、實用、美觀的輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅, 對帶動建材、冶金、化工和機(jī)械等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 提高建筑業(yè)的技術(shù)水平和人民的居住功能水準(zhǔn), 實現(xiàn)住宅的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化, 促進(jìn)城市建設(shè)的發(fā)展有著重要的意義.
1、輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系的做法及主要特點
輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系是一種經(jīng)濟(jì)、實用、高效的新型結(jié)構(gòu)體系, 發(fā)展這種結(jié)構(gòu)體系符合我國住宅建設(shè)的發(fā)展方向.
輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系是加拿大Intel land Bank Internat ional Cor p. 開發(fā)的一種新型結(jié)構(gòu)體系, 在加拿大、美國、澳大利亞等國家也有不少應(yīng)用, 僅局限于4 層及其以下的住宅、別墅等。輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系是一種密梁密柱輕鋼結(jié)構(gòu)體系, 梁柱截面為由薄壁冷彎鍍鋅方管用V 型連接件組成的桁架結(jié)構(gòu)( 如圖1 所示) .
薄壁冷彎鍍鋅方管和V 型連接件的厚度在( 1.0~ 2. 0) mm 之間. 密柱布置在房屋四周, 形成墻體骨架. 柱子的高度與層高相同, 寬度根據(jù)U 型連接件的形式有240 和370 兩種, 符合我國現(xiàn)行建筑模數(shù). 桁架梁兩端支撐于柱子上, 形成樓層骨架. 桁架梁于桁架柱通過U 型導(dǎo)軌連接, 桁架梁的上弦置于柱頂, 下弦與柱側(cè)面固定, 所有構(gòu)件均通過可調(diào)離合器螺絲槍用自攻螺釘連接, 操作方便.輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系, 在建筑上可以自由布置, 平面上可以自由組合, 形成理想的開間和進(jìn)深. 桁架柱的中到中間距在600 mm 左右, 柱與基礎(chǔ)地龍骨的連接可采用螺栓連接方式. 其余的柱均用自攻螺釘與地龍骨和天龍骨連接在一起, 通常認(rèn)為柱的上下為鉸接. 在窗、門洞兩邊布置組合柱, 其截面形式為4 根薄壁冷彎鍍鋅方管用V 型連接件組合成的矩形截面( 如圖2 所示) . 窗、門過梁的截面形式有幾種,具體形式要根據(jù)跨度和荷載大小而定.
輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系在水平荷載下象一個懸臂梁, 墻內(nèi)的密柱, 其作用相當(dāng)于懸臂梁的翼緣, 柱間跨越房間寬度的桁架梁相當(dāng)于懸臂梁的腹板, 因而其橫向剛度大, 側(cè)向位移小. 在垂直荷載和水平荷載( 風(fēng)荷載) 作用下, 柱子產(chǎn)生的彎矩小, 主要承受軸力. 因此, 可以使較寬桁架系列( 370 型) 橫向布置,這樣, 提高了房屋的橫向剛度.這種結(jié)構(gòu)體系能依靠整個建筑物的重量來抵抗傾覆力矩, 故所承受的垂直荷載常常是以平衡水平荷載( 風(fēng)荷載) 引起的拉拔力, 整個結(jié)構(gòu)大部分桿件承受軸力, 僅桁架弦桿存在明顯的二階彎矩, 故用鋼量很省, 使結(jié)構(gòu)自重減輕, 基礎(chǔ)的處理也相對簡單些.
輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系是一種環(huán)保型綠色建筑, 可工廠制作, 現(xiàn)場安裝, 現(xiàn)場濕作業(yè)少, 施工現(xiàn)場干凈,基本無粉塵污染, 降低施工噪音; 與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和普通鋼結(jié)構(gòu)相比, 施工速度快, 工期短, 綜合經(jīng)濟(jì)效益好.
2、輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅體系在國外的發(fā)展和應(yīng)用
目前，由于環(huán)保意識的加強(qiáng)和木材短缺等因素，許多國家如美國、加拿大、日本、澳洲等，正積極地推動預(yù)制裝配化鋼結(jié)構(gòu)中低層住宅的應(yīng)用與發(fā)展[4] .
2 .1 輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅體系技術(shù)的發(fā)展
在美國，1939 年康乃爾大學(xué)在喬治.溫特教授領(lǐng)導(dǎo)下，開始對冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究.1946 年，基于溫特教授的研究成果，AISI (美國鋼鐵協(xié)會)發(fā)行了允許應(yīng)力設(shè)計(ASD)規(guī)范《冷成型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計規(guī)范》，這也是世界上最早的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范和準(zhǔn)則.AISI 于 1956 年，1960 年，1962 年，1968 年，1980 年和 1986 年對該規(guī)范進(jìn)行了修訂，以反映該技術(shù)的發(fā)展及不斷研究所獲得的成果.AISI 還于1991 年發(fā)行了第一版荷載抗力系數(shù)設(shè)計(LRFD)規(guī)范，并在 1996 年將 ASD 和 LRFD 規(guī)范合并成一本規(guī)范.1999 年，
AISI 又了 1996 年版的補充.2005 年 AISI 又修訂版.美國將 AISI 相關(guān)冷成型鋼設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上升為國標(biāo)，其中包括：《冷成型鋼結(jié)構(gòu)總則》，《低層輕鋼住宅指定性建造方法標(biāo)準(zhǔn)》，《冷成型鋼桁架設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，《冷成型鋼過梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，《冷成型鋼抗側(cè)力體系設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》 .加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 CSA 于 1967 年也了《冷成型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》、在輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)低層住宅方面，加拿大有比美國更為細(xì)致的技術(shù)規(guī)范與手冊，如加拿大薄壁鋼建筑結(jié)構(gòu)協(xié)會 CSSBI 的《輕鋼住宅結(jié)構(gòu)施工細(xì)則》，《輕鋼住宅構(gòu)件選樣標(biāo)準(zhǔn)表》，《輕鋼住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計指南》，《低層輕鋼結(jié)構(gòu)施工細(xì)則》等 .更為重要的是加、美兩國成立了北美鋼構(gòu)聯(lián)盟(NASFA) ，最終實現(xiàn)了北美冷成型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一.
20 世紀(jì) 70 年代起，歐洲許多機(jī)構(gòu)和私人公司對冷成型鋼構(gòu)件、連接及結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了積極研究和開發(fā).在奧地利、捷克、法國、瑞典、英國、德國等都是最早形成冷成型鋼設(shè)計規(guī)范的國家.同時，歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會 (ECCS)完成了一些用于建筑冷成型鋼結(jié)構(gòu)測試及設(shè)計的文件.20 世紀(jì)末，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會發(fā)行了用于冷成型鋼構(gòu)件和鋼板的歐洲規(guī)范 3 中的 1～3 部分(Eurocode3 ：Part1-3)[7] .這標(biāo)志著歐洲在冷成型鋼結(jié)構(gòu)方面也有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).
輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)技術(shù)在澳洲的發(fā)展主要是以澳大利亞和新西蘭兩國為代表.在當(dāng)今冷成型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域澳大利亞的 Hancock 教授是繼美國的溫特教授之后又一位杰出的大師級人物.在他的主持領(lǐng)導(dǎo)下，澳洲于 1996 年統(tǒng)一了冷成型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(“Australian Standards /New Zeal Standards on Cold-Formed Steel Structure ”，AS/NZS 4600 ，1996) .亞洲輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)的發(fā)展始于 20 世紀(jì) 80 年代.進(jìn)入 90 年代，日本加大了在這一領(lǐng)域的研究與開發(fā).1995 年，日本鋼材俱樂部成員以新日鐵為首的 6 大鋼鐵企業(yè)聯(lián)合開始研發(fā)冷成型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)(后稱為KC技術(shù)體系) ，并于 2002 年《薄板輕量型鋼造建筑物設(shè)計手冊》，此后上升為國家標(biāo)準(zhǔn).
2.2 輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅體系的應(yīng)用
美國在 1992 年初期，僅有 500 棟，1993 年建造了 15 000 幢冷成型鋼住宅，1996 年 75 000 幢，而 1998年達(dá)到 12 萬棟，2000 年達(dá)到 20 萬棟的規(guī)模，約占住宅建筑總數(shù)的 20 % .2002 年后將占住宅市場份額的 25% .在北美，這種結(jié)構(gòu)還被越來越多地運用到多層建筑領(lǐng)域，據(jù)建設(shè)部住宅中心考察報告稱，北美輕鋼龍骨多層住宅已實施將近 300 萬 m2 .在日本，每年用于建筑的鋼材 2 500 萬 t 左右，占鋼材總量的 25 % ，其中用于鋼結(jié)構(gòu)住宅的鋼材也有700 萬 t～800 萬 t .輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅(日本成為薄板鋼骨住宅)份額也隨之呈逐年上升趨勢，現(xiàn)在年建造數(shù)量都在 10000 棟以上，并被國家大力推廣使用.在產(chǎn)品形態(tài)方面，這種結(jié)構(gòu)不僅被用在獨立式住宅、別墅中，而且在學(xué)生公寓、汽車旅館、超市、兒童活動室、老人福利院、醫(yī)務(wù)所等不同類型建筑中均有廣泛使用.除了整體房屋產(chǎn)品，以冷成型鋼構(gòu)件組裝成的墻體、樓板、屋面、屋架、桁架、網(wǎng)架、平臺、樓梯、門窗等局部產(chǎn)品也被大量使用在公共建筑之中.在歐洲(如英國、德國、荷蘭等) ，由于鋼結(jié)構(gòu)的隨意拼接能力可以設(shè)計出豐富多變的住宅建筑外形，因此，在別墅住宅設(shè)計中已越來越多地用鋼結(jié)構(gòu)體系替代傳統(tǒng)的磚結(jié)構(gòu).
3、輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅體系在國內(nèi)的發(fā)展和應(yīng)用
與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國的冷成型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展起步較晚，上世紀(jì) 80 年代初期北美先進(jìn)的冷彎型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)被引入我國.1987 年我國了第一部冷成型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GBJ18-87) ，1998 年開始全面修訂，并于 2002 年 9 月 27 日修訂的《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》GB50018—2002 .但這一規(guī)程并不適用于厚度在 0 .8 mm～1 .8 mm 的冷彎薄壁型鋼.一些企業(yè)如北新房屋有限公司從自身經(jīng)營的考慮編寫了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《薄板鋼骨建筑體系技術(shù)規(guī)程》；上海綠筑公司編制了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收規(guī)程》；2004 年建設(shè)部開始組織編寫《低層輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅技術(shù)要求》并于 2005 年；2011年我國了《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術(shù)規(guī)程》.在我國，雖然低層輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅體系的研究尚處于起步階段，但是其市場呈迅猛發(fā)展趨勢.一些國外的大型鋼構(gòu)公司如巴特勒、博思格已經(jīng)進(jìn)入中國建筑市場[8] ，國內(nèi)的一些大型鋼構(gòu)公司和專業(yè)生產(chǎn)輕鋼產(chǎn)品的企業(yè)已經(jīng)開始引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，在國內(nèi)建成了一些成功的工程.據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國的這種低層輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅數(shù)量為 2000 多棟，與發(fā)達(dá)國家相比，所占住宅總數(shù)的比例太小。
結(jié)束語
輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅是以冷彎型鋼為承重骨架，以輕型墻體材料為圍護(hù)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，與傳統(tǒng)住宅結(jié)構(gòu)相比具有明顯的綜合經(jīng)濟(jì)效益，所以發(fā)展冷彎薄壁型鋼住宅不但可以解決我國住宅建設(shè)效率低、質(zhì)量差的問題，而且有利于促進(jìn)我國住宅建設(shè)的產(chǎn)業(yè)化.對比國內(nèi)外的發(fā)展情況，可知進(jìn)一步加深對輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅體系的研究，并編制出一套適合我國的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的必要性和迫切性.另外，輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅主要以低層為主，多層僅在北美有建成項目，北美以外地區(qū)還沒輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)多層住宅項目出現(xiàn).針對我國人多地少的國情，將輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)住宅從低層發(fā)展到多層，也是一片新的更廣闊的研究領(lǐng)域.
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號：TU511.3+5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
壓型彩鋼板的組成及使用要求
壓型彩鋼板是薄板經(jīng)過冷壓或者冷軋而成型的鋼材，它應(yīng)用的板材種類非常多，包括不銹鋼板、鍍鋁鋅板、鋁鎂合金板、鈦合金板等。由于壓型彩鋼板的結(jié)構(gòu)特性，它具有造型美、強(qiáng)度高、價格低、質(zhì)量輕、建造周期短等優(yōu)點，在工程建設(shè)中受到青睞，成為圍護(hù)結(jié)構(gòu)、樓板等建筑物的重要建筑材料。壓型彩鋼板一般采用烤漆工藝進(jìn)行處理，可以根據(jù)不同的建筑要求涂裝你不同的顏色。根據(jù)不同的功能要求，壓型彩鋼板也有不同的分類，常見的分類有波形、雙曲波形、V型等。壓型彩鋼板的制作樣式有很多種類，可以根據(jù)所要使用的要求制成各種形狀。屋面和墻面的建筑中常用板厚為0.4~1.6毫米的壓型彩鋼板，承重樓板和筒倉的建筑中常用板厚為2~3毫米及以上厚度的壓型彩鋼板。
壓型彩鋼板的用途十分廣泛，可以用作內(nèi)外裝飾材料，也可用作民用住宅樓的樓面結(jié)構(gòu)。但是壓型彩鋼板最重要的用途還是在于廠房或者展覽館、火車站等公用建筑。壓型彩鋼板的外形美觀、設(shè)計合理、安裝操作簡便，因而具有很高的實用性、經(jīng)濟(jì)性與市場占有率。
由于建筑材料的使用對環(huán)境有一定的要求，所以在不同的地理環(huán)境條件下，壓型彩鋼板的使用壽命也有所不同。壓型彩鋼板由于板件的剝膜效應(yīng)，只要其整體不發(fā)生較大規(guī)模的損壞，它的使用能力就不會喪失。因而壓型彩鋼板的設(shè)計允許一定范圍內(nèi)的局部屈曲，在使用上更加靈活。
在北方地區(qū)，冬季漫長并且寒冷，在這種較為嚴(yán)峻的條件之下，對于建筑材料的使用有更加嚴(yán)格的要求。在嚴(yán)寒或者寒冷地區(qū)，當(dāng)?shù)氐慕ㄖ仨毑扇」?jié)能措施，在保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，建筑設(shè)備的能耗必須控制在一定的范圍之內(nèi)。壓型彩鋼板的連接時其建造廠房及其他建筑的主控項目。若壓型彩鋼板的保溫工作沒有做好，那么在冬季將會呈現(xiàn)外部彩鋼板結(jié)冰而內(nèi)部的彩鋼板結(jié)霜的情況，這關(guān)乎建筑物的使用壽命以及使用效果。同時，建筑材料必須適應(yīng)嚴(yán)寒地區(qū)密封性、漏水性以及冷凝水的要求。應(yīng)對這些問題，我們在論文中進(jìn)行了相信的分析以及應(yīng)對對策。
壓型彩鋼板使用中的密封問題及對策
壓型彩鋼板進(jìn)行屋面施工的主要過程為：檀條安裝屋面底層板安裝鋼絲網(wǎng)、防潮貼面及保溫棉安裝上層板固定支座安裝屋面上層板安裝。
在檀條的安裝中，采取由屋面低處向屋面中心施工的方式，這是整個屋面系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是使用壓型彩鋼板建造廠房的基本工序。屋面底層板的安裝包括鋪設(shè)板材、板材安裝連接節(jié)點的處理。將已經(jīng)選定的下層板根據(jù)版圖提升至檀條的上端再進(jìn)行固定，才連接點處理問題上采取螺釘方式，這樣能夠更好地保證廠房的氣密性，這是防治廠房內(nèi)部的水蒸氣進(jìn)入保溫層的有效措施。在鋼絲網(wǎng)、防潮貼面及保溫棉安裝中，有幾點注意事項：一是在鋪設(shè)上層的保溫棉時，要事先在屋面固定位置開口將固定座穿入；二是要等到保溫棉充分回彈到自身尺寸時在進(jìn)行測量，這樣可以保證測量的準(zhǔn)確度；三是要實現(xiàn)保溫棉與屋面板的平行施工，這樣做是為了保證進(jìn)行廠房的建設(shè)時盡可能地減少受外界環(huán)境的影響。在上層板固定支座安裝中，首先要進(jìn)行測量放線，其次要進(jìn)行固定座的安裝，最后需要檢查安裝質(zhì)量并進(jìn)行修正，實現(xiàn)此工藝的要點是屋面板固定支座需要首先鑄造成型一個整體，并且在支座安裝時，底部應(yīng)當(dāng)安放絕緣墊，從而有效降低“冷橋”效應(yīng)帶來的影響。在屋面上層板安裝中，所遵照的工藝流程是：堆放就位（堆放時為了保護(hù)鋼板的表面，應(yīng)當(dāng)在其下放置好墊塊）安裝固定（在這一步中，我們應(yīng)當(dāng)抑制室內(nèi)外溫差的傳遞速度，防止“冷橋”效應(yīng)的產(chǎn)生）屋板面的現(xiàn)場施工（這是上層板固定支座安裝種最重要的一步）檢驗及調(diào)整（需要檢驗板材與固定座是否完全連鎖并調(diào)整屋板面的平行度，最后要咬口固定）。
密封性的問題時壓型彩鋼板使用過程中非常重要的一部分，通過以上工藝可以良好地解決這一問題。
壓型彩鋼板使用中的房屋漏水問題及對策
目前我國大部分壓型彩鋼板屋經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)存在漏水嚴(yán)重的問題，尤其是在南方地區(qū)，漏水主要集中在雅興板搭接、屋面采光帶、水泥墻面相連等部位。
彩鋼板屋面漏水主要原因是由于材料自身的特性而引發(fā)的漏水。眾所周知的，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)是比較大的，當(dāng)外界環(huán)境的溫度發(fā)生較大的變化時，彩鋼容易收縮變形，在接口處產(chǎn)生較大的位移，從而使其物理性質(zhì)發(fā)生改變，也就是人們常說的熱脹冷縮，這樣就容易發(fā)生漏水的現(xiàn)象。這種問題在嚴(yán)寒地區(qū)發(fā)生地尤為嚴(yán)重，也是我們在使用鋼材作為建筑材料時不得不去考慮的。其次是因為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計或者板型缺陷而引發(fā)的漏水。在如今越來越激烈的市場競爭中，施工方為了追求降低造價，節(jié)省原料，在結(jié)構(gòu)設(shè)計師，減小房屋坡度，產(chǎn)生積水、漏水現(xiàn)象。還有就是目前在我國輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，并未考慮地區(qū)氣候差異而采用不同的防水措施，例如在南方梅雨環(huán)境下的防水措施以及沿海地區(qū)季臺風(fēng)環(huán)境下的防水措施，有其各自的結(jié)構(gòu)特點，要選用適合本地區(qū)的防水材料，這也是產(chǎn)生漏水的原因之一?？傊a(chǎn)生彩鋼板房屋漏水的原因還有很多，這里就不一一列舉了。那么對于壓型彩鋼板房屋在嚴(yán)寒地區(qū)的漏水問題，我們應(yīng)當(dāng)采取以下的措施予以解決：
首先我們應(yīng)該進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，綜合考慮造價，屋頂坡度，板型等多種因素，求得最佳的方案，這是解決這一問題的首要關(guān)鍵。除了考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計之外，我們就還要充分考慮建筑物所在地區(qū)的氣候特點，采用合適的防水措施以及材料。其次由于金屬屋面材料的特性，我們可以借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗，選用適合金屬屋面的防水材料，比如說采用有較高粘結(jié)強(qiáng)度、好的追隨性以及耐候性極佳的材料做粘結(jié)帶。彩鋼板鋼結(jié)構(gòu)房屋脊部位漏水，我們應(yīng)該把屋脊蓋板做寬些，另外坡度找大點；或者搭接處敷設(shè)膠泥或硅膠。這些都是解決壓型彩鋼板在房屋漏水問題上的有效據(jù)舉措。
壓型彩鋼板使用中的冬季冷凝水問題及對策
在使用壓型彩鋼板建造建造廠房時，必須要考慮到車間內(nèi)外部環(huán)境的影響。氣溫、溫度、濕度以及地理條件都是所要考慮的因素。為了解決這一問題，在寒冷地區(qū)使用壓型彩鋼板時，應(yīng)當(dāng)采取雙層保溫棉，并且加強(qiáng)防腐蝕工作。在冬季，由于室內(nèi)外溫差較大，極易產(chǎn)生冷凝水，尤其是在車間的四角部位，因為室內(nèi)熱空氣沿縫隙與外界板面進(jìn)行相遇，所以在這些部位冷凝水最為嚴(yán)重。另外，在鋼天溝下部也存在點狀分布的冷凝水，這也是由于熱空氣遇冷形成的。
為了解決這一問題，我們必須要采取相應(yīng)的措施。應(yīng)對第一種原因產(chǎn)生的冷凝水，我們可以在下層板之間的縫隙處采用中性的硅酮密封膠進(jìn)行密封。應(yīng)對第二種原因產(chǎn)生的冷凝水，我們采取閉泡塑膠填實的方法，并且用角鋼托舉。壓型彩鋼板必須是屋面梁安裝完成之后以及外墻基層驗收合格后進(jìn)行。經(jīng)過生產(chǎn)實踐，我們采取的措施的確起到了一定的防治效果。但是單純靠堵的方式，不能夠從根本上解決這一問題，我們還需要再生產(chǎn)工藝上進(jìn)行提升。通過綜合措施的防治，才能更好地解決問題。
壓型彩鋼板使用的建議
彩鋼板長用于建筑物的墻面以及屋面，具有裝飾性強(qiáng)、成型靈活、施工速度快、外形美觀、重量輕、易于工業(yè)化、商品化生產(chǎn)等優(yōu)點。但其也有需要注意的地方。
在安裝壓型板的時候，測量屋面沿長度、坡度方向的尺寸，以山墻面為基準(zhǔn)，定出屋脊中心線，并以該線長度方向的伸縮縫處垂直線作為基準(zhǔn)線，從基準(zhǔn)線向山墻的方向每隔7一段距離劃出記號，按此方向?qū)⒄麄€屋面長度方向均勻度量。 墻面板、山墻包角及墻梁應(yīng)采用M6 自鉆螺絲連接，山墻檐口包角處還應(yīng)該采用泡沫塑料外封頭。擋風(fēng)板、波形板與泛水搭接波峰處最好用連接螺栓固定。 墻角開口部位的泛水板應(yīng)安裝在內(nèi)側(cè)，并用M6 自鉆螺絲將墻面板、泛水板一起緊固在墻筋上。將建筑密封膏涂敷在泛水板間的接縫處，墻面上外露的螺栓均滿涂防銹漆或密封膏。此外還需要注意防火措施采用防火性能比較好的巖棉作為芯材。在搭建過程中，芯材要遠(yuǎn)離電焊、氣焊等明火作業(yè)在使用過程中，一些熱源、火源不要緊挨著鋼板。要保持一定的距離。電線、電纜最好不要從芯材中穿過，如果需要穿過，應(yīng)該加保護(hù)套管，彩鋼板房至少應(yīng)保持6米的安全距離
綜上所述，壓型彩鋼板的質(zhì)量對維護(hù)工程的防水效果以及耐久性有著非常重大的影響，合理地使用壓型彩鋼板可以建造效果十分優(yōu)良的建筑。我國目前的工業(yè)項目對于鋼結(jié)構(gòu)廠房的需求不斷增加，而壓型彩鋼板因為它優(yōu)良的質(zhì)地受到廣泛的青睞，必將成為新型建筑材料的佼佼者。
【參考文獻(xiàn)】：
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1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計選型問題
對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一般分為六大類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架——剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框——筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。
高層和超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中除采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（代號RC）外，還采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（代號SRC），鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（代號CFS）和全鋼結(jié)構(gòu)（代號S或SS）。 > 東南科技研發(fā)中心，建筑高度100m，柱網(wǎng)為8.4m，抗震設(shè)防烈度為6度，采用框架——剪力墻或框——筒結(jié)構(gòu)體系較為經(jīng)濟(jì)合理，這種結(jié)構(gòu)體系的剪力墻或筒體是很好的抗側(cè)力構(gòu)件，常常承擔(dān)了大部分的風(fēng)載和地震荷載產(chǎn)生的水平側(cè)力，總體剛度大，側(cè)移小，且滿足玻璃幕墻的外裝飾要求。
一個合理的設(shè)計必須選擇一個經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，也就是要選擇一個切實可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確，傳力簡捷。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則?？偠灾?，必須對工程的設(shè)計要求、材料供應(yīng)、地理環(huán)境、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析，并與建筑、電、水、暖等專業(yè)充分協(xié)商，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時應(yīng)進(jìn)行多方案比較，擇優(yōu)選用。
2. 基礎(chǔ)埋深問題
基礎(chǔ)應(yīng)該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎(chǔ)底面，對于獨立的高層建筑而言，基礎(chǔ)埋深比較容易確定，但當(dāng)今多數(shù)高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當(dāng)?shù)叵萝噹旎A(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)或設(shè)有防水底板的獨立基礎(chǔ)(防水底板不宜太薄)時，高層建筑的基礎(chǔ)埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應(yīng)按嵌固層要求設(shè)計，地下車庫應(yīng)有足夠的側(cè)向剛度作為高層建筑的側(cè)限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎(chǔ)埋深應(yīng)該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設(shè)地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點優(yōu)勢：
（1）提高地基承載力。當(dāng)高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進(jìn)行修正.隨著基礎(chǔ)埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。
（2）有利于高層建筑上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側(cè)向剛度和約束。因此設(shè)地下室有利于上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，有利于協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體變形，調(diào)整地基不均與沉降。
3. 房屋高寬比
房屋高度指室外地面至主樓主要屋面的高度。房屋寬度按所考慮方向的最小投影寬度作為建筑物的計算寬度。 對帶裙房的高層建筑，當(dāng)裙房面積與其上塔樓面積比大于2.5或裙房抗側(cè)剛度與其上塔樓抗側(cè)剛度比大于2.0時，可取裙房以上部分的房屋高度和寬度計算高寬比。
4. 建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性界定
建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性除應(yīng)按高規(guī)4.3與4.4節(jié)的相關(guān)規(guī)定界定外，還需注意以下問題：
（1）計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大位移比時應(yīng)按剛性樓板假定。
（2）當(dāng)結(jié)構(gòu)的位移比和周期比超規(guī)范規(guī)定時，說明結(jié)構(gòu)的抗扭剛度相對結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度偏小，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較大。在結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較大，結(jié)構(gòu)的層間位移滿足要求的情況下，可減小結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，對樓層中部結(jié)構(gòu)做減法，可取消、減短、減薄剪力墻，減小連梁高度等。當(dāng)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較小，側(cè)移較大時，可對樓層周邊結(jié)構(gòu)做加法，可增大周邊構(gòu)件的剛度。對帶裙房高層建筑，帶裙房部分樓層的位移比和周期比往往超規(guī)范規(guī)定。由于裙房高度不高，裙房樓層的絕對側(cè)移值很小，因此可不按高層建筑的側(cè)移控制條件來要求裙房，即位移比可適當(dāng)放寬。 轉(zhuǎn)貼于 中國論文下載中心。
（3）對某些建筑，因功能需要，下部幾層為大空間，上部為辦公或客房，隔墻較多，上下層剛度差別較大，此時剛度變化處的下一層宜指定為薄弱層，進(jìn)行內(nèi)力放大調(diào)整。
5. 框架結(jié)構(gòu)梁柱偏心距較大應(yīng)采取的措施
框架結(jié)構(gòu)梁柱偏心較大時，將導(dǎo)致節(jié)點核心區(qū)受剪面積減小，且梁端彎矩作用在節(jié)點上時出現(xiàn)扭矩。因此當(dāng)梁柱偏心距大于柱截面在該方向?qū)挾鹊?/4時，應(yīng)采取措施。通?？杉哟罅簩捇蛟O(shè)置梁水平腋。當(dāng)設(shè)置梁水平腋時，在梁柱節(jié)點處形成了較強(qiáng)的剛域，梁塑性鉸將外移。因此梁端箍筋加密區(qū)長度應(yīng)與普通框架梁有所區(qū)別，水平加腋梁的梁端箍筋加密區(qū)長度應(yīng)取普通框架梁箍筋加密區(qū)長度與加腋水平長度之和。
6. 較長剪力墻的開洞問題
高規(guī)7.1.5條規(guī)定：“較長的剪力墻宜開設(shè)洞口，將其分成長度較為均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，墻肢截面高度不宜大于8m?！贝藯l規(guī)定主要基于以下考慮：
（1）提高剪力墻的延性，避免脆性破壞。墻段高寬比大于2時一般為彎曲破壞，墻段高寬比小于2時一般為剪切破壞。
