结构工程师考试备考辅导薄壁轻钢住宅建筑体系在我国住宅建设中的应用

薄壁轻钢住宅建筑体系在我国住宅建设中的应用(1)随着我国国民经济飞速发展和综合国力的不断提高，住宅与房地产业有序调整，钢铁工业产品品质的提升，钢结构尤其是薄壁轻钢结构，逐渐进入工程建设中来，那么这种结构体系的内涵是什么、在国外发展的如何？是否符合人类居住使用的空间要求、是否适应目前我国基本建设发展的需要，应认真分析和研究。一、钢结构及薄壁轻钢住宅建筑的发展（一）国外的情况：钢结构尤其是轻钢结构房屋建筑体系诞生于20世纪初，在二战期间得到快速发展。其间多用于对施工速度要求很高的军事建筑设施；40年代出现了门式刚架结构；60年代开始大量应用由彩色压型板及冷弯薄壁型钢檀条组成的轻质围护体系。近些年来，世界钢铁总量的增加和国际军需用钢量的下降，一些钢铁生产大国和经济技术发达的国家，如欧洲、北美、日本和澳大利亚等，不断拓展钢结构使用范围，建设各种钢结构住宅，根据他们的生活习惯，主要建设以1-3层为主的低层独立住宅，随着各国土地资源的减少和人口数量的增加以北美、欧洲为代表，开始多层轻钢结构住宅的研究和开发。各国建筑用钢量在钢材总耗量中的比例明显提高，日本在50%左右。美国、瑞典、日本等国家钢结构用钢量已占钢材产量的30%以上，钢结构面积约占到总建筑面积40%以上。1欧洲20世纪50年代，欧洲由于受“二战”的严重创伤影响，对住宅需求非常大，为解决房荒问题，欧洲一些国家采用了工业化程度较高的钢结构建筑体系，建造了大量住宅，形成了一批完整的、标准的钢结构住宅体系，并延续至今。在芬兰、瑞典、丹麦、法国等国,各种钢结构建筑体系变得非常普及，其中瑞典的钢结构尤其是轻钢结构最为发达，轻钢结构住宅预制构件达95，同时也是当今世界上的轻钢结构住宅制造国，生产供应欧洲各国。2北美和澳洲在美国、加拿大以及澳大利亚，用镀锌轻钢龙骨代替传统的木结构的轻钢结构住宅建筑体系，发展至今已有30多年的历史。96年，美国的住宅建设中轻钢结构住宅达20的比例；加拿大则有30左右的比例；澳大利亚钢结构住宅建造数量约占50。但是，这种结构形式主要应用于低层的小住宅。90年代后期以来，多层轻钢龙骨住宅在北美地区迅速发展，至今已建成约300万平方米。除住宅外，这种体系也用于养老院、假日旅馆、小学校等建筑。轻钢结构住宅建筑体系是用镀锌冷弯薄壁型钢制作的型材作为结构承重部分，常用于建造2-3层的低层住宅。镀锌冷弯薄壁型钢所使用材料的屈服强度为Q235或Q345。其墙体钢龙骨按照一定的模数排列，一般中心距为400mm或600mm；冷弯薄壁型钢截面在93-200mm之间，钢板厚度在0.84-1.91mm之间。其楼层结构的钢龙骨截面一般在0-300mm之间，钢板厚度在0.84-2.56mm之间，楼层跨度目前可达8-9m。屋架可采用轻钢棱条直接搭接的方式。轻钢结构住宅的外墙常采用节能、轻质复合夹芯墙，内墙可采用石膏板；厨房及卫生间墙面采用防水石膏板或水泥加压板；楼板采用轻质结构板材；屋面可采用多彩瓦、彩板瓦等屋面材料。（1）加拿大轻钢结构住宅体系 加拿大的轻钢构件通常由镀锌或镀铝锌合金的薄钢板冷弯滚压成型,其截面形状通常为C型和槽型，钢板的厚度可根据结构的要求而变化,其构件长度可视所需而决定。轻钢构件制作精确,在其制作过程中通常在构件上有规律地穿孔,以利于水电线路和管道及横向加强构件的通过.虽然,一块薄钢板本身的承载力并不高,但通过冷弯成不同形状(如C型)后, 其抗弯抗压的能力成倍提高。因此, 轻钢构件的承载力主要是取决于其截面形状,而不是板材的厚度。这就构成其轻质高强的特点。结构体系 住宅结构通常由楼面,墙体及房顶等体系组成。轻钢住宅的结构形式通常采用线内支承的板肋体系，轻钢构件可应用于不同的房屋构件，采用轻钢构件可以大大简化结构体系，同时又提供有效利用结构体系及构件的承载力，设计的灵活性及施工便利。楼面体系 作为楼面托梁的轻钢龙骨其截面高度通常为0至300毫米之间,其钢板厚度大约在0.84至2.56毫米之间，楼面托梁常见支撑形式是简支或连续梁，多跨连续梁即可采用单一构件的形式，也可采取多构件搭接的形式。一般说来多构件搭接的形式较单一构件具有更大的灵活性,同时在运输上也很方便。楼面托梁龙骨的腹板通常给予等间距的冲孔,以方便水电管线的穿越。墙体系统 用于墙体的轻钢龙骨可分为承重和非承重两种，承重的C型龙骨其截面高度一般在93至200毫米之间，钢板厚度通常界于0.80至1.91毫米之间；非承重龙骨的截面高度在41至0毫米之间，其钢板厚度为0.45至0.84毫米，作为一种非常经济实用的墙体体系,这种由轻钢龙骨与石膏板(若作外墙还需加结构板材)组成的板肋墙体也普遍地应用于高层住宅建筑。屋架 不同截面形式及厚度的轻钢构件，可为各式各样的房顶形式及体系提供广泛的用途。屋架即可由轻钢椽梁直接构成，也可用轻钢桁架构成。轻钢桁架既可现场制作也适合于工厂大规模集成生产，跨度较大的情况下，采用轻钢桁架尤为经济。 中低层住宅： 轻钢板肋结构体系通常适用于六层或六层以下的住宅建筑，但目前也有应用到八层的旅馆建筑实例。中层住宅建筑,其底层轻钢龙骨厚度可达2.6毫米，龙骨间距常为3毫米，上部楼层的龙骨材料厚度可随荷载的减小而减少。楼面结构可根据其跨度的长短选择下列体系：轻钢楼面体系，由压型钢板和混凝土构成的钢承复合楼板,钢筋混凝土预制或现浇楼面。特大开间可采用轻型空腹钢桁架，压型钢板和混凝土组成的复合楼面，抗侧向荷载的体系常由轻钢拉条构成X型斜向支撑体系，或由抗剪板材与轻钢龙骨组成的剪力墙体系构成。屋架多由轻钢椽梁或桁架构成。高层住宅 ：在加拿大,轻钢结构已广泛地应用于在包括住宅在内的各种高层建筑,其主要用于内外填充墙,隔墙,幕墙,外维护墙及屋架,屋顶体系.高层住宅的承载结构常由H型钢或钢筋混凝土的框架体系组成,由轻钢构件构成的轻质内外墙体系非常便于与承重结构的框架体系融为一体（2）美国的轻钢结构住宅美国像其他西欧国家一样，轻钢结构主要用于低层住宅建筑，近些年来，美国也开始进行多层轻钢结构住宅体系的研发，最早一幢多层轻钢住宅于90年开始设计，至目前总面积发展到约30万平方米。并取得许多成熟的技术和经验。美国的多层轻钢结构住宅技术是一项综合的技术，集轻钢结构、建筑节能保温、建筑防火、建筑隔声、新型建材、设计施工于一体的集成化技术