浅谈轻型钢结构建筑体系的应用-建筑设计论文发表

浅谈轻型钢结构建筑体系的应用
胡春星
[摘要]：本文介绍了轻型钢结构的特点和技术优势,分析了轻型钢结构体系的现状,指出轻型钢结构体系是未来建筑发展的必然趋势,具有广阔的发展空间和推广价值。
[关键字]：轻型钢结构围护结构
轻钢结构建筑体系是一种全新的建造概念，是指整个建筑采用预制构件，即主钢架为焊接型钢或热轧型钢，次构件为冷弯薄壁型钢，围护结构为保温复合板或单层压型钢板。根据建筑物使用功能的要求配以门窗、夹层楼面、吊车、雨蓬、封檐、内隔墙、自然采光、通风设备等而形成的整个建筑体系。适用于各类工业厂房、超级市场、仓库、展览馆、体育馆、飞机库、机场、别墅、建筑物、多层和高层钢结构建筑等。其最大特点是建造速度快、抗震性优、造价经济、内部使用空间宽敞。
一、轻型钢结构建筑的技术特点：
主钢架采用焊接H（□、十）型钢，其钢材材质有优质碳素结构钢（Q235、Q255、Q275）、低合金高强度结构钢（Q295、Q345、Q390）等，按国家规范要求，经下料、自动组合、焊接、校正等工序，生产出合格的H（□、十）型钢产品，焊接H（□、十）型钢易于剪裁、焊接，截面性能好，规格多样，能够满足多种用途需要，H（□、十）型钢经过经济合理的设计，其截面性能优于同等单位重量的热轧H（□）型钢，且经济耐用。
次构件采用冷弯薄壁型钢，其钢材材质有碳素结构钢（Q195、Q215、Q235）、低合金结构钢（Q345）及镀锌钢板，主要的种类有C型钢，卷边槽钢，Z型钢等。
围护结构采用保温复合板或单层压型钢板，保温复合板的基板有镀锌钢板和镀铝锌钢板，常用涂层有聚酯漆、改性聚酯漆和氟碳漆，整体使用寿命达50年以上。保温层采用玻璃纤维棉、岩棉、聚苯乙烯、硬质聚氨酯等新型保温材料，具备轻质高强、保温隔热、阻燃隔音、耐腐蚀强、防水可靠、安装方便等使用特点。
二、轻钢结构的几大优点：
1、自重轻、体积小：轻钢结构与钢筋混凝土及砖混结构比较，自重减轻15—30倍，体积减少2—5倍，其选配的基础与常规比较造价节省60%以上。
2、强度高：轻钢结构所选用的优质钢材经加工成型后，具有良好的截面力学性能。
3、阻燃、隔音：采用保温复合板作为围护结构的轻钢建筑，其所用的保温材料均系非燃体，离火后立即自熄，具有良好的耐火性，其隔音强度可达40～50分贝（主要取决于隔热材料的种类、厚度）而普通结构仅为39～44分贝。
4、保温、隔热：采用保温复合板作为围护结构的轻钢建筑，其保温材料（玻璃纤维棉、岩棉、聚苯乙烯、硬质聚氨酯）导热系数低，具有良好的保温、隔热效果。
5、工期短、速度快、质量优：轻钢结构的施工工期仅为传统的砖混/框架结构的1/3，且不受气候条件影响。单体5000平方米的建筑，其施工工期约为45天。轻钢结构建筑采用预制装配形式，其所用构件均由工厂制作、检验，确保了构件的质量，现场安装配有专业化的施工队伍，严格按照安装工艺施工，能够达到省、市优质工程标准。
6、造型美观：轻钢结构建筑较传统建筑比较，结构形式多样，布局灵活，造型新颖；围护结构采用的彩色压型钢板色彩亮丽，种类繁多；新近开发的CW装饰效果与铝塑板不相上下。
现就轻钢结构与传统的砖混、框架结构加以比较（相同建筑面积、跨度、檐高的厂房，钢结构材质Q235、Q345，单/双层保温屋面、墙面，保温层厚50mm，彩钢板为国产0.5mm厚）
项目轻钢结构砖混/框架结构
1 价格（±0.000以上） 450～550元/平方米 600元/平方米
2 施工周期轻钢结构的施工周期较传统的砖混/框架省2/3以上工期，且基本不气候条件影响。
3 使用寿命、维护保养轻钢结构与传统的砖混/框架结构在使用寿命相同，但在维护保养上有较大优势，基本不发生费用。而传统的砖混/框架结构在建筑物的使用后期维修费用大。
4 材料重复使用轻钢结构与传统的砖混/框架结构在材料重复利用优势明显；轻钢结构建筑的材料，重复利用率可达80%以上，属环保型产品。砖混/框架结构基本不可重复利用，从而形成建筑垃圾。

三、轻型钢结构的应用范围：
1、单层工业厂房　轻型结构门式刚架建造大、中型厂房可设置1～3t的悬挂吊车，或起重量小于20t的中轻级工作制的单梁或桥式吊车。建成后的厂房结构轻巧、厂房明亮，造型美观大方，一改过去工业厂房笨重、呆板的模式。
2、单层库房　由门式刚架作成的库房外形美观、库内空间大，适用于码头仓库和工厂的各种库房。采用由焊接H型钢组成的变截面门式刚架，压型钢板围护结构，不仅造价低、安装方便，而且施工速度快。
3、现代商业、文化娱乐设施和体育馆　各种商业建筑如超级市场、贸易中心，农贸综合市场以及各种名义的商业城，要求建筑物跨度大，视野开阔。这些建筑最合理的结构形式就是轻型门式刚架，它具有兴建快、改建或转向容易、造价低和适应性强等特点。
4、多层工业厂房受工艺条件的限制，大多具有以下特点：①体型复杂不规则；②活荷载大，并伴有动力荷载，而且分布不均匀；③层高变化大，不均匀；④楼板开洞率高。这些都给结构设计带来一定难度。轻钢结构充分体现“轻”这一特点，且抗震性能好，在多层工业厂房中发展和应用轻钢结构，将是今后相当长一段时期内的发展趋势。
5、轻型钢结构住宅　在住宅建设中采用钢结构承重，使住宅建设用材更加多样化。钢结构承重构件更适于系列化、标准化和工厂规模生产，产品成本低、建设周期短。钢结构住宅更能满足节能、节地、节材，提高住宅功能质量、优化居住环境的要求，促进我国住宅建设工业化水平的提高。
6、旧建筑的翻修改造与加层　随着经济的发展，旧建筑的翻修与改造的业务将不断增加，如轻质隔墙和高级装修的内外墙面，在原有建筑物上加层等，都离不开轻钢结构。
四、结束语
随着钢产量的不断提高，经济的不断发展，对绿色环保型建筑的不断要求，钢材应用于住宅建筑主体结构是历史所趋。我国正在加速发展钢结构住宅产业化进程，发展以标准化、系列化、通用化,以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制。可以预见，不远的将来钢结构住宅的发展和应用会有新的飞跃。