建筑結構中輕鋼結構的應用技術

輕鋼結構是一種受力優良、節能環保的新型結構，近年來，輕鋼結構在建筑結構中的應用越來越廣泛，已經成為新型建筑材料應用的典范，特別是在工業廠房、臨時建筑等建筑類型中，輕鋼結構的高速高效、可回收性能表現的淋漓盡致。本文介紹輕鋼結構的特點，分析其在建筑結構中的應用技術，并對其發展提出筆者的一些看法，有一定參考價值。

一 建筑結構中輕鋼結構的主要特點

（一）節能環保且經濟效益好

輕鋼結構的應用改變了傳統的磚石構造，使得建筑結構能夠靈活多變且避免了灰塵滿天，施工廢棄物難以處理的問題。同時，廢舊鋼材的回收利用價值高，拆除方便且不易產生固體廢物垃圾，具有良好的環保效果。

再者，輕鋼結構的綜合經濟效益較好，施工速度快和施工周期短的特點能夠大大降低施工成本，提前投入使用，具有良好的投資價值。若是采用彩色壓型鋼材不僅可以獲得經濟效益還能夠改善周邊的生態環境。輕鋼結構自身的重量較輕也使得建筑工程的總體投資得到節省，并且持久性和耐久性較好。就目前我國的輕鋼市場而言，輕鋼結構的造價遠低于鋼筋混凝土結構的造價。

（二）節約鋼材與節約工期

輕鋼結構大多是采用薄壁構造，其自身重量輕的特點能夠有效節約鋼材。在同等外負荷的條件下，輕鋼結構較之其他鋼結構構能夠充分發揮鋼材的潛力。相關資料顯示，輕鋼結構的應用較之傳統鋼材節約了15%—30%的鋼材。同時，鋼結構的制造、施工、安裝不僅僅局限于工地而是由專業的制作廠進行建造，在工地的施工僅僅是拼裝、安裝。因此，施工周期短，制造速度快，且加工精密度高，結構拼裝簡單、快速。

（三）建筑結構靈活多變

輕鋼結構自身的鋼結構使得在建筑結構應用中布局更為靈活，凈使用的面積很大化。鋼結構建筑的柱距很小化，開間很大化。在輕鋼結構的建筑中幾乎所有的墻體都是非承重墻，用戶可以根據自己的需要隨意轉換建筑的空間布局，使得建筑的造型更加人性化、個性化。并且，輕鋼結構的建筑可以根據建筑的位置對建筑的分隔、保溫、散熱進行更為人性化的變化。

（四）自有強度高，抗震性能強

工業化的生產使得輕鋼結構的精密度高且擁有較高的強度。輕鋼結構的材料比普通的鋼材截面更為合理。輕鋼結構較高的輕度也使得它在承受同樣負荷時所使用的鋼材較少，自身的重量相應減輕。此外，輕鋼結構的韌性較強，變形能力更好，相應的抗震性能也較為優越。

二 建筑結構中的輕鋼結構應用技術

（一）輕鋼結構的防腐應用技術

輕鋼結構的耐腐蝕性較弱。在建筑結構中應用輕鋼結構需要注重對輕鋼結構的防腐性進行加強。輕鋼結構若受到腐蝕會使得建筑的承重截面減小，鋼結構的承載能力下降，影響輕鋼結構的使用壽命。因此，在建筑結構中需要對輕鋼結構的防腐蝕性進行加強。

非金屬涂層保護在輕鋼結構防腐處理中應用很為廣泛。我國建筑輕鋼結構中的非金屬涂層也體現出種類多、價格低、施工易等特點。因此，在選用涂層時不僅要注意對鋼結構的防銹起到作用也要注重涂料對鋼結構檢查、清刷的影響。在輕鋼結構建筑中，建筑死角、凹凸角以及建筑內的濕氣都會對建筑鋼結構造成一定的負面影響。因此，注重對建筑輕鋼結構的設計能夠對建筑鋼結構的防銹起到一定的積極作用。

（二）輕鋼結構的防火應用技術

在火災等大型的火場中，建筑所承載的溫度要高于550℃。此時，鋼結構在高溫的環境中會失去相應的承載力，容易造成倒塌。外墻、屋面當采用阻燃性能低的板材時會引起更為嚴重的火災。

因此，在輕鋼結構建筑的應用中還需要注重防火技術的處理。首先是設置自動滅火系統，利用噴淋等系統設置保護輕鋼結構。其次，可以在建筑輕鋼結構的外層涂上一層具有高防火性能的保護膜或者包裹一層防火板材。再次，可以通過提高承重墻、外墻、屋內材料的防火性能來增強輕鋼結構的整體防火性能。很后，可以增設消防通道，加強對安全出口等應急通道的管理，確保通暢。

三 彩涂板在建筑結構中的應用

彩涂板具有一般輕鋼結構的優點，充分發揮了重量輕、墻體薄、節省空間、占地面積小的優點。在建筑二層時，傳統的磚混建筑結構承重墻需要240mm厚。同時由于內外墻需要抹灰的因素，還需要加上20×2=40mm厚。因此，總體墻的厚度達到了280mm，而彩涂板只需要50mm。墻體的厚度薄了230mm，并且每10延長米節省的占地面積為2．3m。在廠房一類的建筑結構中，彩涂板的應用相對于磚混的結構而言，還能在承重柱與墻邊之間形成面積開闊的休息室或者辦公室。在進行廠房結構的設置時還可以根據需要，布置簡潔靈活的輕鋼骨架結構，在外側連接較為緊固的50mm的夾芯彩鋼板墻板或者屋面板，同時還可安裝上窗戶、照明設施和塑鋼門。輕鋼結構的應用優點也在于此，不需要裝修，不用做基礎，環保、簡單、方便、施工期短，精密度高。對建筑的建造，廠礦的生產都有十分積極的作用，不僅可以縮短延誤生產的時間，還能提前投入使用，獲得良好的經濟效益。

四 多層輕鋼住宅抗震結構體系的應用

多層輕鋼住宅的抗震結構體系，要求具備足夠的強度、剛度和延性。由于這種類型的住宅的自重相對比較輕，而且高度也不會構成地震時的強度破壞威脅，我們需要將研究的重心放在抗側力體系方面。

（1）提高體系的抗側移水平，另一方面是確保體系在地震發生時的側移限值。多層輕鋼結構的住宅設計抗側力體系的研究，需要綜合結構體系的布置模式、受力變形情況和結構體系的總體特點，通過多方案的比較選擇，才能夠設計出符合抗震基本要求的住宅結構方式，進而作為住宅戶型設計、配套構件安置的標準化依據。根據多層輕鋼住宅結構體系的受力特點，我們可以找出這種住宅抗震結構體系受力的基本原則，確定可能需要承受的各種荷載作用力。

（2）在重力的作用下，住宅的樓板和梁等住宅結構水平構件不會受到損壞，而結構體系的整體也不會出現失衡跡象。另一方面是在側向力的作用之下，確保結構體系不會傾覆和發生整體彎曲、剪切破壞，而且需要保證結構側向變形的程度不能超出住宅本身的要求，以免破壞住宅的結構功能。

五 多層輕鋼住宅結構抗震體系設計的方法

（1）輕鋼框架抗側力體系。輕鋼框架抗側力體系包括偏心支撐框架、抗彎框架和中心支撐框架三種類型。首先是偏心支撐框架，一端的支撐斜桿和梁連接，偏離梁柱軸線的交接點，另外一端在梁柱的交界處相連接。這種結構，能夠在支撐梁和支撐柱之間形成耗能短梁，以消耗地震的能量，適用于地震頻發地區的多層房屋。其次是抗彎框架，組成部分是梁柱，不僅布置靈活，而且不占室內空間。再次是中心支撐框架，將斜向支撐構件設置于抗彎框架里面，使得支撐面、梁柱的軸心線連接成一體，以支撐承受水平的荷載，這種設計方法側向剛度比較大，而且不需要使用太多的鋼梁就能夠抵抗側向力，適合用于非地震區域的多層房屋設計。

（2）輕鋼框架梁柱連接體系，輕鋼框架梁柱連接體系根據連接的剛度，可以分為以下三種。首先是剛性的連接模式。在設計當中，可以采用全焊連接和栓焊混合連接兩種模式，完全熔透對接梁翼緣和柱翼緣的焊縫。其次是半剛性的連接模式。包括頂底角鋼連接、帶雙腹板角鋼的頂底角鋼連接、端板連接，將鋼板焊接于梁端，然后再與梁腹板、梁翼緣焊接。而 T 型鋼的連接則是在梁上和下翼緣的位置設置 T 型鋼，然后將高強螺栓連接在梁柱上面。再次是柔性連接模式。連接梁腹板和柱，常見的是承托連接，這種連接方法是在柱翼的承托件上設置梁，然后用小角鋼與柱連接于梁端，這樣就能控制住梁整體的穩定性。

六 結語

輕鋼結構是在20世紀80年代引進我國，多應用于廠房建筑、農業建筑、小型民用建筑、商用建筑等。近年才在大型的商用和民用建筑中得到廣泛的應用。因此，我國需要根據我國的基本國情，借鑒國外的先進發展經驗不斷完善輕鋼結構的制造、應用規范，真正實現輕鋼結構技術的集約化、產業化、標準化、規范化發展。