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建筑结构中轻钢结构的应用技术

文章出处:拱形屋面 人气: 发表时间:2017-10-18 14:56

轻钢结构是一种受力优良、节能环保的新型结构,近年来,轻钢结构在建筑结构中的应用越来越广泛,已经成为新型建筑材料应用的典范,特别是在工业厂房、临时建筑等建筑类型中,轻钢结构的高速高效、可回收性能表现的淋漓尽致。本文介绍轻钢结构的特点,分析其在建筑结构中的应用技术,并对其发展提出笔者的一些看法,有一定参考价值。 

  一 建筑结构中轻钢结构的主要特点 

  (一)节能环保且经济效益好 

  轻钢结构的应用改变了传统的砖石构造,使得建筑结构能够灵活多变且避免了灰尘满天,施工废弃物难以处理的问题。同时,废旧钢材的回收利用价值高,拆除方便且不易产生固体废物垃圾,具有良好的环保效果。 

  再者,轻钢结构的综合经济效益较好,施工速度快和施工周期短的特点能够大大降低施工成本,提前投入使用,具有良好的投资价值。若是采用彩色压型钢材不仅可以获得经济效益还能够改善周边的生态环境。轻钢结构自身的重量较轻也使得建筑工程的总体投资得到节省,并且持久性和耐久性较好。就目前我国的轻钢市场而言,轻钢结构的造价远低于钢筋混凝土结构的造价。 

  (二)节约钢材与节约工期 

  轻钢结构大多是采用薄壁构造,其自身重量轻的特点能够有效节约钢材。在同等外负荷的条件下,轻钢结构较之其他钢结构构能够充分发挥钢材的潜力。相关资料显示,轻钢结构的应用较之传统钢材节约了15%—30%的钢材。同时,钢结构的制造、施工、安装不仅仅局限于工地而是由专业的制作厂进行建造,在工地的施工仅仅是拼装、安装。因此,施工周期短,制造速度快,且加工精密度高,结构拼装简单、快速。 

  (三)建筑结构灵活多变 

  轻钢结构自身的钢结构使得在建筑结构应用中布局更为灵活,净使用的面积最大化。钢结构建筑的柱距最小化,开间最大化。在轻钢结构的建筑中几乎所有的墙体都是非承重墙,用户可以根据自己的需要随意转换建筑的空间布局,使得建筑的造型更加人性化、个性化。并且,轻钢结构的建筑可以根据建筑的位置对建筑的分隔、保温、散热进行更为人性化的变化。 

  (四)自有强度高,抗震性能强 

  工业化的生产使得轻钢结构的精密度高且拥有较高的强度。轻钢结构的材料比普通的钢材截面更为合理。轻钢结构较高的轻度也使得它在承受同样负荷时所使用的钢材较少,自身的重量相应减轻。此外,轻钢结构的韧性较强,变形能力更好,相应的抗震性能也较为优越。 

  二 建筑结构中的轻钢结构应用技术 

  (一)轻钢结构的防腐应用技术 

  轻钢结构的耐腐蚀性较弱。在建筑结构中应用轻钢结构需要注重对轻钢结构的防腐性进行加强。轻钢结构若受到腐蚀会使得建筑的承重截面减小,钢结构的承载能力下降,影响轻钢结构的使用寿命。因此,在建筑结构中需要对轻钢结构的防腐蚀性进行加强。 

  非金属涂层保护在轻钢结构防腐处理中应用最为广泛。我国建筑轻钢结构中的非金属涂层也体现出种类多、价格低、施工易等特点。因此,在选用涂层时不仅要注意对钢结构的防锈起到作用也要注重涂料对钢结构检查、清刷的影响。在轻钢结构建筑中,建筑死角、凹凸角以及建筑内的湿气都会对建筑钢结构造成一定的负面影响。因此,注重对建筑轻钢结构的设计能够对建筑钢结构的防锈起到一定的积极作用。 

  (二)轻钢结构的防火应用技术 

  在火灾等大型的火场中,建筑所承载的温度要高于550℃。此时,钢结构在高温的环境中会失去相应的承载力,容易造成倒塌。外墙、屋面当采用阻燃性能低的板材时会引起更为严重的火灾。 

  因此,在轻钢结构建筑的应用中还需要注重防火技术的处理。首先是设置自动灭火系统,利用喷淋等系统设置保护轻钢结构。其次,可以在建筑轻钢结构的外层涂上一层具有高防火性能的保护膜或者包裹一层防火板材。再次,可以通过提高承重墙、外墙、屋内材料的防火性能来增强轻钢结构的整体防火性能。最后,可以增设消防通道,加强对安全出口等应急通道的管理,确保通畅。 

  三 彩涂板在建筑结构中的应用 

  彩涂板具有一般轻钢结构的优点,充分发挥了重量轻、墙体薄、节省空间、占地面积小的优点。在建筑二层时,传统的砖混建筑结构承重墙需要240mm厚。同时由于内外墙需要抹灰的因素,还需要加上20×2=40mm厚。因此,总体墙的厚度达到了280mm,而彩涂板只需要50mm。墙体的厚度薄了230mm,并且每10延长米节省的占地面积为2.3m。在厂房一类的建筑结构中,彩涂板的应用相对于砖混的结构而言,还能在承重柱与墙边之间形成面积开阔的休息室或者办公室。在进行厂房结构的设置时还可以根据需要,布置简洁灵活的轻钢骨架结构,在外侧连接较为紧固的50mm的夹芯彩钢板墙板或者屋面板,同时还可安装上窗户、照明设施和塑钢门。轻钢结构的应用优点也在于此,不需要装修,不用做基础,环保、简单、方便、施工期短,精密度高。对建筑的建造,厂矿的生产都有十分积极的作用,不仅可以缩短延误生产的时间,还能提前投入使用,获得良好的经济效益。 

  四 多层轻钢住宅抗震结构体系的应用 

  多层轻钢住宅的抗震结构体系,要求具备足够的强度、刚度和延性。由于这种类型的住宅的自重相对比较轻,而且高度也不会构成地震时的强度破坏威胁,我们需要将研究的重心放在抗侧力体系方面。 

  (1)提高体系的抗侧移水平,另一方面是确保体系在地震发生时的侧移限值。多层轻钢结构的住宅设计抗侧力体系的研究,需要综合结构体系的布置模式、受力变形情况和结构体系的总体特点,通过多方案的比较选择,才能够设计出符合抗震基本要求的住宅结构方式,进而作为住宅户型设计、配套构件安置的标准化依据。根据多层轻钢住宅结构体系的受力特点,我们可以找出这种住宅抗震结构体系受力的基本原则,确定可能需要承受的各种荷载作用力。 

  (2)在重力的作用下,住宅的楼板和梁等住宅结构水平构件不会受到损坏,而结构体系的整体也不会出现失衡迹象。另一方面是在侧向力的作用之下,确保结构体系不会倾覆和发生整体弯曲、剪切破坏,而且需要保证结构侧向变形的程度不能超出住宅本身的要求,以免破坏住宅的结构功能。 

  五 多层轻钢住宅结构抗震体系设计的方法 

  (1)轻钢框架抗侧力体系。轻钢框架抗侧力体系包括偏心支撑框架、抗弯框架和中心支撑框架三种类型。首先是偏心支撑框架,一端的支撑斜杆和梁连接,偏离梁柱轴线的交接点,另外一端在梁柱的交界处相连接。这种结构,能够在支撑梁和支撑柱之间形成耗能短梁,以消耗地震的能量,适用于地震频发地区的多层房屋。其次是抗弯框架,组成部分是梁柱,不仅布置灵活,而且不占室内空间。再次是中心支撑框架,将斜向支撑构件设置于抗弯框架里面,使得支撑面、梁柱的轴心线连接成一体,以支撑承受水平的荷载,这种设计方法侧向刚度比较大,而且不需要使用太多的钢梁就能够抵抗侧向力,适合用于非地震区域的多层房屋设计。 

  (2)轻钢框架梁柱连接体系,轻钢框架梁柱连接体系根据连接的刚度,可以分为以下三种。首先是刚性的连接模式。在设计当中,可以采用全焊连接和栓焊混合连接两种模式,完全熔透对接梁翼缘和柱翼缘的焊缝。其次是半刚性的连接模式。包括顶底角钢连接、带双腹板角钢的顶底角钢连接、端板连接,将钢板焊接于梁端,然后再与梁腹板、梁翼缘焊接。而 T 型钢的连接则是在梁上和下翼缘的位置设置 T 型钢,然后将高强螺栓连接在梁柱上面。再次是柔性连接模式。连接梁腹板和柱,常见的是承托连接,这种连接方法是在柱翼的承托件上设置梁,然后用小角钢与柱连接于梁端,这样就能控制住梁整体的稳定性。 

  六 结语 

  轻钢结构是在20世纪80年代引进我国,多应用于厂房建筑、农业建筑、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广泛的应用。因此,我国需要根据我国的基本国情,借鉴国外的先进发展经验不断完善轻钢结构的制造、应用规范,真正实现轻钢结构技术的集约化、产业化、标准化、规范化发展。 

轻钢结构

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