輕鋼結(jié)構(gòu)建筑

1、第五章、輕鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)造第五章、輕鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)造講課人：王世禮2006.06. 建筑構(gòu)造（二）一、概述目前，國內(nèi)鋼材品種日趨多樣化，如H型鋼、T型鋼和L型鋼等大截面型材，以及50mm以上厚度的鋼板、冷彎薄壁型鋼和彩色涂層鋼板等，以及各種新型墻板的開發(fā)和應(yīng)用，這對(duì)促進(jìn)我國建筑業(yè)在開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)方面奠定了政策和物質(zhì)基礎(chǔ)。在我國，采用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)建造的各類大跨度、高層、超高層建筑以及輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑工程也越來越多。國內(nèi)以往有混凝土和砌體結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的格局正在悄然發(fā)生變化，開發(fā)研究鋼結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，引起了建筑師、工程師及鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)制作公司的興趣和重視。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程依據(jù)工程項(xiàng)目的性質(zhì)的不同，大致分為普通鋼結(jié)

2、構(gòu)、高層鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)、薄壁拱形結(jié)構(gòu)等幾種結(jié)構(gòu)體系。其中，輕鋼結(jié)構(gòu)體系以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)近年來國內(nèi)發(fā)展較快。輕鋼結(jié)構(gòu)已不只是一般的薄壁型鋼，而是厚度1.55mm的薄鋼板結(jié)構(gòu)。輕型鋼結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱輕鋼結(jié)構(gòu)），是由輕型鋼結(jié)構(gòu)材料做承重骨架，配合樓板、屋面板和墻板等維護(hù)結(jié)構(gòu)，共同組成整棟的建筑物。輕鋼建筑體系的主要特征在于建筑工業(yè)化程度高，尺寸精確，所有構(gòu)配件均在工廠制作；現(xiàn)場(chǎng)以預(yù)制裝配為主，施工速度快。開發(fā)輕鋼建筑體系，可以將現(xiàn)場(chǎng)以工地建造的模式變?yōu)橛晒S制造的方式。輕鋼結(jié)構(gòu)除具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、占用面積小、降低基礎(chǔ)造價(jià)、工業(yè)化程度高、外形美觀等一系列優(yōu)點(diǎn)外，其綜合

3、經(jīng)濟(jì)效益與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大體持平。因而輕鋼結(jié)構(gòu)建筑被廣泛用于大跨度單層工業(yè)廠房、倉庫、大型超市商場(chǎng)、辦公樓、住宅等建筑，同時(shí)，還適合建筑加層及各類平、坡屋頂。目前，國內(nèi)正在開發(fā)的輕鋼結(jié)構(gòu)小高層（1012層）住宅體系，雖然在某些方面還缺少參考規(guī)范，但設(shè)計(jì)本身很具有技術(shù)創(chuàng)新意識(shí)，這類小高層的骨架結(jié)構(gòu)可以采用H型鋼或鋼管混凝土等形式。大力發(fā)展輕鋼建筑體系的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在對(duì)人居生態(tài)環(huán)境、社會(huì)資源保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展方面。二、輕鋼建筑的材料與制品輕鋼建筑的結(jié)構(gòu)支承構(gòu)件，一般采用1.55mm的薄壁鋼，僅冷彎或冷軋后制成各種不同截面形式的薄壁型鋼及制品。薄壁型鋼作為輕鋼的支撐構(gòu)建，能充分利用鋼材的強(qiáng)度；用做受彎構(gòu)

4、件時(shí)，可提高構(gòu)件的承載力和剛度。薄壁型鋼制品還包括1.2mm以下的各種截面的壓型鋼板，有這類薄鋼板加工成的制品構(gòu)件常具有支承和維護(hù)兩個(gè)方面的功能。此外，各種小斷面角鋼、扁鋼、輕型工字鋼、槽鋼和鋼管等組成的構(gòu)件，或與薄壁型鋼組合的構(gòu)件，同樣也可用作輕鋼建筑和支撐構(gòu)件。 三、輕鋼建筑體系輕鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，主要有輕鋼結(jié)構(gòu)骨架的支撐體來承受房屋的全部靜荷載、活荷載及風(fēng)荷載。常見的底層、多層輕鋼建筑結(jié)構(gòu)體系可劃分為梁柱式、墻架式、剛架式等幾種，其構(gòu)件之間常采用電焊、螺栓或鉚釘進(jìn)行連接。 1 1、梁柱式、梁柱式梁柱式結(jié)構(gòu)是輕鋼結(jié)構(gòu)建筑中較常見的一種結(jié)構(gòu)體系。它是由鋼柱、鋼梁或鋼桁架組成框架結(jié)構(gòu)的支撐體，具

5、有平面布置靈活的特點(diǎn)。骨架間節(jié)點(diǎn)的連接構(gòu)造則主要通過節(jié)點(diǎn)板、角鋼連接件和高強(qiáng)度螺栓加以固定或焊接的方式連接組合。梁柱多采用軋制或焊接的H型或其他截面形式的構(gòu)件，適合建造低層、多層建筑。當(dāng)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑需設(shè)置懸挑的外廊或陽臺(tái)時(shí)，在構(gòu)造上應(yīng)采取有關(guān)措施。2 2、墻架式、墻架式墻架式輕鋼結(jié)構(gòu)的承重內(nèi)墻板、外維護(hù)板和樓板層是按設(shè)計(jì)模數(shù)和功能一一劃分為各自相對(duì)獨(dú)立的輕鋼墻架，也稱隔扇，通過加工組合而成為輕鋼房屋的支撐骨架。墻架主要以輕鋼材料作框，框內(nèi)設(shè)置墻筋或擱柵以提高其剛度和穩(wěn)定性，墻架間則通過高強(qiáng)度螺栓將其裝配成整體骨架。墻架單元的內(nèi)外構(gòu)造層次可以是在工廠內(nèi)與骨架同時(shí)加工組合完成的板材。在實(shí)際工程中，

6、為滿足平面布置的靈活性的特點(diǎn)，常在房屋內(nèi)采用柱梁式結(jié)構(gòu)，而維護(hù)結(jié)構(gòu)則采用墻架單元，這種結(jié)構(gòu)形式成為混合式。一般適合建造低層和多層住宅。 3 3、剛架式、剛架式剛架式結(jié)構(gòu)是一種適合跨度較大的一、二層的工業(yè)建筑或大型超級(jí)市場(chǎng)，這類輕鋼建筑一般有橫向承重剛架和冷完成型的檁條、梁架組成。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，也可用于多層住宅或辦公建筑。 四、輕鋼建筑構(gòu)造1.1.外墻構(gòu)造外墻構(gòu)造輕鋼建筑的外墻既“輕”又“薄”，為滿足建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的功能要求，外墻往往才采用輕質(zhì)復(fù)合材料組合而成，通常有干作業(yè)和濕作業(yè)之分。1 1）輕質(zhì)復(fù)合材料外墻）輕質(zhì)復(fù)合材料外墻輕質(zhì)復(fù)合材料外墻板由外及里按不同的部位和功能要求將其組合而成。設(shè)計(jì)時(shí)，

7、應(yīng)充分考慮結(jié)合建筑所在地區(qū)的氣候與環(huán)境特點(diǎn)；綜合考慮將外墻板其間所需的保溫、隔熱、防水、防火、防止板材表面及內(nèi)部的凝結(jié)水、外門窗的安裝、板與板之間的節(jié)點(diǎn)和接縫的處理以及外墻板的內(nèi)外飾面的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)與施工安裝的可操作性等要求。施工一般以干作業(yè)為主。 復(fù)合外墻板一般由以下幾個(gè)構(gòu)造層次組成：復(fù)合外墻板一般由以下幾個(gè)構(gòu)造層次組成：（1）骨架通常采用輕鋼做框，由槽型薄壁型鋼龍骨制成外墻板的外框架，內(nèi)部按設(shè)計(jì)要求在適當(dāng)部位設(shè)置橫檔或豎筋；還應(yīng)考慮其側(cè)向受力時(shí)，可采用在鋼框內(nèi)設(shè)置固定斜撐或用花籃螺絲在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。（2）外表面層外表面層的面板由表面經(jīng)過處理的彩色涂層金屬壓型鋼板、加氣混凝土板、纖維水泥板、

8、混凝土板等，外墻板節(jié)點(diǎn)多用防水密封膠或?qū)Ｓ脧椥苑浪牧咸羁p。（3）保溫層保溫層通常設(shè)置在內(nèi)外面板之間，主要采用玻璃棉、巖棉、礦棉等材料。為防止蒸汽滲透，常在保溫層內(nèi)加一層鋁箔或油氈等隔蒸汽層；也有增設(shè)一層蜂窩板或封閉的空氣層以提高其保溫效能。針對(duì)夏季隔熱的要求，為了減少太陽輻射對(duì)墻體的影響，便于外墻板內(nèi)的蓄熱即使散發(fā)，最好在墻板的外側(cè)再設(shè)置一層通風(fēng)層。（4）內(nèi)表面層內(nèi)表面的選材一般應(yīng)結(jié)合室內(nèi)裝修，如紙面石膏板、GRC薄板、膠合板和木質(zhì)纖維板等，接縫出可批刮膩?zhàn)踊蛄砑訅嚎p條，板材表面飾面常用涂料或粘貼壁紙。 2 2）鋼筋網(wǎng)架水泥墻）鋼筋網(wǎng)架水泥墻用于輕鋼建筑的鋼筋網(wǎng)架水泥墻常見有兩種構(gòu)造方式：（

9、1）一種是用直徑34鋼筋點(diǎn)焊成間距為100mm的雙向鋼筋網(wǎng)片。內(nèi)插一根根條形聚苯乙烯或巖棉,尺寸應(yīng)按照外墻板規(guī)格設(shè)計(jì)要求，裝運(yùn)至工地，將其安裝在外墻骨架單元的外圍護(hù)部分，現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外粉水泥砂漿2030mm厚，使之成為有一定保溫能力的外墻，也稱泰柏板。也有采用墻架式輕鋼骨架，外側(cè)（兩面）綁扎或用專用卡具固定鋼絲網(wǎng)片。內(nèi)填保溫材料，外噴水泥砂漿。 （2）另一種板材構(gòu)造形式同上面介紹的板材有所相似，也成3D板，兩者的區(qū)別在于后者該板采用的鋼筋網(wǎng)片的配筋根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算需要是可以變化的，鋼筋網(wǎng)片一次組合成功，網(wǎng)片內(nèi)所夾的聚苯板是整塊的，提高了夾芯板的整體剛度，保證了抹灰厚度一致，現(xiàn)場(chǎng)只需雙面噴抹2535mm厚

10、的水泥砂漿。板材表面可刷涂料、粘貼墻面磚等塊材。它在功能上可以作為自承重墻、非承重的隔墻板和屋面板等。這類鋼筋網(wǎng)架雙面水泥砂漿抹面的外墻板自重輕，具有一定的保溫和隔熱能力，板材的整體性、防水性和防火性均較好，可適應(yīng)不同的使用功能布置要求；缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)粉刷需要大量的濕作業(yè)。對(duì)于防火要求高的建筑，可在鋼筋網(wǎng)架中填入巖棉，成為質(zhì)地較輕的裝配單元。 3）輕質(zhì)加氣混凝土外墻板作為單一材料的輕質(zhì)加氣混凝土外墻板，同樣也適用于輕鋼建筑。該外墻板具有自重輕保溫隔熱性能優(yōu)良，有較高的強(qiáng)度（板內(nèi)配筋，可提高其抗彎、抗剪強(qiáng)度）、較佳的耐火和防火性能以及隔聲性能。外墻板厚度為100200mm,板寬為600mm,板長(zhǎng)可達(dá)

11、6000mm，設(shè)計(jì)可根據(jù)需要進(jìn)行選用。 2.2.樓板構(gòu)造樓板構(gòu)造輕鋼建筑的樓板分為現(xiàn)澆和預(yù)制裝配兩種做法。現(xiàn)澆樓板對(duì)于輕鋼建筑的整體性、防水性和防火性均較好，可以適應(yīng)不同使用功能房間的布置的要求，樓板承載力大。預(yù)制裝配式樓板一般按功能分層進(jìn)行裝配，施工速度快。 1 1）現(xiàn)澆式輕鋼樓板）現(xiàn)澆式輕鋼樓板輕鋼建筑的現(xiàn)澆樓板不同于普通磚混結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆樓板，一般直接采用壓型薄鋼板做底模并固定在鋼桁架上，由此可省去大量的模板.樓板跨度小的可直接在壓型薄鋼板上現(xiàn)澆40mm以上厚度的細(xì)石混凝土；當(dāng)樓板跨度大、樓面荷載較大時(shí)，現(xiàn)澆樓板則需按設(shè)計(jì)要求配置鋼筋后在澆細(xì)石混凝土，有的還結(jié)合室內(nèi)裝修預(yù)留了樓板層地面的裝修

12、厚度。在這類現(xiàn)澆樓板的板底一般結(jié)合室內(nèi)裝修做成吊頂形式。目前國內(nèi)已新開發(fā)出閉合型斷面的新型壓型鋼板（厚0.91mm），以它做模板，并代替樓板下部受力鋼筋。其板底呈無縫并且完全閉合，因此，住戶裝修時(shí)不需另設(shè)吊頂，可以直接在面上平直的亞型鋼板面上刮膩?zhàn)雍笾苯铀⑼苛匣蛸N壁紙，裝修效果與混凝土樓板地一樣，無需特殊裝修。在閉合型斷面亞型鋼板上可直接現(xiàn)澆C30細(xì)石混凝土，為提高樓板的抗裂性和整體性，在板面上還可配置5150 雙向鋼筋網(wǎng)片。這種輕鋼組合樓板的耐火極限可達(dá)100min，滿足高層建筑的樓板耐火極限1.5h的要求（該樓板現(xiàn)澆C30細(xì)石混凝土厚度為110mm）。2 2）裝配式輕鋼樓板）裝配式輕鋼樓板

13、這種樓板在輕鋼結(jié)構(gòu)的梁或肋上面鋪設(shè)一層配筋的預(yù)制纖維空心板，上層應(yīng)按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)各種功能面層，鋼肋間距6001200mm,板內(nèi)如配筋跨度可達(dá)2m。為了解決樓板的隔聲，一般在預(yù)制板上先鋪一層軟質(zhì)纖維板，然后再鋪硬質(zhì)木地板，在樓板底可另設(shè)鋪有礦棉氈的吊頂。在安裝預(yù)制樓板時(shí)，也可利用鋼梁的結(jié)構(gòu)高度來布置各類管線。 3.3.屋頂構(gòu)造屋頂構(gòu)造輕鋼結(jié)構(gòu)的屋頂形式取決于屋面材料和屋面結(jié)構(gòu)布置，可以做成平屋頂或坡屋頂。1 1）平屋頂）平屋頂采用輕質(zhì)混凝土屋面板（如加氣混凝土條板）直接鋪在鋼檁條上，然后在上面做找平層和防水層。輕質(zhì)混凝土屋面板的優(yōu)點(diǎn)是將維護(hù)和保溫這兩種功能統(tǒng)一起來，使工業(yè)較方便，屋面板上經(jīng)找平可

14、直接作防水層。平屋頂?shù)牧硪环N形式，即利用輕鋼現(xiàn)澆樓板層的做法，只需在樓板層上將面層換作防水層；對(duì)有保溫隔熱要求的屋頂，屋面構(gòu)造則需結(jié)合保溫層的設(shè)置，重點(diǎn)做好隔汽、通風(fēng)和防水方面的細(xì)部構(gòu)造。 2.2.坡屋頂坡屋頂坡屋頂一般通過鋼屋架上設(shè)置鋼檁條，上鋪彩色涂層亞型鋼板或彩鋼夾心板而成。彩鋼板作屋面不僅色彩豐富，而且施工簡(jiǎn)便；構(gòu)造搭接合理可以做到不滲水、漏水。也可采用配筋的加氣混凝土條板鋪設(shè)在輕鋼屋架或鋼梁上，其構(gòu)造層次可按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理。此外，輕鋼屋架的檁條上直接鋪設(shè)纖維板材作屋面板，像其他坡屋頂構(gòu)造一樣鋪釘防水卷材、順?biāo)畻l、掛瓦條和瓦片。為減輕重量，同時(shí)也為適應(yīng)不同坡度的坡屋頂構(gòu)造形式，輕鋼建

15、筑宜鋪設(shè)大張薄型屋瓦材較為合適，因此，常見有大張薄型彩色瀝青油氈瓦、彩色PVC塑料瓦彩的屋面出現(xiàn)。 五、輕鋼建筑的維護(hù)與保養(yǎng)五、輕鋼建筑的維護(hù)與保養(yǎng)輕鋼建筑因材料自身的原因，同樣也存在著諸如易銹蝕、不耐火和絕緣等方面的問題。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要引起重視并應(yīng)采取相應(yīng)的措施；同時(shí)，在日常使用過程中更應(yīng)加強(qiáng)房屋的定期維護(hù)和保養(yǎng)，以保證輕鋼建筑正常、合理的使用年限，延緩其老化周期。具體措施如下: 1)1)鋼構(gòu)件防火鋼構(gòu)件防火作為普通鋼構(gòu)件可以耐250以下的高溫，但不耐火，對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)的防火，一般優(yōu)先選用耐火、耐候鋼材，同時(shí)可以通過在構(gòu)件表面噴涂防火涂料（如蛭石）、外包防火板材或現(xiàn)澆混凝土等幾種防火構(gòu)造措施，具體視建筑的使用功能、防火等級(jí)以及結(jié)合室內(nèi)其他防火系統(tǒng)等綜合考慮，采取相應(yīng)的保護(hù)措施。 2 2）鋼構(gòu)件防銹）鋼構(gòu)件防銹鋼材易銹蝕，特別是輕鋼建筑采用的鋼材“壁薄桿細(xì)”，已經(jīng)銹蝕就會(huì)嚴(yán)重降低其結(jié)構(gòu)承載力，縮短使用年限，因此，輕鋼建筑的鋼結(jié)構(gòu)材料在使用前須先需仔細(xì)、徹底的除銹，然后在構(gòu)件表面涂刷防銹涂料或合成樹脂進(jìn)行保護(hù)，以提高防銹涂料的抗