淺談輕鋼結(jié)構(gòu)住宅

1、-. z.淺談輕鋼構(gòu)造住宅摘 要鋼構(gòu)造作為現(xiàn)代的綠色建筑，因其具有重量輕、強度高，工業(yè)化程度高，施工周期短，容易安裝，平安可靠性、抗震抗風性能好，環(huán)保性能好等特點而被廣泛應用于住宅、廠房、體育場等各類建筑中。本文所述輕鋼構(gòu)造住宅主要是一種以輕型冷彎薄壁型鋼、輕型焊接和高頻焊接型鋼、薄鋼板、薄壁鋼管、輕型熱軋型鋼拼接、焊接而成的組合構(gòu)件為主要受力構(gòu)件，大量采用輕質(zhì)圍護隔離材料的單層或多層建筑構(gòu)造，每平方米鋼用量在40kg以下的輕型鋼構(gòu)造。本文根據(jù)鋼構(gòu)造住宅的特點淺談輕鋼構(gòu)造住宅的生產(chǎn)制造以及連接安裝工藝，并對輕鋼構(gòu)造住宅開展遇到的問題進展分析和展望。關(guān)鍵詞：住宅，鋼構(gòu)造技術(shù)，鋼構(gòu)造形式，連接安裝

2、，開展前景一、關(guān)于鋼構(gòu)造住宅1鋼構(gòu)造住宅開展現(xiàn)狀輕鋼構(gòu)造住宅在國外已經(jīng)有50多年的開展歷史，我國還屬于初級階段，相比重鋼構(gòu)造，輕鋼構(gòu)造只能做別墅或多層住宅，上世紀九十年代中期在*庫爾勒就建造了一個輕鋼構(gòu)造的多層住宅小區(qū)，還有輕鋼構(gòu)造的別墅區(qū)，目前輕鋼構(gòu)造的住宅在我國還沒有大*圍推廣。鋼構(gòu)造是一種具有較大優(yōu)勢的建筑構(gòu)造，隨著改革開放進程的加快和鋼材產(chǎn)量的不斷提高，鋼構(gòu)造在我國已經(jīng)過了20多年的開展，目前技術(shù)較為成熟，維護構(gòu)造及裝修水平也相當高，建造輕鋼構(gòu)造住宅沒有技術(shù)問題。鋼構(gòu)造住宅作為一種綠色環(huán)保建筑，已被建立部列為重點推廣工程?，F(xiàn)在社會人們對住宅密度、環(huán)境綠地等要求越來越高的情況下，較大*圍

3、應用鋼構(gòu)造住宅，是我國生產(chǎn)開展的必然趨勢。 2鋼構(gòu)造住宅的優(yōu)勢1、重量輕、強度高在一樣的跨度和荷載作用下，普通鋼屋架重量只有同等跨度鋼筋混凝土屋架的1/31/4。如果采用薄壁型鋼屋架則更輕，只有1/10?？梢姡摌?gòu)造比鋼筋混凝土構(gòu)造自重更輕，截面更小，能承受更大的荷載，實現(xiàn)更大的跨度。2、塑性、韌性好鋼材質(zhì)地均勻，各向同性，彈性模量大，有良好的塑性和韌性。鋼材破壞前會經(jīng)過很大的塑性變形過程，能吸收和消耗很大的能量。3、工業(yè)化程度高、施工周期短 鋼構(gòu)造由各種型材和鋼板組成，采用機械加工，在專業(yè)化的鋼構(gòu)造工廠制造，并由專業(yè)施工人員在現(xiàn)場安裝，可縮短施工周期，降低造價，提高經(jīng)濟效益。4、環(huán)保性能好采

4、用鋼構(gòu)造可大大減少砂、石、灰的用量，使用1t鋼構(gòu)造可減少7t混凝土用量，從而減輕不可再生資源的浪費。因此，使用鋼構(gòu)造有利于保護環(huán)境、節(jié)約資源。5、鋼構(gòu)造具有更好的綜合經(jīng)濟性能由于鋼構(gòu)造自重輕，其地基根底費用可以相對節(jié)省。因為構(gòu)件截面相對面積較小，可增加建筑物有效利用空間。鋼構(gòu)造施工快、工期短，可減輕業(yè)主貸款利息壓力并提前發(fā)揮建筑物的使用效益。6、文明施工程度高與其他構(gòu)造類型的建筑物相比，鋼構(gòu)造施工時占用臨時用地少，工地現(xiàn)場沒有傳統(tǒng)建筑工地的機器轟鳴、塵土飛揚，現(xiàn)場管理的文明化施工程度高。雖然鋼構(gòu)造住宅優(yōu)點甚多、用途廣泛，但是鋼材價格較貴。在設(shè)計和施工中，應盡量節(jié)約鋼材，降低工程造價。3鋼構(gòu)造自

5、身缺點1、耐熱卻不耐火鋼材隨著溫度升高而彈性模量降低，導致鋼材強度下降。溫度在250以內(nèi)，鋼的性質(zhì)變化很小，溫度到達300以后，強度明顯下降。鋼構(gòu)造的防火性比鋼筋混凝土差，對于鋼構(gòu)造住宅，應根據(jù)建筑物的重要性等級和防火規(guī)*加以特別處理。2、耐腐蝕性差鋼材在潮濕環(huán)境中易于銹蝕，處于有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中更易生銹，從而影響構(gòu)造的使用壽命。因此，鋼構(gòu)造必須進展防銹處理，可采用油漆、熱鍍鋅或熱噴涂鋁鋅復合涂層，需每隔一段時間重新維修。目前，國內(nèi)外正開發(fā)和研制不易銹蝕的耐火鋼。實踐證明，含磷、銅的耐火鋼強度、耐腐蝕性均優(yōu)于常用的Q235等鋼材。此外，長效油漆的研究也取得了一定進展，使用這種油漆防護可延長鋼

6、構(gòu)造壽命，節(jié)省圍護費用。二、鋼構(gòu)造住宅的生產(chǎn)制造1根本組成及構(gòu)造形式以門式鋼架輕型鋼構(gòu)造房屋為例，其組成可分為四大局部。如圖2-1所示。圖2-1門式鋼架輕型鋼構(gòu)造房屋的組成主構(gòu)造鋼架、吊車梁；次構(gòu)造檁條、墻架柱及抗風柱、墻梁；支撐構(gòu)造屋蓋支撐、柱間支撐、系桿；圍護構(gòu)造屋面屋面板、采光板、通風器等、墻面墻板、門、窗。門式鋼架可分為單跨、雙跨、多跨鋼架以及帶挑檐、帶毗屋鋼架等形式，屋蓋可做成單坡或雙坡。門式鋼架構(gòu)件體系，還可以分為實腹式和格構(gòu)式；按截面形式，可分為等截面和變截面；按構(gòu)造選材，可分為普通型鋼、薄壁型鋼或鋼板焊成的。2鋼構(gòu)造品種規(guī)格及要求建筑工程中所用的建筑鋼材根本上都是碳素構(gòu)造鋼和低

7、合金高強度構(gòu)造鋼。碳素構(gòu)造鋼共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個品種。這五種不同強度的碳素鋼隨著屈服強度數(shù)值Q增大，其含碳量、強度和硬度增大，塑性降低。其中Q235在使用、加工和焊接方面的綜合性能較好，是鋼構(gòu)造經(jīng)常采用的品種之一。鋼構(gòu)造采用的型材有熱軋成型的鋼板、型鋼以及冷彎冷壓成型的薄壁型材。本文所述輕型鋼構(gòu)造住宅主要是以熱軋輕型剛和冷彎薄壁型材等為主要構(gòu)件的鋼構(gòu)造房屋。其中，冷彎薄壁型材是由薄鋼板經(jīng)冷彎或模壓而成型的，主要用于跨度小，荷載輕的輕型鋼構(gòu)造。為保證構(gòu)造平安可靠，經(jīng)濟合理，鋼材選用需考慮以下主要因素：抗拉強度和屈服強度較高。塑性和韌性好。有良好的加工性能。耐久

8、性好。價格適宜。 3加工制作工藝鋼構(gòu)造加工制作的主要工藝流程有：加工制作圖的繪制制作樣桿、樣板號料放線切割坡口加工開制孔組裝包括矯正焊接摩擦面的處理涂裝與編號。1、樣桿、樣板的制作樣桿一般用薄鋼板或扁鋼制作，當長度較短時可用木尺桿。樣板可采用厚度0.500.75mm的薄鋼板或塑料板制作。樣桿、樣板應注明工號、圖號、零件號、數(shù)量及加工邊、坡口部位、彎折線和彎折方向、孔徑和滾圓半徑等。2、號料號料是以樣桿、樣板為依據(jù)，在原材料上畫出實樣并打上加工記號的過程。號料方法有集中號料法、套料法、統(tǒng)計計算法、預料統(tǒng)一號料法四中。一般工作內(nèi)容包括：檢查核對材料，在材料上畫出切、銑、刨、彎、鉆等加工位置，打沖孔

9、，標注出零件的編號。3、切割鋼材的切割下料應根據(jù)鋼材的截面形狀、厚度以及切割邊緣質(zhì)量要求的不同而分別采用剪切、沖切、氣體切割、鋸斷和高溫熱源切割等工藝，主要根據(jù)切割能力、切割精度、切剖面的質(zhì)量及經(jīng)濟性來選擇切割方法。4、邊緣加工和端部加工方法主要有：鏟邊、刨邊、銑邊、碳弧氣刨、氣割和坡口機加工等。鏟邊：有手工鏟邊和機械鏟邊兩種鏟邊后的棱角垂直誤差不得超過弦長的1/3000，且不得大于2mm。刨邊：使用的機械是刨邊機。刨邊加工有刨直邊和刨斜邊兩種。一般的刨邊加工余量24mm。碳弧氣刨：使用的設(shè)備是氣刨槍。效率高、無噪聲、靈活方便。坡口加工：一般可用氣體加工和機械加工，在特殊的情況下采用手動氣體切

10、割的方法，但必須進展打磨處理。5、制孔鋼構(gòu)造零部件加工的制孔有鉆孔、沖孔和火焰割孔等幾種方法。鉆孔是利用切削原理，對孔壁局部損傷較小，孔精度較高。是目前常用的制孔方法。鉆模板上下兩平面應平行，其偏差不得大于0.2mm，鉆孔套中心與鉆模板平面應保持垂直，其偏差不得大于0.15mm，整體鉆模制孔的允許偏差應符合有關(guān)規(guī)定。6、組裝鋼構(gòu)造組裝的方法包括地樣法、仿形復制裝配法、立裝法、臥裝法、胎膜裝配法等。拼裝必須按照工藝要求的次序進展，當有隱蔽焊接時，必須先施焊，經(jīng)檢驗合格方可覆蓋。為減少變形，盡量采用小件組焊，經(jīng)矯正后再大件組裝。鋼構(gòu)造組裝允許的偏差見鋼構(gòu)造工程施工質(zhì)量驗收規(guī)*GB50205有關(guān)規(guī)定

11、。7、摩擦面的處理高強度螺栓摩擦面處理后的抗滑系數(shù)值應符合設(shè)計的要求一般為0.450.55，摩擦面的處理可采用噴砂、噴丸、酸洗、砂輪打磨等方法。采用砂輪打磨處理摩擦面時，打磨*圍不應小于螺栓孔徑的4倍，打磨方向與構(gòu)件受力方向垂直。高強度螺栓的摩擦連接面不得涂裝，高強度螺栓安裝完后，應連接板周圍封閉，再進展涂裝。8、涂裝、編號涂裝前應對鋼構(gòu)件外表進展除銹處理，構(gòu)件外表除銹方法和除銹等級應與設(shè)計采用的涂料相適應，并應符合規(guī)*的規(guī)定。構(gòu)件涂裝后，應按設(shè)計圖紙進展編號，編號的位置應符合便于堆放、便于安裝、便于檢查的原則。三、連接安裝工藝一、鋼構(gòu)造的連接方法鋼構(gòu)造的連接是采用一定方式將各桿件連接成整體。

12、鋼構(gòu)造的連接方法有焊縫連接、普通螺栓連接、高強度螺栓連接、鉚釘連接等。目前應用較多的是焊接和高強度螺栓連接。1、鋼構(gòu)造的焊接在鋼構(gòu)造制作和安裝領(lǐng)域中，廣泛使用的是電弧焊。在電弧焊中又以藥皮焊條手工電弧焊、自動埋弧焊、半自動與自動CO2氣體保護焊和自保護電弧焊為主。焊接過程中，焊接熱源對焊件進展局部加熱，產(chǎn)生了不均勻的溫度場，導致材料熱脹冷縮的不均勻；處于高溫區(qū)域的材料在加熱冷卻過程中產(chǎn)生較大的伸長收縮量，由于受到周圍材料的約束而不能自由伸長收縮。于是在焊接中產(chǎn)生內(nèi)應力，使高溫區(qū)域的材料受到擠壓拉伸，產(chǎn)生塑性形變。同時，金屬材料在焊接過程中隨著溫度的變化還會發(fā)生相應的應變。不同的金屬組織有不同的

13、性能，也會引起體積的變化，對焊接應力及變形產(chǎn)生不同程度的影響。鋼構(gòu)造焊接節(jié)點構(gòu)造，應符合這幾點要求：盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸；焊縫的布置對稱于構(gòu)件截面的中和軸；便于焊接操作，防止仰焊位置施焊；采用適當?shù)墓?jié)點形式，防止焊縫密集和雙向、三向相交；焊縫位置避開高應力區(qū)；根據(jù)不同焊接工藝方法合理選擇適宜的坡口形式和尺寸。2、高強度螺栓連接高強度螺栓從外形上可分為大六角頭高強度螺栓和抗剪型高強度螺栓兩種類型。按性能等級分為8.8級、10.9級、12.9級，目前我國使用的大六角頭高強度螺栓有8.8級和10.9級兩種，扭剪型高強度螺栓只有10.9級一種。高強度螺栓連接工藝流程：作業(yè)指導書編制及交底被連接構(gòu)件

14、制孔檢查螺栓、螺母、墊圈檢查軸力、扭矩系數(shù)試驗合格連接件摩擦實驗合格檢查連接面，去除油污、毛刺等安裝構(gòu)件到位，臨時臨時固定校正鋼柱并預留偏差值緊固臨時螺栓、沖孔，檢查縫隙確定可作業(yè)條件初擰：按緊固順序，采用轉(zhuǎn)角法作標記終擰檢驗。、鋼構(gòu)造房屋安裝1、安裝前的準備工作施工組織設(shè)計其內(nèi)容包括：計算鋼構(gòu)造構(gòu)件和連接件數(shù)量；選擇起重機械；確定構(gòu)件吊裝方法；確定吊裝流水程序；編制進度方案；確定勞動組織；構(gòu)件的平面布置；確定質(zhì)量保證措施、平安措施等。根底準備鋼柱根底的頂面通常設(shè)計為一平面，通過地腳螺栓將鋼柱與根底連接成整體。施工時應保證根底頂面標高及地腳螺栓位置準確。為保證根底頂面標高的準確，施工時可采用一

15、次澆筑法或二次澆注法進展。構(gòu)件的檢查與彈線在吊裝鋼構(gòu)件之前，應檢查構(gòu)件的外形和幾何尺寸，如有偏差應在吊裝前設(shè)法消除。在鋼柱的底部和上部標出兩個方向的軸線，在底部適當高度標出標高準線，以便校正鋼柱的平面位置、垂直度、屋架和吊車梁的標高等。構(gòu)件的運輸、堆放鋼構(gòu)件應根據(jù)施工組織設(shè)計要求的施工順序，分單元成套供給。運輸時，應根據(jù)構(gòu)件的長度、重量選擇車輛；鋼構(gòu)件在運輸車輛上的支點、兩端伸出的長度及綁扎方法均應保證構(gòu)件不產(chǎn)生變形，不損傷涂層。鋼構(gòu)件堆放的場地應平整堅實，無積水。堆放時應按構(gòu)件的種類、型號、安裝順序分區(qū)存放。鋼構(gòu)造底層應設(shè)有墊枕，以防止支點下沉，并應防止鋼構(gòu)件被壓壞和變形。2、構(gòu)件的吊裝工藝

16、鋼構(gòu)造施工工藝流程：準備工作放線及驗線軸線、標高復核鋼柱標高處理及分中檢查構(gòu)件中心及標高檢查安裝鋼柱、校正柱腳按設(shè)計要求焊接固定柱間梁安裝高強度螺栓初擰、終擰或按設(shè)計要求進展焊接吊車梁、平臺及屋面構(gòu)造安裝焊接固定或高強度螺栓初擰、終擰固定。鋼柱的吊裝鋼柱的吊升可采用自行式或塔式起重機，用旋轉(zhuǎn)法或滑行法吊升。鋼柱的校正包括平面位置、標高、垂直度的校正。為防止鋼柱校正后的軸線位移，應在柱底板四周邊用10mm厚鋼板定位，并電焊結(jié)實鋼柱復校后，緊固地腳螺栓，并將承重墊塊上下電焊固定，防止走動。鋼吊車梁的吊裝吊車梁吊裝時應注意鋼柱吊裝后的位移和垂直度的偏差，認真做好臨時標高墊塊工作，嚴格控制定位軸線，實

17、測吊車梁擱置處梁高制作的誤差。鋼吊車梁均為簡支梁，梁端之間應預留有10mm左右的間隙并設(shè)鋼墊板，梁和牛腿用螺栓連接，梁與制動架之間用高強度螺栓連接。標高的校正可在屋蓋吊裝前進展，其他工程校正可在屋蓋安裝完成后進展。鋼屋架吊裝與校正鋼屋架的臨時固定可用臨時螺栓和沖釘。鋼屋架的側(cè)向穩(wěn)定性差，如果起重機的起重重量、起重臂的長度允許時，應先拼裝兩榀屋架及上部的天穿架、檁條、支撐等為整體，然后再一次吊裝，保證吊裝穩(wěn)定性的同時提高了吊裝效率。鋼屋架的垂直度用垂球檢驗，弦桿的正直度用拉緊的測繩進展檢驗。屋架的最后固定，用電焊或高強度螺栓進展固定。四、開展中的問題與前景1開展輕鋼構(gòu)造遇到的問題1社會認可度鋼構(gòu)

18、造住宅的開展面臨的首要問題是整個社會對這種新住宅體系的承受需要一個過程。輕鋼構(gòu)造住宅體系是在歐美地區(qū)木構(gòu)造住宅的根底上開展起來的，這種體系雖然在國外已經(jīng)十分成熟和完善，但是在我國尚處于開展的初級階段。根據(jù)我國國情，人們習慣了磚混或鋼筋混凝土構(gòu)造的住宅，承受到輕鋼構(gòu)造住宅也需要一個漸進的過程。*在*使用輕鋼龍骨隔墻厚度小于20cm而遭到業(yè)主聯(lián)名反對，原因就是隔音效果差、裝修不方便，整體缺乏平安感。2、專業(yè)技術(shù)人才缺乏在人員方面，由于國內(nèi)無論中等或是高等專業(yè)學校的教學內(nèi)容中均少涉及輕鋼構(gòu)造住宅體系，因此我國建筑類專業(yè)的工程技術(shù)人員對這一體系知之甚少，而更加缺乏的是熟練技術(shù)工人，所以雖然這一體系單純

19、從技術(shù)層面上講并無多少難度，但真正推行起來卻往往缺乏得力的骨干。3、工程造價問題目前輕鋼構(gòu)造住宅在我國大陸的報價大約是同條件傳統(tǒng)混凝土構(gòu)造住宅的1.5倍左右，國內(nèi)消費者近期還難以承受。然而這種價格在國外比起其它構(gòu)造形式住宅的造價來說，卻具有很強的競爭力，這也就是為什么輕鋼構(gòu)造住宅體系在國外能夠蓬勃開展的原因。任何新技術(shù)的產(chǎn)生與開展都是與所處社會的技術(shù)經(jīng)濟背景相聯(lián)系、相適應的，目前歐美日等興旺國家和地區(qū)，人均GDP約為我國的4050倍，勞動力價格約為我國的2030倍，因此，符合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式的輕鋼構(gòu)造住宅在興旺國家遠比我國更易被市場承受。而我國由于科技和生產(chǎn)力開展水平不高，勞動力價格廉價，盡管輕

20、鋼構(gòu)造住宅的性能和舒適度較高，但其對于傳統(tǒng)建筑形式住宅的競爭優(yōu)勢反倒不夠明顯。4、缺乏有針對性的鋼構(gòu)造住宅規(guī)*及相應標準我國的標準規(guī)*是針對幾十年來大量使用的構(gòu)造體系編制的，輕鋼構(gòu)造住宅體系此前在我國幾乎屬于技術(shù)空白，所以不能滿足我國現(xiàn)行強制性規(guī)*的*些條文。目前我國的建筑設(shè)計防火規(guī)*在材料選用方面似乎較國外苛刻，輕鋼構(gòu)造住宅難以滿足其要求。這種與國內(nèi)規(guī)*不銜接的狀況，使輕鋼構(gòu)造住宅工程無論在工程報建階段還是在工程驗收階段，都會遇到較多的障礙與麻煩。5、鋼構(gòu)造住宅本身缺陷鋼構(gòu)造防火能力差。經(jīng)過防火處理的鋼構(gòu)造的耐火時間也只有23個小時，遠遠遜色于磚石和鋼筋混凝土等耐火性能好的建筑材料。2鋼構(gòu)造住宅開展前景按興旺國家的