多层轻钢结构设计的探讨

2013-12-02倪进，靳亮

中国建筑金属结构 2013年10期

关键词：压型轻钢楼盖

倪进，靳亮

（江苏智方建设工程有限公司，湖北武汉 430079）

1 轻钢结构的概述

1.1 轻钢结构的简介

钢筋结构中主要构件的钢板的厚度小等于10mm的钢板成为轻钢结构。目前业内对轻钢结构有两种解释，一是指在《钢结构设计规范》中的“圆角型钢、小角钢的轻型钢结构”，另一种是指用轻型材料制作的钢结构[1]。

1.2 轻钢结构的特点

与重钢结构相比，轻钢结构具有以下特点：一是轻钢结构采用的材料高效轻型薄壁，这种材料的强度高、所占面积小和自重轻等特点；二是轻钢结构的配件构件都属于自动化、连续化和高精度的生产，其产品的规格系列化、定型化、配套型；三是能够以小步的时间差进行结构的设计、平面图的绘制、计算机的模拟安装和工厂的制造、施工地的安装等；四是新型材质适用范围广泛，轻钢结构的采光和通风度好；五是轻钢结构可以实时搬迁、轻钢结构中的构件和材料能够回收利用，避免了环境的污染和资源的浪费，符合我国现阶段的可持续发展战略要求。

1.3 国际轻钢结构的现状

由于经济和社会的发展带来的环境影响越来越大，近几年来，随着国际环保意识的不断加强，国外诸多国家也在积极推动这种节能环保的轻钢结构的设计研究。

1.4 轻钢结构的市场前景

由于受到轻钢结构体系及其材料的局限，到目前为止，这种结构的建筑和房屋住宅的层级不能超过6层，受到土地资源和价格因素的限制，使得众多房产商家对于轻钢结构建筑的投资极其有限。

2 多层轻钢结构的体系设计

2.1 多层轻钢结构的构架

多层轻钢结构的构架一般包括了多层轻钢结构的框架、多层结构的构件断面和轻钢结构中的梁、柱的节点等。框架的选取要根据建筑施工的形状进行选择设计，当施工平面为规则的矩形形状时，框架的结构是从纵横方向分别平行的框架构成，这种框架可以采用柱贯通型的节点对框架进行简化；第二种是当施工的平面形状为不规则的形状时，框架由多个方向非正交相连构成，这种构成方式的节点相对复杂，通常采用的节点不得不是两贯通型的节点方式。

由钢板焊接形成的箱型断面适用于抗震建筑中的框架，构建的断面也可以采用热焊接形成的F型钢管等。我国目前的钢管型号基本满足了我国多层轻钢结构设计中的需要。

对柱节点和梁节点的体系进行选择时，要根据多层轻钢结构中的箱形断面进行选择，采用箱形柱时，柱与梁的连接可以采用刚性节点连接，当采用腹板比较薄的F型钢管的断面柱时，在弱轴与梁的连接点采用铰接的方式进行连接[2]。

2.2 平面布置的设计

平面布置的设计包括次梁的布置、组合楼盖的布置和支撑的布置。次梁的布置是轻钢结构中用的最多最普遍的构件，在用钢量中占有不小的比例，这主要是因为次梁的合理布置有利于保证轻钢结构的整体性和荷载的传递。次梁的间距保持在3~3.5m之间，在次梁布置的设计时，对次梁两端的连接构造可以简化设计。

组合楼盖的布置中，对压型钢板的设计要考虑两个方面，一是在永久性模板中不需要考虑防火性能，另一个是当永久性模板要与板底的钢筋和混凝土一起工作时，又必须考虑的楼盖的防火性能。组合楼板作为弹性板包括在整体结构的计算之中时，要综合考虑压型钢板组合楼盖的更重特性、厚度的折算和混凝土的开裂因素，要适当折减实际楼盖的厚度。

在支撑布置中，要加强抗风水平负载量和抗震能力，要加强多层房屋轻钢结构的侧面刚度。这种情况下普遍采用槽钢和角钢在墙体的平面内布置成支撑型体系。在考虑门窗位置的情况下，支撑的架型有X型、人字型、W型、倒人字型等，同时在不影响建筑功能的情况下，平面支撑的布置要均匀。

3 多层轻钢结构设计的工程实例

图1是某建筑公司的建筑结构平面图。

图1 该工程建筑平面结构图

在此工程建筑平面图中，柱下独立的基层采用钢筋混凝土，而局部采用的是非预应力拉杆的吊挂体系，该建筑的整体结构是钢框型结构，楼盖为钢筋混凝土现浇型压型钢板[3]。此建筑中的次梁间距为3m，框架柱采用热轧无缝钢管、两框架采用热轧F型钢管。楼盖体系是BHP生产的4W型压型钢板，楼盖的总高度为151mm。该建筑工程中采用的支撑架型是X型。