薄壁輕鋼住宅建筑體系在住宅中的應用(1)
發布時間：2010-01-14 共2頁
隨著我國國民經濟飛速發展和綜合國力的不斷提高，住宅與房地產業有序調整，鋼鐵工業產品品質的提升，鋼結構尤其是薄壁輕鋼結構，逐漸進入工程建設中來，那么這種結構體系的內涵是什么、在國外發展的如何？是否符合人類居住使用的空間要求、是否適應目前我國基本建設發展的需要，應認真分析和研究。
一、鋼結構及薄壁輕鋼住宅建筑的發展
（一）國外的情況：
鋼結構尤其是輕鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初，在二戰期間得到快速發展。其間多用于對施工速度要求很高的軍事建筑設施；40年代出現了門式剛架結構；60年代開始大量應用由彩色壓型板及冷彎薄壁型鋼檀條組成的輕質圍護體系。近些年來，世界鋼鐵總量的增加和國際軍需用鋼量的下降，一些鋼鐵生產大國和經濟技術發達的國家，如歐洲、北美、日本和澳大利亞等，不斷拓展鋼結構使用范圍，建設各種鋼結構住宅，根據他們的生活習慣，主要建設以1-3層為主的低層獨立住宅，隨著各國土地資源的減少和人口數量的增加以北美、歐洲為代表，開始多層輕鋼結構住宅的研究和開發。各國建筑用鋼量在鋼材總耗量中的比例明顯提高，日本在50%左右。美國、瑞典、日本等國家鋼結構用鋼量已占鋼材產量的30%以上，鋼結構面積約占到總建筑面積40%以上。
1．歐洲
20世紀50年代，歐洲由于受“二戰”的嚴重創傷影響，對住宅需求非常大，為解決房荒問題，歐洲一些國家采用了工業化程度較高的鋼結構建筑體系，建造了大量住宅，形成了一批完整的、標準的鋼結構住宅體系，并延續至今。在芬蘭、瑞典、丹麥、法國等國,各種鋼結構建筑體系變得非常普及，其中瑞典的鋼結構尤其是輕鋼結構最為發達，輕鋼結構住宅預制構件達95％，同時也是當今世界上最大的輕鋼結構住宅制造國，生產供應歐洲各國。
2．北美和澳洲
在美國、加拿大以及澳大利亞，用鍍鋅輕鋼龍骨代替傳統的木結構的輕鋼結構住宅建筑體系，發展至今已有30多年的歷史。1996年，美國的住宅建設中輕鋼結構住宅達20％的比例；加拿大則有30％左右的比例；澳大利亞鋼結構住宅建造數量約占50％。但是，這種結構形式主要應用于低層的小住宅。90年代后期以來，多層輕鋼龍骨住宅在北美地區迅速發展，至今已建成約300萬平方米。除住宅外，這種體系也用于養老院、假日旅館、小學校等建筑。
輕鋼結構住宅建筑體系是用鍍鋅冷彎薄壁型鋼制作的型材作為結構承重部分，常用于建造2-3層的低層住宅。鍍鋅冷彎薄壁型鋼所使用材料的屈服強度為Q235或Q345。其墻體鋼龍骨按照一定的模數排列，一般中心距為400mm或600mm；冷彎薄壁型鋼截面在93-200mm之間，鋼板厚度在0.84-1.91mm之間。其樓層結構的鋼龍骨截面一般在150-300mm之間，鋼板厚度在0.84-2.56mm之間，樓層最大跨度目前可達8-9m。屋架可采用輕鋼棱條直接搭接的方式。
輕鋼結構住宅的外墻常采用節能、輕質復合夾芯墻，內墻可采用石膏板；廚房及衛生間墻面采用防水石膏板或水泥加壓板；樓板采用輕質結構板材；屋面可采用多彩瓦、彩板瓦等屋面材料。
（1）加拿大輕鋼結構住宅體系
加拿大的輕鋼構件通常由鍍鋅或鍍鋁鋅合金的薄鋼板冷彎滾壓成型,其截面形
狀通常為C型和槽型，鋼板的厚度可根據結構的要求而變化,其構件長度可視所
需而決定。輕鋼構件制作精確,在其制作過程中通常在構件上有規律地穿孔,以利
于水電線路和管道及橫向加強構件的通過.雖然,一塊薄鋼板本身的承載力并不
高,但通過冷彎成不同形狀(如C型)后, 其抗彎抗壓的能力成倍提高。因此, 輕
鋼構件的承載力主要是取決于其截面形狀,而不是板材的厚度。這就構成其輕質
高強的特點。
低層住宅：
結構體系
住宅結構通常由樓面,墻體及房頂等體系組成。輕鋼住宅的結構形式通常采用線內支承的板肋體系，輕鋼構件可應用于不同的房屋構件，采用輕鋼構件可以大大簡化結構體系，同時又提供有效利用結構體系及構件的承載力，設計的靈活性及施工便利。
樓面體系
作為樓面托梁的輕鋼龍骨其截面高度通常為150至300毫米之間,其鋼板厚度
大約在0.84至2.56毫米之間，樓面托梁常見支撐形式是簡支或連續梁，多跨連續梁即可采用單一構件的形式，也可采取多構件搭接的形式。一般說來多構件搭接的形式較單一構件具有更大的靈活性,同時在運輸上也很方便。樓面托梁龍骨的腹板通常給予等間距的沖孔,以方便水電管線的穿越。
墻體系統
用于墻體的輕鋼龍骨可分為承重和非承重兩種，承重的C型龍骨其截面高度一般在93至200毫米之間，鋼板厚度通常界于0.80至1.91毫米之間；非承重龍骨的截面高度在41至150毫米之間，其鋼板厚度為0.45至0.84毫米，作為一種非常經濟實用的墻體體系,這種由輕鋼龍骨與石膏板(若作外墻還需加結構板材)組成的板肋墻體也普遍地應用于高層住宅建筑。
屋架
不同截面形式及厚度的輕鋼構件，可為各式各樣的房頂形式及體系提供廣泛的用途。屋架即可由輕鋼椽梁直接構成，也可用輕鋼桁架構成。輕鋼桁架既可現場制作也適合于工廠大規模集成生產，跨度較大的情況下，采用輕鋼桁架尤為經濟。
中低層住宅：
輕鋼板肋結構體系通常適用于六層或六層以下的住宅建筑，但目前也有應用到八層的旅館建筑實例。中層住宅建筑,其底層輕鋼龍骨厚度可達2.6毫米，龍骨間距常為305毫米，上部樓層的龍骨材料厚度可隨荷載的減小而減少。樓面結構可根據其跨度的長短選擇下列體系：輕鋼樓面體系，由壓型鋼板和混凝土構成的鋼承復合樓板,鋼筋混凝土預制或現澆樓面。特大開間可采用輕型空腹鋼桁架，壓型鋼板和混凝土組成的復合樓面，抗側向荷載的體系常由輕鋼拉條構成X型斜向支撐體系，或由抗剪板材與輕鋼龍骨組成的剪力墻體系構成。屋架多由輕鋼椽梁或桁架構成。
高層住宅 ：
在加拿大,輕鋼結構已廣泛地應用于在包括住宅在內的各種高層建筑,其主要用于內外填充墻,隔墻,幕墻,外維護墻及屋架,屋頂體系.高層住宅的承載結構常由H型鋼或鋼筋混凝土的框架體系組成,由輕鋼構件構成的輕質內外墻體系非常便于與承重結構的框架體系融為一體
（2）美國的輕鋼結構住宅
美國像其他西歐國家一樣，輕鋼結構主要用于低層住宅建筑，近些年來，美國也開始進行多層輕鋼結構住宅體系的研發，最早一幢多層輕鋼住宅于1990年開始設計，至目前總面積發展到約30萬平方米。并取得許多成熟的技術和經驗。
美國的多層輕鋼結構住宅技術是一項綜合的技術，集輕鋼結構、建筑節能保溫、建筑防火、建筑隔聲、新型建材、設計施工于一體的集成化技術，社會化分工明確，各種產品的生產商、施工方、設計方緊密合作，發展多層輕鋼結構住宅技術，最關鍵的問題是其結構本身的性能，樓蓋結構要具有適當的跨度并盡可能輕，并希望有較好的樓蓋平面內剛度，墻體結構在承擔豎向荷載（自重與樓面活荷載）的同時還要承擔橫向荷載（風荷載與水平地震作用）。
一、鋼結構及薄壁輕鋼住宅建筑的發展
（一）國外的情況：
鋼結構尤其是輕鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初，在二戰期間得到快速發展。其間多用于對施工速度要求很高的軍事建筑設施；40年代出現了門式剛架結構；60年代開始大量應用由彩色壓型板及冷彎薄壁型鋼檀條組成的輕質圍護體系。近些年來，世界鋼鐵總量的增加和國際軍需用鋼量的下降，一些鋼鐵生產大國和經濟技術發達的國家，如歐洲、北美、日本和澳大利亞等，不斷拓展鋼結構使用范圍，建設各種鋼結構住宅，根據他們的生活習慣，主要建設以1-3層為主的低層獨立住宅，隨著各國土地資源的減少和人口數量的增加以北美、歐洲為代表，開始多層輕鋼結構住宅的研究和開發。各國建筑用鋼量在鋼材總耗量中的比例明顯提高，日本在50%左右。美國、瑞典、日本等國家鋼結構用鋼量已占鋼材產量的30%以上，鋼結構面積約占到總建筑面積40%以上。
1．歐洲
20世紀50年代，歐洲由于受“二戰”的嚴重創傷影響，對住宅需求非常大，為解決房荒問題，歐洲一些國家采用了工業化程度較高的鋼結構建筑體系，建造了大量住宅，形成了一批完整的、標準的鋼結構住宅體系，并延續至今。在芬蘭、瑞典、丹麥、法國等國,各種鋼結構建筑體系變得非常普及，其中瑞典的鋼結構尤其是輕鋼結構最為發達，輕鋼結構住宅預制構件達95％，同時也是當今世界上最大的輕鋼結構住宅制造國，生產供應歐洲各國。
2．北美和澳洲
在美國、加拿大以及澳大利亞，用鍍鋅輕鋼龍骨代替傳統的木結構的輕鋼結構住宅建筑體系，發展至今已有30多年的歷史。1996年，美國的住宅建設中輕鋼結構住宅達20％的比例；加拿大則有30％左右的比例；澳大利亞鋼結構住宅建造數量約占50％。但是，這種結構形式主要應用于低層的小住宅。90年代后期以來，多層輕鋼龍骨住宅在北美地區迅速發展，至今已建成約300萬平方米。除住宅外，這種體系也用于養老院、假日旅館、小學校等建筑。
輕鋼結構住宅建筑體系是用鍍鋅冷彎薄壁型鋼制作的型材作為結構承重部分，常用于建造2-3層的低層住宅。鍍鋅冷彎薄壁型鋼所使用材料的屈服強度為Q235或Q345。其墻體鋼龍骨按照一定的模數排列，一般中心距為400mm或600mm；冷彎薄壁型鋼截面在93-200mm之間，鋼板厚度在0.84-1.91mm之間。其樓層結構的鋼龍骨截面一般在150-300mm之間，鋼板厚度在0.84-2.56mm之間，樓層最大跨度目前可達8-9m。屋架可采用輕鋼棱條直接搭接的方式。
輕鋼結構住宅的外墻常采用節能、輕質復合夾芯墻，內墻可采用石膏板；廚房及衛生間墻面采用防水石膏板或水泥加壓板；樓板采用輕質結構板材；屋面可采用多彩瓦、彩板瓦等屋面材料。
（1）加拿大輕鋼結構住宅體系
加拿大的輕鋼構件通常由鍍鋅或鍍鋁鋅合金的薄鋼板冷彎滾壓成型,其截面形
狀通常為C型和槽型，鋼板的厚度可根據結構的要求而變化,其構件長度可視所
需而決定。輕鋼構件制作精確,在其制作過程中通常在構件上有規律地穿孔,以利
于水電線路和管道及橫向加強構件的通過.雖然,一塊薄鋼板本身的承載力并不
高,但通過冷彎成不同形狀(如C型)后, 其抗彎抗壓的能力成倍提高。因此, 輕
鋼構件的承載力主要是取決于其截面形狀,而不是板材的厚度。這就構成其輕質
高強的特點。
低層住宅：
結構體系
住宅結構通常由樓面,墻體及房頂等體系組成。輕鋼住宅的結構形式通常采用線內支承的板肋體系，輕鋼構件可應用于不同的房屋構件，采用輕鋼構件可以大大簡化結構體系，同時又提供有效利用結構體系及構件的承載力，設計的靈活性及施工便利。
樓面體系
作為樓面托梁的輕鋼龍骨其截面高度通常為150至300毫米之間,其鋼板厚度
大約在0.84至2.56毫米之間，樓面托梁常見支撐形式是簡支或連續梁，多跨連續梁即可采用單一構件的形式，也可采取多構件搭接的形式。一般說來多構件搭接的形式較單一構件具有更大的靈活性,同時在運輸上也很方便。樓面托梁龍骨的腹板通常給予等間距的沖孔,以方便水電管線的穿越。
墻體系統
用于墻體的輕鋼龍骨可分為承重和非承重兩種，承重的C型龍骨其截面高度一般在93至200毫米之間，鋼板厚度通常界于0.80至1.91毫米之間；非承重龍骨的截面高度在41至150毫米之間，其鋼板厚度為0.45至0.84毫米，作為一種非常經濟實用的墻體體系,這種由輕鋼龍骨與石膏板(若作外墻還需加結構板材)組成的板肋墻體也普遍地應用于高層住宅建筑。
屋架
不同截面形式及厚度的輕鋼構件，可為各式各樣的房頂形式及體系提供廣泛的用途。屋架即可由輕鋼椽梁直接構成，也可用輕鋼桁架構成。輕鋼桁架既可現場制作也適合于工廠大規模集成生產，跨度較大的情況下，采用輕鋼桁架尤為經濟。
中低層住宅：
輕鋼板肋結構體系通常適用于六層或六層以下的住宅建筑，但目前也有應用到八層的旅館建筑實例。中層住宅建筑,其底層輕鋼龍骨厚度可達2.6毫米，龍骨間距常為305毫米，上部樓層的龍骨材料厚度可隨荷載的減小而減少。樓面結構可根據其跨度的長短選擇下列體系：輕鋼樓面體系，由壓型鋼板和混凝土構成的鋼承復合樓板,鋼筋混凝土預制或現澆樓面。特大開間可采用輕型空腹鋼桁架，壓型鋼板和混凝土組成的復合樓面，抗側向荷載的體系常由輕鋼拉條構成X型斜向支撐體系，或由抗剪板材與輕鋼龍骨組成的剪力墻體系構成。屋架多由輕鋼椽梁或桁架構成。
高層住宅 ：
在加拿大,輕鋼結構已廣泛地應用于在包括住宅在內的各種高層建筑,其主要用于內外填充墻,隔墻,幕墻,外維護墻及屋架,屋頂體系.高層住宅的承載結構常由H型鋼或鋼筋混凝土的框架體系組成,由輕鋼構件構成的輕質內外墻體系非常便于與承重結構的框架體系融為一體
（2）美國的輕鋼結構住宅
美國像其他西歐國家一樣，輕鋼結構主要用于低層住宅建筑，近些年來，美國也開始進行多層輕鋼結構住宅體系的研發，最早一幢多層輕鋼住宅于1990年開始設計，至目前總面積發展到約30萬平方米。并取得許多成熟的技術和經驗。
美國的多層輕鋼結構住宅技術是一項綜合的技術，集輕鋼結構、建筑節能保溫、建筑防火、建筑隔聲、新型建材、設計施工于一體的集成化技術，社會化分工明確，各種產品的生產商、施工方、設計方緊密合作，發展多層輕鋼結構住宅技術，最關鍵的問題是其結構本身的性能，樓蓋結構要具有適當的跨度并盡可能輕，并希望有較好的樓蓋平面內剛度，墻體結構在承擔豎向荷載（自重與樓面活荷載）的同時還要承擔橫向荷載（風荷載與水平地震作用）。
