浅析轻钢结构建筑体系
王春刚+郭庆霖
[摘 要]轻钢结构以自重轻、用钢量少、抗震性能好、设计施工周期短、可拆迁、可回收等优点，在轻工、电子、机械加工、仓库、飞机库、大型超市等建筑中已开始大量应用。
[关键词]轻钢结构；特点；
中图分类号：TU392.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0090-01
一、轻钢结构的概述
20世纪80年代以前，我国的轻型钢结构主要是指由圆钢、小角钢和冷弯薄壁型钢组成的结构。80年代以来，建筑钢结构在冶金工厂开始大量使用。随着我国改革开放政策的实施和产业结构的调整。
目前，轻钢结构在轻工、电子、机械加工、仓库、飞机库、大型超市等建筑中已大量应用，民用多层住宅及别墅已开始使用，前景诱人。由于轻钢结构用钢量低、设计与施工周期短、结构跨度大、建筑造型新颖、抗震性能优良、可工厂化生产、综合经济效益高，因而得到了用户的欢迎，市场需求量越来越大。
轻钢结构是指轻型钢结构建筑体系，一般是结构荷载比较小，结构杆件也比较小，构件壁厚比较薄的一类结构。轻钢结构是以热轧轻型H型钢、轻型焊接型钢、高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢、薄钢板和薄壁钢管等高效能结构钢材和高效功能材料为主，以各类高效装饰连接材料为辅组装而成，能满足建筑特定使用功能和特定空间需求的轻型全装配钢结构建筑。
二、轻钢结构的特性
1.结构自重轻，抗震性能好：大幅减少基础造价，尤其适用于地质条件较差的地区；钢结构属于柔性结构，自重轻，结构地震反应小，用于结构抗震措施的费用少，适用于地震多发区。
2.施工周期短：轻钢结构的所有构件均可以由工厂标准化生产，质量稳定，现场拼装，全部干作业施工，不受环境季节影响，对一般规模较小的工业厂房仅需45天～60天，而若采用钢筋混凝土建筑则要8个月～12个月左右。
3.综合经济效益好：由于施工周期短，可以提前投入使用，提前获取投资效益；因为钢结构建筑的自重轻，一般情况下不需要做桩基，可以节省投资。根据目前我国的市场价格，轻钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结构，当跨度越大时，其优势更为明显。
4.环保性好：无噪声、无污染。建筑材料可拆卸，一旦业主对所选厂址不满意或外界环境发生意想不到的变化，则整个建筑可在很短的时间内拆迁，损失极小，而所有这些特点是钢筋混凝土建筑所无法具备的。由于轻钢结构的诸多优点，随着近年来防火、防腐新产品的不断出现，已较好地解决了轻钢结构防火性能及抗腐蚀性差的缺点，使得它在工业厂房以及民用设施建筑中獲得到了广泛的应用。
5.舒适性更好：采用新型轻质围护材料，不霉变，不助燃，不虫蛀；装修一次到位，少维修；轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度。
三、型钢混凝土组合结构组合结构主要优点
（1）型钢混凝土组合结构中的型钢可不受含钢率的限制，其承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力的一倍以上；可以减小构件的截面，对于高层建筑，可以增加使用面积和楼层净高。
（2）型钢混凝土结构的施工工期比钢筋混凝土结构的工期大为缩短。型钢混凝土中的型钢在混凝土浇灌前已形成钢结构，具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，并可将模板悬挂在型钢上，而不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。型钢混凝土多层和高层建筑不必等待混凝土达到一定强度就可继续施工上层。施工中不需架立临时支柱，可留出设备安装的工作面，让土建和安装设备的工序实行平行流水作业。
（3）型钢混凝土结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高，尤其是实腹式的构件。因此，在大地震中型钢混凝土组合结构呈现出优良的抗震性能。日本抗震规范规定高度超过45m的建筑物，不得使用钢筋混凝土结构，而型钢混凝土组合结构不受此限制。
（4）型钢混凝土框架较钢框架在耐久性、耐火度等方面均胜一筹。
四、轻钢结构的缺点
钢结构主要缺点（1）耐火性差由于钢材常温导热率高达58.2w/（m·k），在高温条件下，传热更为迅速，这使得其强度受到严重影响。如钢材在20℃时，屈服强度为450MPa，温度为485℃时，屈服强度降至278MPa，几乎降为常温下的50%，而到614℃时，钢材强度只有70MPa，基本丧失承载能力。火场温度大多在800～1200℃，已远超出钢结构可承载的温度极限。因此，火灾的发生会对钢结构建筑的安全性造成严重的威胁。（2）耐腐蚀性差钢材容易锈蚀，对钢结构必须注意防护，特别是薄壁构件更需注意，因此，处于较强腐蚀性介质的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂油漆以前应彻底除锈、油漆，质量和涂层厚度均应符合要求。在设计中应避免使结构受潮、漏雨，构造上应尽量避免存在难于检查、维修的死角。（3）低温脆性断裂常温下，钢材本是塑性和韧性较好的金属，而在寒冷地区，钢材的塑性、韧性减弱，使得脆性断裂问题比较突出。不过，通过避免在严寒地区使用钢结构建筑，可以最大限度减小钢材的这一缺陷造成的危害。
五、轻钢结构的构造特点
1.抗侧力结构系统。抗侧力结构系统可分为纯钢框架体系、（框架）支撑体系、（钢框架）混凝土剪力墙体系、周围抗侧力体系等。对于轻钢结构体系的选择，可根据建筑平面设计的要求灵活处理，综合使用不同的抗侧力体系。
2.材料的强度高，塑性和韧性好
3.钢材强度要高，因此，特别适用于跨度大或倚载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点：塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能性和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。
4.材质均匀，与力学计算的假定比较符合
5.钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性。而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此。钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。钢结构的制造周期短、施工速度快
6.钢结构大部分构件在工厂生产，运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，可以全天候作业。由于钢结构本身可以作为劲性结构承担结构荷载和施工荷裁，施工时不必支模、拆模，因此不仅降低成本，而且大大加快施工速度。
六、结论
通过与轻钢结构、钢结构、钢筋混凝土结构、混凝土结构的比较可知，组合结构的承载力高，截面面积小，自重轻，耐火性较好，抗震性能好，因此可以广泛的应用于工业厂房以及高层结构。组合结构作为一种新型的结构将不断得到推广应用。
参考文献
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[2] 三晓.钢结构的完美呈现.中华建筑报.
[3] 赵鸿铁.钢与混凝土组合结构[M].北京科学出版社.
