輕鋼結(jié)構(gòu)建筑

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(guó)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(kāi)發(fā)和應(yīng)用，這對(duì)促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)在開(kāi)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(guó)，采用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)建造的各類(lèi)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(lái)越多。國(guó)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(kāi)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(zhuān)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)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(lái)國(guó)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1.5~5mm的薄鋼板結(jié)構(gòu)。輕型鋼結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱(chēng)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(kāi)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(cāng)庫(kù)、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(lèi)平、坡屋頂。目前，國(guó)內(nèi)正在開(kāi)發(fā)的輕鋼結(jié)構(gòu)小高層（10~12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(lèi)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1.5~5mm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)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(lèi)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(lái)承受房屋的全部靜荷載、活荷載及風(fēng)荷載。常見(jiàn)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、梁柱式梁柱式結(jié)構(gòu)是輕鋼結(jié)構(gòu)建筑中較常見(jiàn)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(guò)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(yáng)臺(tái)時(shí)，在構(gòu)造上應(yīng)采取有關(guān)措施。2、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(chēng)隔扇，通過(guò)加工組合而成為輕鋼房屋的支撐骨架。墻架主主要以以輕鋼鋼材料料作框框，框框內(nèi)設(shè)設(shè)置墻墻筋或或擱柵柵以提提高其其剛度度和穩(wěn)穩(wěn)定性性，墻墻架間間則通通過(guò)高高強(qiáng)度度螺栓栓將其其裝配配成整整體骨骨架。。墻架單單元的的內(nèi)外外構(gòu)造造層次次可以以是在在工廠廠內(nèi)與與骨架架同時(shí)時(shí)加工工組合合完成成的板板材。在實(shí)際際工程程中，，為滿(mǎn)滿(mǎn)足平平面布布置的的靈活活性的的特點(diǎn)點(diǎn)，常常在房房屋內(nèi)內(nèi)采用用柱梁梁式結(jié)結(jié)構(gòu)，，而維維護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)則則采用用墻架架單元元，這這種結(jié)結(jié)構(gòu)形形式成成為混混合式式。一一般適適合建建造低低層和和多層層住宅宅。3、剛架架式剛架式結(jié)結(jié)構(gòu)是一一種適合合跨度較較大的一一、二層層的工業(yè)業(yè)建筑或或大型超超級(jí)市場(chǎng)場(chǎng)，這類(lèi)類(lèi)輕鋼建建筑一般般有橫向向承重剛剛架和冷冷完成型型的檁條條、梁架架組成。。根據(jù)設(shè)設(shè)計(jì)要求求，也可可用于多多層住宅宅或辦公公建筑。。四、輕鋼鋼建筑構(gòu)構(gòu)造1.外墻墻構(gòu)造輕鋼建筑筑的外墻墻既“輕輕”又““薄”，，為滿(mǎn)足足建筑維維護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的功能能要求，，外墻往往往才采采用輕質(zhì)質(zhì)復(fù)合材材料組合合而成，，通常有有干作業(yè)業(yè)和濕作作業(yè)之分分。1）輕質(zhì)質(zhì)復(fù)合材材料外墻墻輕質(zhì)復(fù)合合材料外外墻板由由外及里里按不同同的部位位和功能能要求將將其組合合而成。。設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)充充分考慮慮結(jié)合建建筑所在在地區(qū)的的氣候與與環(huán)境特特點(diǎn)；綜合考慮慮將外墻墻板其間間所需的的保溫、、隔熱、、防水、、防火、、防止板板材表面面及內(nèi)部部的凝結(jié)結(jié)水、外外門(mén)窗的的安裝、、板與板板之間的的節(jié)點(diǎn)和和接縫的的處理以以及外墻墻板的內(nèi)內(nèi)外飾面面的細(xì)部部構(gòu)造設(shè)設(shè)計(jì)與施施工安裝裝的可操操作性等等要求。。施工一般般以干作作業(yè)為主主。復(fù)合外墻墻板一般般由以下下幾個(gè)構(gòu)構(gòu)造層次次組成：：（1）骨骨架通常采用用輕鋼做做框，由由槽型薄薄壁型鋼鋼龍骨制制成外墻墻板的外外框架，，內(nèi)部按按設(shè)計(jì)要要求在適適當(dāng)部位位設(shè)置橫橫檔或豎豎筋；還應(yīng)考慮慮其側(cè)向向受力時(shí)時(shí)，可采采用在鋼鋼框內(nèi)設(shè)設(shè)置固定定斜撐或或用花籃籃螺絲在在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)進(jìn)行調(diào)整整。（2）外外表面層層外表面層層的面板板由表面面經(jīng)過(guò)處處理的彩彩色涂層層金屬壓壓型鋼板板、加氣氣混凝土土板、纖纖維水泥泥板、混混凝土板板等，外外墻板節(jié)節(jié)點(diǎn)多用用防水密密封膠或或?qū)Ｓ脧棌椥苑浪牧咸钐羁p。（3）保保溫層保溫層通通常設(shè)置置在內(nèi)外外面板之之間，主主要采用用玻璃棉棉、巖棉棉、礦棉棉等材料料。為防防止蒸汽汽滲透，，常在保保溫層內(nèi)內(nèi)加一層層鋁箔或或油氈等等隔蒸汽汽層；也也有增設(shè)設(shè)一層蜂蜂窩板或或封閉的的空氣層層以提高高其保溫溫效能。。針對(duì)夏季隔熱熱的要求，為為了減少太陽(yáng)陽(yáng)輻射對(duì)墻體體的影響，便便于外墻板內(nèi)內(nèi)的蓄熱即使使散發(fā)，最好好在墻板的外外側(cè)再設(shè)置一一層通風(fēng)層。。（4）內(nèi)表面面層內(nèi)表面的選材材一般應(yīng)結(jié)合合室內(nèi)裝修，，如紙面石膏膏板、GRC薄板、膠合板板和木質(zhì)纖維維板等，接縫縫出可批刮膩膩?zhàn)踊蛄砑訅簤嚎p條，板材材表面飾面常常用涂料或粘粘貼壁紙。2）鋼筋網(wǎng)架架水泥墻用于輕鋼建筑筑的鋼筋網(wǎng)架架水泥墻常見(jiàn)見(jiàn)有兩種構(gòu)造造方式：（1）一種是是用直徑φ3~φ4鋼筋點(diǎn)焊成間間距為100mm的雙向鋼筋網(wǎng)網(wǎng)片。內(nèi)插一一根根條形聚聚苯乙烯或巖巖棉,尺寸應(yīng)應(yīng)按照外墻板板規(guī)格設(shè)計(jì)要要求，裝運(yùn)至至工地，將其其安裝在外墻墻骨架單元的的外圍護(hù)部分分，現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外外粉水泥砂漿漿20~30mm厚，使之成為為有一定保溫溫能力的外墻墻，也稱(chēng)泰柏柏板。也有采用墻架架式輕鋼骨架架，外側(cè)（兩兩面）綁扎或或用專(zhuān)用卡具具固定鋼絲網(wǎng)網(wǎng)片。內(nèi)填保保溫材料，外外噴水泥砂漿漿。（2）另一種種板材構(gòu)造形形式同上面介介紹的板材有有所相似，也也成3—D板，兩者的區(qū)區(qū)別在于后者者該板采用的的鋼筋網(wǎng)片的的配筋根據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算需要要是可以變化化的，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)片一次組合合成功，網(wǎng)片片內(nèi)所夾的聚聚苯板是整塊塊的，提高了了夾芯板的整整體剛度，保保證了抹灰厚厚度一致，現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)只需雙面面噴抹25~35mm厚的水泥砂漿漿。板材表面可刷刷涂料、粘貼貼墻面磚等塊塊材。它在功能上可可以作為自承承重墻、非承承重的隔墻板板和屋面板等等。這類(lèi)鋼筋網(wǎng)架架雙面水泥砂砂漿抹面的外外墻板自重輕輕，具有一定定的保溫和隔隔熱能力，板板材的整體性性、防水性和和防火性均較較好，可適應(yīng)應(yīng)不同的使用用功能布置要要求；缺點(diǎn)是是現(xiàn)場(chǎng)粉刷需需要大量的濕濕作業(yè)。對(duì)于于防火要求高高的建筑，可可在鋼筋網(wǎng)架架中填入巖棉棉，成為質(zhì)地地較輕的裝配配單元。3）輕質(zhì)加氣氣混凝土外墻墻板作為單一材料料的輕質(zhì)加氣氣混凝土外墻墻板，同樣也也適用于輕鋼鋼建筑。該外外墻板具有自自重輕保溫隔隔熱性能優(yōu)良良，有較高的的強(qiáng)度（板內(nèi)內(nèi)配筋，可提提高其抗彎、、抗剪強(qiáng)度））、較佳的耐耐火和防火性性能以及隔聲聲性能。外墻墻板厚度為100~200mm,板寬為600mm,板長(zhǎng)可達(dá)6000mm，設(shè)計(jì)可根據(jù)需需要進(jìn)行選用用。2.樓板構(gòu)造造輕鋼建筑的樓樓板分為現(xiàn)澆澆和預(yù)制裝配配兩種做法?！，F(xiàn)澆樓板對(duì)對(duì)于輕鋼建筑筑的整體性、、防水性和防防火性均較好好，可以適應(yīng)應(yīng)不同使用功功能房間的布布置的要求，，樓板承載力力大。預(yù)制裝裝配式樓板一一般按功能分分層進(jìn)行裝配配，施工速度度快。1）現(xiàn)澆式輕輕鋼樓板輕鋼建筑的現(xiàn)現(xiàn)澆樓板不同同于普通磚混混結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆澆樓板，一般般直接采用壓壓型薄鋼板做做底模并固定定在鋼桁架上上，由此可省省去大量的模模板.樓板跨度小的的可直接在壓壓型薄鋼板上上現(xiàn)澆40mm以上厚度的細(xì)細(xì)石混凝土；；當(dāng)樓板跨度大大、樓面荷載載較大時(shí)，現(xiàn)現(xiàn)澆樓板則需需按設(shè)計(jì)要求求配置鋼筋后后在澆細(xì)石混混凝土，有的的還結(jié)合室內(nèi)內(nèi)裝修預(yù)留了了樓板層地面面的裝修厚度度。在這類(lèi)類(lèi)現(xiàn)澆澆樓板板的板板底一一般結(jié)結(jié)合室室內(nèi)裝裝修做做成吊吊頂形形式。。目前國(guó)國(guó)內(nèi)已已新開(kāi)開(kāi)發(fā)出出閉合合型斷斷面的的新型型壓型型鋼板板（厚厚0.91mm）），，以它它做做模模板板，，并并代代替替樓樓板板下下部部受受力力鋼鋼筋筋。。其板板底底呈呈無(wú)無(wú)縫縫并并且且完完全全閉閉合合，，因因此此，，住住戶(hù)戶(hù)裝裝修修時(shí)時(shí)不不需需另另設(shè)設(shè)吊吊頂頂，，可可以以直直接接在在面面上上平平直直的的亞亞型型鋼鋼板板面面上上刮刮膩膩?zhàn)幼雍蠛笾敝苯咏铀⑺⑼客苛狭匣蚧蛸N貼壁壁紙紙，，裝裝修修效效果果與與混混凝凝土土樓樓板板地地一一樣樣，，無(wú)無(wú)需需特特殊殊裝裝修修。。在閉閉合合型型斷斷面面亞亞型型鋼鋼板板上上可可直直接接現(xiàn)現(xiàn)澆澆C30細(xì)石石混混凝凝土土，，為為提提高高樓樓板板的的抗抗裂裂性性和和整整體體性性，，在板板面面上上還還可可配配置置φ5@150雙向向鋼鋼筋筋網(wǎng)網(wǎng)片片。。這種種輕輕鋼鋼組組合合樓樓板板的的耐耐火火極極限限可可達(dá)達(dá)100min，，滿(mǎn)足足高高層層建建筑筑的的樓樓板板耐耐火火極極限限≥≥1.5h的要要求求（（該該樓樓板板現(xiàn)現(xiàn)澆澆C30細(xì)石石混混凝凝土土厚厚度度為為110mm））。。2））裝裝配配式式輕輕鋼鋼樓樓板板這種種樓樓板板在在輕輕鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的梁梁或或肋肋上上面面鋪鋪設(shè)設(shè)一一層層配配筋筋的的預(yù)預(yù)制制纖纖維維空空心心板板，，上上層層應(yīng)應(yīng)按按設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求鋪鋪設(shè)設(shè)各各種種功功能能面面層層，，鋼鋼肋肋間間距距600~1200mm,板內(nèi)內(nèi)如如配配筋筋跨跨度度可可達(dá)達(dá)2m。。為了了解解決決樓樓板板的的隔隔聲聲，，一一般般在在預(yù)預(yù)制制板板上上先先鋪鋪一一層層軟軟質(zhì)質(zhì)纖纖維維板板，，然然后后再再鋪鋪硬硬質(zhì)質(zhì)木木地地板板，，在在樓樓板板底底可可另另設(shè)設(shè)鋪鋪有有礦礦棉棉氈氈的的吊吊頂頂。。在在安安裝裝預(yù)預(yù)制制樓樓板板時(shí)時(shí)，，也也可可利利用用鋼鋼梁梁的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)高高度度來(lái)來(lái)布布置置各各類(lèi)類(lèi)管管線線。。3.屋屋頂頂構(gòu)構(gòu)造造輕鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的屋屋頂頂形形式式取取決決于于屋屋面面材材料料和和屋屋面面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)布布置置，，可可以以做做成成平平屋屋頂頂或或坡坡屋屋頂頂。。1））平平屋屋頂頂采用輕質(zhì)質(zhì)混凝土土屋面板板（如加加氣混凝凝土條板板）直接接鋪在鋼鋼檁條上上，然后后在上面面做找平平層和防防水層。。輕質(zhì)混混凝土屋屋面板的的優(yōu)點(diǎn)是是將維護(hù)護(hù)和保溫溫這兩種種功能統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)來(lái)，使工工業(yè)較方方便，屋屋面板上上經(jīng)找平平可直接接作防水水層。平屋頂?shù)牡牧硪环N種形式，，即利用用輕鋼現(xiàn)現(xiàn)澆樓板板層的做做法，只只需在樓樓板層上上將面層層換作防防水層；；對(duì)有保保溫隔熱熱要求的的屋頂，，屋面構(gòu)構(gòu)造則需需結(jié)合保保溫層的的設(shè)置，，重點(diǎn)做做好隔汽汽、通風(fēng)風(fēng)和防水水方面的的細(xì)部構(gòu)構(gòu)造。2.坡屋屋頂坡屋頂一一般通過(guò)過(guò)鋼屋架架上設(shè)置置鋼檁條條，上鋪鋪彩色涂涂層亞型型鋼板或或彩鋼夾夾心板而而成。彩彩鋼板作作屋面不不僅色彩彩豐富，，而且施施工簡(jiǎn)便便；構(gòu)造造搭接合合理可以以做到不不滲水、、漏水。。也可采用用配筋的的加氣混混凝土條條板鋪設(shè)設(shè)在輕鋼鋼屋架或或鋼梁上上，其構(gòu)構(gòu)造層次次可按設(shè)設(shè)計(jì)要求求進(jìn)行處處理。此外，輕輕鋼屋架架的檁條條上直接接鋪設(shè)纖纖維板材材作屋面面板，像像其他坡坡屋頂構(gòu)構(gòu)造一樣樣鋪釘防防水卷材材、順?biāo)畻l、掛掛瓦條和和瓦片。。為減輕輕重量，，同時(shí)也也為適應(yīng)應(yīng)不同坡坡度的坡坡屋頂構(gòu)構(gòu)造形式式，輕鋼鋼建筑宜宜鋪設(shè)大大張薄型型屋瓦材材較為合合適，因因此，常常見(jiàn)有大大張薄型型彩色瀝瀝青油氈氈瓦、彩彩色PVC塑料瓦彩彩的屋面面出現(xiàn)。。五、輕鋼鋼建筑的的維護(hù)與與保養(yǎng)輕鋼建筑筑因材料料自身的的原因，，同樣也也存在著著諸如易易銹蝕、、不耐火火和絕緣緣等方面面的問(wèn)題題。因此此，在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)要要引起重重視并應(yīng)應(yīng)采取相相應(yīng)的措措施；同同時(shí)，在在日常使使用過(guò)程程中更應(yīng)應(yīng)加強(qiáng)房房屋的定定期維護(hù)護(hù)和保養(yǎng)養(yǎng)，以保保證輕鋼鋼建筑正正常、合合理的使使用年限限，延緩緩其老化化周期。。具體措措施如下下:1)鋼構(gòu)構(gòu)件防火火作為普通通鋼構(gòu)件件可以耐耐250℃以下下的高溫溫，但不不耐火，，對(duì)于輕輕鋼結(jié)構(gòu)