浅谈冷弯薄壁型钢建筑结构体系的设计应用问题

浅谈冷弯薄壁型钢建筑结构体系的设计应用问题
摘要：本文浅析冷弯薄壁型钢体系建筑的特点、建筑性能分析和保障、建筑结构布置、建筑材料的选择、构件和节点的计算等问题。

冷弯薄壁型钢体系建筑，在国内尚属于初级阶段，在设计方面尚无相应的规范和标准，需要从实际的工程中总结有关设计关键技术，以解决设计中遇到的一些疑点和难题。

关键词：特点；结构；布局；选材；计算；冷弯薄壁型钢体系
1 引言
对于冷弯薄壁型钢体系来说，它在北美及欧洲的应用较为广泛，其技术也相对比较成熟，而在我国也已不断的得到了推广和应用，并逐渐更多的开发商和相关技术人员所熟悉，慢慢地被市场接受和认可。

冷弯薄壁型钢体系，由于体系的较大差异，在人们观念中常会与传统结构（混凝土、砖混等）进行比较，显然就存在理解性偏差。

因此，对于冷弯薄壁型钢体系结构，需要让更多的同行正确来认识它，并改变传统的建筑结构观念，从体系的设计关键技术进行分析、研究与探讨。

2 冷弯薄壁型钢体系建筑特点
冷弯薄壁型钢体系建筑，它隶属于钢结构建筑的范畴，但缘于所用材料的差异及受力形式的不同，因此与传统的钢框架结构相比有较大的差异。

冷弯薄壁型钢体系最核心的内容在于结构上从屋面到墙体、楼面等均形成上下一一对应的传力路径，并通过侧向添加支撑体系形成屋面、墙体、楼面组成的板肋体系，能有效地将荷载分散，降低构件的大小，从而减少了施工的难度，提高了施工的速度。

它在围护上，通过多层建筑板材达到保温、隔热、隔音、隔震、防水、防火等功能，它也属于复合型围护体系。

冷弯薄壁型钢体系在建筑布局下并非是随心所欲的，像大跨度、超高墙都属于它的薄弱环节。

类似一种产品的生产，它最适宜被定制成固定模式，以适应它的规模化、工厂化、一体化生产施工。

3 建筑性能分析及保障
对于冷弯薄壁型钢体系住宅来说，它通常被赋予了“高档住宅”的定义，所以对其功能就提出了更高的要求，为此也就需要考虑更多的细节构造：①保温节能。

一般通过墙体骨架内部填充的保温棉及外墙保温板解决保温实现节能的。

但是，墙体的骨架往往容易形成“冷热桥”效应，这时墙体的保温效果就会大大减小，所以通常将构件的腹板切割出数条竖向空挡，减少“冷热桥”效应的发生。

再说，由于保温棉的自重及长时间的吸湿效应，这也容易导致墙体保温棉下坠、收缩，从而降低了保温棉的保温效果，故而在安装保温棉时需要有一定密度的螺钉挂钩，
使其能更有效地吸附在OSB板的内侧。

在保温节能方面，同样需要关注门窗的应用问题。

“高档住宅”较青睐大面积的门窗和大空间，它在门窗的选取上，均应考虑具有较好保温节能效果的材料。

②通风、舒适效果。

为了具有更好的通风效果，业主或开发商或许也会选择更加高档的“新风系统”，而这种做法无可厚非。

但是，相对高昂的成本决定它不可能成为主流，从建筑设计方面着手应属于最有效也最方便的。

坡尾面的屋架，通常含有大面积的“空腔”。

为了更好地使空气流通，需将屋脊和屋檐开设通风孔，以便形成底部到顶部的空气循环通道，保证屋架内部的空气时刻清新，这样同时也能避免内部的潮气长时间聚集。

大量的实践证明，全部采用新型建筑材料的冷弯薄壁型钢体系建筑，在长期无人居住的情况下所能保持的空气清新度远远就优于传统型建筑。

③隔音减震效果。

在冷弯薄壁型钢应用时，很多人所关心的是楼面及墙面的噪声问题。

而在北美及欧洲的应用，通常在楼面上铺设地毯或增加一层装饰层，虽然这样处理仍存在细微的噪声，但对使用几乎是没有影响的，其做法也是比较容易被接受的。

我国的情况则大不相同，大多数的更倾向于“走上去更踏实”的感觉。

所以，不得不在楼面上再增加40mm左右的钢网混凝土，以减少楼面的震颤和噪声，这虽与轻钢的理念有一定偏差，但却能“因地制宜”的满足人们的要求。

4 建筑结构布置
对于冷弯薄壁型钢体系的结构受力原理来说，仍然在于从上到下一一对应的框架上。

框架之间通过添加必要的侧向支撑保证稳定，整个系统的受力被分散到各个受力框架上，从而降低了构件的大小。

这样的结构，相对施工而言，其施工就变得更加方便、快速。

然而，由于建筑形式的差异，偶尔也会遇到大跨度、超高墙、大悬挑、退露台等情况。

在冷弯薄壁型钢力不能及的情况下，只能引入轻钢的形式，做成轻钢的梁柱或框架。

这对于原本单一的受力方式变得异常复杂，同时也增加了节点处理和施工的难度，这些都是在冷弯薄壁型钢体系中不愿意看到的问题，这在某种程度上也限制了冷弯薄壁型钢体系性能的更好发挥。

显而易见，在建筑设计阶段必须考虑到体系应用的特点，以避开其薄弱环节问题。

5 建筑材料的选择
在冷弯薄壁型钢体系建筑设计中，大多都采用新型环保材料，以更好的搭配，可以形成较完善的共同体。

在钢骨架应用时，必须考虑到结构的安全性及耐久性，而耐久性主要是通过构件镀锌和良好的防水处理来保证的。

镀锌要求根据当地的气候条件来确定，一般不低于180g/m2。

在耐久性方面，仍然需要考虑其他细节问题。

如切口处理一般不采用现场切割，要求工厂冷轧切割，螺钉选用较好的不锈钢或镀锌螺钉；卫生间、厨房、车库的内墙，采用水泥纤维板围护，使其防水效果更好。

在外墙的构造中，较多的使用呼吸纸加保温板形式，但此处最易忽视两者之间的透气性，所以保温板必须采用带有导水凹槽的构造。

不然，呼吸纸外侧聚集的水汽将粘贴到保温板上，这不利于呼吸纸的“呼吸”功能，容易影响整体结构的耐久性问题。

6 构件、节点的计算
根据国外冷弯薄壁型钢体系建筑的成熟经验，一般都是采用直接查表方法进行计算。

如《Prescriptive Method for Residential Cold—Formed Steel Framing》，该书就类似于一本计算手册。

在此按一定的荷载、跨度确定所需的截面等。

对于较规则部位的构件尚可应用，而对于特殊部位（如阳台、大悬挑等），仍然需要设计人员能独立计算确定。

在相关的连接节点、构造处理上，都可借鉴国外的成熟经验，参考美国规范《International Building Code》《Uniform Building Code》《International Residential Gxte》《North American Specification For The Design Of Cold．Formed Steel Stmctural Members)等。

如此计算构件、节点就方便多了。

7 设计应注意的问题
由于冷弯薄壁型钢体系的骨架特点，它决定了不像传统结构可以随意悬挂重物，所以建设初期必须确定按精装形式设计，以便于及早确定内装时所需要的固定件、预留管道等。

在建筑完成并交付住户时，还应提供相应的体系说明书，阐述此种体系的使用注意事项、维护保养等情况，以避免在使用过程中造成不必要的破坏等问题。

8 结语
冷弯薄壁型钢体系的应用，开始人们都存在很多的疑问和不理解，通过技术方面的有效解决，以及开发商、用户等各方面的共同努力，加上实际应用的可靠性、实用性，使得越来越多的开发商都愿加入该体系的开发和研究中来，以期待更多的客户能够接受，为自己的长远利益奠定基础。

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