浅谈轻钢结构的特点

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浅谈轻钢结构的特点

摘要:本文就轻钢结构与钢结构、组合结构的比较阐述轻钢结构的特点及在工业厂房中的应用。

关键词:轻钢结构;特点

1绪论

近年来,我国钢结构的发展十分迅速,建设部已制定国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要,力争“十五”期间我国建筑用钢量达到全国钢总产量3%,到2015年达6%。

一般来说,轻钢结构主要有以下几种:①冷弯薄壁型钢结构;②热轧轻型钢结构;③焊接或高频焊接轻型钢结构;④轻型钢管结构;⑤板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。轻钢结构的发展迅猛,特别是在工业厂房的建设中有大量的应用。

2轻钢结构、钢结构及组合结构的特点与比较

2.1 轻钢结构特点

2.1.1 应用范围

轻钢结构用度广、优势明显,在我国大量应用于单层工业厂房、多层工业厂房、办公楼以及高层建筑中的非承重构件等。

2.1.2 轻钢结构主要优点

(1)施工周期短

轻钢结构的最大优点是所有构件均可由工厂制作,现场拼接安装,对一般规模较小的工业厂房仅需45天至2个月。而采用钢筋混凝土结构的建筑则要6—8个月左右。

(2)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。采用色彩鲜艳的彩色压型钢板,美观华丽,改善了周边环境的动态感。因为建筑物本身的自重轻,一般情况下不必作桩基,可以节省投资。采用了聚苯乙烯泡沫夹心板或单板加保温棉等措施后,使保温、隔热和隔音等效果良好。彩色压型钢板是以镀锌为基板,又用硅酮作为表面,经两涂两烘加工而成,耐久性也较好。根据我国目前的市场价格,轻钢结构的造价在某种意义上来说已经低于钢筋混凝土结构,当厂房的跨度越大时,其优势更为明显,这也是它在竞争中的一大优势。

(3)震性能好

由于钢结构属于柔性结构,自重轻,因而能有效地降低地震影响及灾害的影响程度,极有利于抗震。我国是一个多地震区的国家,在地震区建筑中应大力推广应用钢结构,可减少地震灾害和人员伤亡。

(4)易于拆卸搬迁

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获得到了广泛的应用。

2.2 钢结构特点

2.2.1应用范围

目前我国在工业与民用建筑中钢结构的主要应用于重型厂房结构,大跨结构,塔桅结构,多层、高层及超高层建筑,承受振动荷载影响及地震作用的结构等。

2.2.2 钢结构主要优点

(1)材料的强度高,塑性和韧性好

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。

(2)材质均匀,与力学计算的假定比较符合

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。

(3)钢结构的制造周期短、施工速度快

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。

2.3 组合结构特点

2.3.1 应用范围

目前比较常用的组合结构形式主要有:压型钢板与混凝土组合板、钢与混凝土板组合在一起的组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和外包钢混凝土结构等五大类。

2.3.2 组合结构主要优点:

(1)组合楼板优点

压型钢板可做为浇灌混凝土的模板,节约了大量的木模板及支撑;非常轻便,堆放、运输及安装都非常方面;使用阶段压型钢板可代替受拉钢筋,减少钢筋的制作与安装工作;刚度较大,省去许多受拉区混凝土,节省混凝土用量,减轻结构自重;有利于各种管线的布置、装修方便;压型钢板也可以起到支撑岗两侧向稳定的作用。

(2)钢与混凝土板组合组合梁优点

组合梁中混凝土主要受压,钢梁受拉,充分发挥材料特性,当承载力相同时,比非组合梁节约钢材15%—25%;混凝土板参加梁的工作,梁的刚度增大;组合梁的翼缘板较宽大,提高了钢梁的侧向刚度;可以承担施工荷载,加快施工速度;抗震性能好。

(3)钢管混凝土结构具有如下特点

承载力高。钢管混凝土在轴向受压时,钢管对其内部的混凝土产生约束作用,使其处于三向受压状态,核心混凝土的强度大大提高,而钢材由于内部混凝土的填充,克服了局部屈曲,使其强度得到充分发挥,因而构件的承载力高;具有良好的塑性和延性,抗震性能优越。众所周知,单纯受压的混凝土常属脆性破坏,

但核心混凝土在钢管的约束下,不但在使用阶段工作时提高了弹性性质,扩大了弹性工作阶段。而且在高静水压力的情况下,混凝土破坏甚至呈现塑性破坏现象;经济效益好。与钢筋混凝土柱相比,不需要模板,节约混凝土,减少自重70%,而耗钢量和造价略高或约略相等。与钢结构柱子相比,可节约钢材50%左右,造价降低约45%。在高层建筑中。由于减少了柱子的面积,增加了有效使用面积,获得了很大的经济效益,同时由于柱子自重的减轻,地震反应也随之减小,综合效益将更大;施工简便,大大缩短工期。与普通钢柱相比,钢管混凝土柱零部件少,焊缝少,柱脚构造简单,可直接插入混凝土基础预留的杯口中,免去了复杂的柱脚构造;与钢筋混凝土柱相比,免除了支模、绑扎钢筋和拆模等工序及人工费用,也不用担心混凝土漏浆现象,在施工过程中,钢管可以做为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量,加快了施工速度。由于自重的减轻,还简化了运输和吊装的工作。

2.4 轻钢结构与普通钢结构的比较

轻钢结构与普通(传统)钢结构相比,除具有普通钢结构的自重较轻、材质均匀、应力计算准确、可靠、加工制造简单、工业化程度高、运输安装方便外,还有以下优点:

(1)用钢量更省,主框架钢材可省10%~50%;

(2)轻钢结构的设计制作和安装已形成工业产品化、系列化、标准化的运行模式,效率更高,质量也更有保证;

(3)柱底一般设计成铰接,节省了基础和钢框架的材料用量。

2.5 轻钢结构与组合结构的比较

(1)在大跨度结构中,轻钢结构强度高、自重轻的优势可充分发挥。工程总造价比同类型组合结构低许多,具有明显的经济效益;

(2)施工周期短。轻钢结构大部分可实行工厂自动化生产,现场主要采用螺栓拼装。一幢大中型厂房、仓库类建筑,从设计、制作、安装到竣工完成一般仅需2—4个月,与组合结构相比能大大地缩短施工期;

(3)屋、墙面彩板颜色多种多样,可根据需要,设计出外形美观,色彩鲜艳,立面丰富,具有现代化气息的建筑;

(4)房屋的拆迁及改、扩建方便,重复利用率高。

3.轻钢结构厂房

由于轻钢结构的上述特点,而且随着近年来的防火、防腐钢结构产品的不断出现,使得它在工业厂房及民用设施中获得了广泛的应用。

3.1轻钢结构厂房的特点

3.1.1 结构自重轻,节约钢材

轻钢结构是相对于普通钢结构而言的,自重轻是轻钢结构区别于普通铜结构的特点之一。通常,在外荷载相同、结构形式、跨度相同的情况下,轻钢结构比普通钢结构节约钢材40%以上。

3.1.2 结构安全可靠.抗震性能好

轻钢结构采用的钢材材质均匀.各项同性,塑性韧性好,构件断裂前有较大的延伸变形,抗震性能好。

3.1.3 房屋空间大,使用灵活

轻钢房屋构件截面远小于混凝土结构,结构占空间小,门架式轻钢房屋内墙均为非承重墙,用户可根据使用要求,随意划分使用空间。所以轻钢房屋为用户提供了最大、最有效的使用空间。

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