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。