小议低层轻钢住宅结构设计

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1、小议低层轻钢住宅结构设计【摘要】本文介绍了轻钢结构的特点，并对低层轻钢结构住宅设计进行深入探讨，以供同仁参考。【关键词】轻钢结构；选型；选材中图分类号：TU291文献标识码：A所谓“轻钢结构建筑”，其主要材料是钢结构框架辅以彩色金属压型钢板，由于其框架结构以门式钢架为主，因此，其建筑表现是以门式钢架为基础进行衍化。通常是指由下列钢材所构成的结构：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。轻钢结构具有以下几个优势：⑴自重轻，抗震性能好，安全性高。（2）建筑造型简洁美观，内部空间布置灵活丰富。⑶实现住宅产业化

2、、建筑集成化轻钢结构住宅构件在工厂大批量、标准化生产，现场拼装，工业化程度高，设计、生产、施工一体化，提高了住宅产业化水平。⑷施工快捷、工期短，不受季节限制。⑸绿色、环保，符合国家可持续性发展的要求。（6）防腐耐久，舒适性好。（7）宜于拆卸搬迁⑻设计技术先进。利用先进的计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，能全面按用户要求进行设计，且效率高、报价快、造价低、供货迅速。随着人们生活水平的提高，对建筑物抗震性和安全性要求的提高，人们开始将目光投向轻钢低层住宅建筑，即令墅建筑。其丰富优美的坡屋顶造型以及与众不同的建筑外观，越来越受到人们的青睐。1轻钢住宅的结构选型低层住宅多见于令

3、墅，一般为2层或3层，由于采用轻型屋面，所以顶层结构受力远比其它结构层小，所以钢柱可以变截以节省钢材。为了美观要求，别墅住宅一般不允许有水平支撑和垂直支撑，所以轻钢别墅的结构体系一般情况下，钢柱和钢梁刚接。次梁与主体结构的连接采取铰接办法，以简化施工工艺。屋面层结构的钢梁和钢柱可采用刚接或铰接，由于该层结构的断面尺寸和厚度均比较小，焊接较容易，若采取螺栓连接，整个结构方案比较复杂，为了筒化施工工艺，笔者认为最好采取刚接。梁柱可用截面高度W0〜120mm的方管或双C型冷弯薄壁型钢制作而成，屋面结构和其它结构层的节点连接既可刚接也可铰接，笔者倾向于刚接，因为轻钢别一般也就是2层或3层，总高度一般

4、不会超过15m，所以整个变截面钢柱可以在工厂制做好，这样既节省了安装时间，又可节省螺栓，从而降低安装费用。首层结构由于受力较大，所以断面也较大，钢柱与基础的连接既可以刚接，也可以铰接。如果风载较大或设防烈度要求较严，可以采取刚接的方法以控制侧移。一般情况下建议采用铰接柱脚。这样对基础的要求放松，从而降低基础成本。综上所述，轻钢别墅的结构方案可以归纳为如下几种形式：①刚接框架，柱脚铰接；②刚接框架，柱脚刚接；③下层刚接框架，上层门式刚架，柱脚铰接；④下层刚接框架。上层门式刚架，柱脚刚接。若楼板采用现浇板或压型组合楼板，则可以考虑楼板的组合作用，这样得到的结构体系较以上四种方案经济。但如果楼板为

5、预制板，不宜考虑楼板的组合作用，此时预制板加大了结构的负荷，对抗震是不利的。为了改善抗震性能，在预制楼板上再做一薄层现浇钢筋混凝土叠加层。如果结构层数增加，荷载增大。并且考虑防火要求，钢柱又可以采用组合柱，那么以上四种结构方案又可以延伸成以下几种新的结构形式：④组合柱刚接框架.柱脚铰接；⑤组合柱刚接框架，柱脚刚接；④下层组合柱刚接框架，上层门式刚架，柱脚铰接；④下层组合柱刚接框架，上层门式刚架，柱脚刚接。2轻钢别墅的结构选材钢柱一般可选用截面高度200—300mm.的焊接H型钢或方钢管、矩形管等。H型钢有强弱轴之分，其两个方向的截面特性相差很大，选用H型钢做钢柱，一般由弱轴来控制钢柱的截面特

6、性，所以由此选取的断面偏大，不经济。为了使两个方向的截面特性相近，笔者采用管材作为钢柱，其对各个方向的受力具有良好的改善。并且管材封闭，既便于装修，又利于维护。同时表面积减少，也降低了油漆费用。钢梁一般可选用截面高度250-350mm的焊接H型钢或方管、矩形管等。由于H型钢强轴方向性能比弱轴方向优越得多，相对管材而言，强轴方向上的优点是显而易见的，所以从钢材强度和经济角度上，应优先采用H型钢，但从美学角度看，选取管材做钢梁也是非常有意义的。楼板可以选取现浇板，压型钢板加现浇板、预制板等。从经济的角度看，选用现浇板的总费用是最低的，预制板次之，压型板加现浇板最贵，如果工期不是特别紧张，笔者建议

7、采取现浇板作为楼板比较合适。维护结构可以采用混凝土砌块，钢丝网架板，石膏板等。为了保温要求，外墙最好位于钢柱外皮。同时为了便于安装其它设备，外墙做好采用强度较高的维护材料，如配筋空心混凝土砌块等。屋面材料可以采用EPS夹芯板，也可以采用现场复合而成的金属夹芯板。3轻钢别墅的计算结构分析比较简单，可以采用SAP2000计算程序，以及TAT和SATWE三维空间计算程序，梁柱采用杆系单元。一般应建立空间模型进行计算