轻钢结构建筑设计施工问题探讨

轻钢结构建筑设计施工问题探讨

王宁

中国建筑第二工程局有限公司上海200000

摘要：轻钢结构自身重量轻，基础的竖向荷载相对小，具有施工工期短、抗震性能好等特点，轻型房屋钢结构我国已经进行了广泛的应用，技术上取得了长足的进步，但是值得研究和需要提高的方面还有很多。只有充分理解轻钢结构设计的概念，才能设计出更为经济合理，而且安全可靠地轻钢结构。

关键词：轻钢；结构；设计；问题

1轻钢结构的概述

轻钢结构是指轻型钢结构建筑体系，一般是结构荷载比较小，结构杆件也比较小，构件壁厚比较薄的一类结构。轻钢结构是以热轧轻型H型钢、轻型焊接型钢、高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢、薄钢板和薄壁钢管等高效能结构钢材和高效功能材料为主，以各类高效装饰连接材料为辅组装而成，能满足建筑特定使用功能和特定空间需求的轻型全装配钢结构建筑。

2轻钢结构的优点

1、结构自重轻，抗震性能好：大幅减少基础造价，尤其适用于地质条件较差的地区；钢结构属于柔性结构，自重轻，结构地震反应小，用于结构抗震措施的费用少，适用于地震多发区。

2、施工周期短：轻钢结构的所有构件均可以由工厂标准化生产，质量稳定，现场拼装，全部干作业施工，不受环境季节影响，对一般规模较小的工业厂房仅需45天～60天，而若采用钢筋混凝土建筑则要8个月～12个月左右。

3、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；因为钢结构建筑的自重轻，一般情况下不需要做桩基，可以节省投资。根据目前我国的市场价格，轻钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结构，当跨度越大时，其优势更为明显。

4、环保性好：无噪声、无污染。建筑材料可拆卸，并100%回收，符合国家土地资源政策、环保政策和可持续发展战略，是环保型建筑的典范。

5、舒适性更好：采用新型轻质围护材料，不霉变，不助燃，不虫蛀；装修一次到位，少维修；轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度。

3特点分析

1、工期短，造价低。由于轻钢结构的工业建筑建设施工所需的构件均在工程制作和拼接安装，所以小规模的工业厂房一般1到2个月就能完成，但是采取钢混结构就需要花费0.5到1年，因此工期只是普通工程的1/6，正是由于工期较短，所以造价就会降低，虽然结构面积小，但是能增加使用面积。由于轻钢结构的工业建筑在含钢量方面远远低于钢混结构的含钢量，一般低于10%到20%之间，这就会降低10%到30%的造价。例如24米到48米为一跨的工业厂房和仓库，若不设置吊车，那么每平方的含钢量只有40到50千克，而所设置的吊车为五吨以下的吊车梁时，那么其每平方的含钢量也只有50到60千克一旦投资决策，就能在短期内将其使用，不仅能在最短的时间内取得投资效益，而且还能降低企业的资金压力。

2、具有较广的适应性。工业建筑采用轻钢结构时，不仅能在软基中使用，而且还能用于大跨度建筑的建设。例如生产产房、仓库、飞机库、展览馆和集贸超市等；加上跨度大，所以在内部布置时较为灵活，而且能满足重复使用、紧急使用、临时使用等使用要求所需的工程，对施工场地的限制较小，对缺水地区尤为明显。加上具有良好的抗震性能，这主要得益于其柔性的结构，所以结构的自重往往较轻，能有效的减少地震对其带来的影响。此外，还能拆卸和搬迁，拆卸时间短，损失小，尤其是能够干式施工和减少能耗和减少对环境的污染，即便是使用年限有限，但是年限到期之后能大量的回收[1]。

4轻钢结构在施工中所存在的问题

1、关于柱脚的制作与安装

一般在施工中，柱脚普遍存在的问题：首先是地脚螺栓在预埋中距离混凝土短柱边的距离过于太近了；抗剪槽的留设与抗剪件的设置也往往被施工人员所忽略忘记；再就是柱脚底板和混凝土柱之间的空隙也过于下下，因而在灌浆料的时候很难填入和填实；最后，工程中地脚螺栓的位置往往也不正确。

针对这些问题，一般在建设工业中预埋螺栓的时候，钢柱的侧边螺栓不能够太靠边，应该保持与柱边之间留着适当的距离。再就是按照柱脚锚栓所能承受的拉力来设计，将锚栓所能承受的水平力排除在外。对于灌料所应该留下空隙大小应为50MM，在吊装钢架的时候也要对现场的地板专门进行二次打孔。

2、关于梁、柱的链接与安装的问题

这些问题多出现在多跨门式钢架中柱、翼缘板和加厚或者价款链接板的对接时等等，这些问题的存在很容易就导致实际的构造与设计和计算的图纸产生不符合，甚至能够产生工程事故，造成不必要的材质浪费和成本损失。

因而解决梁、柱连接以及安装过程中存在的问题，一定要严格按照图纸进行施工制作，按照要求进行焊接，保证轻钢结构的质量，避免对工程造成不必要的隐患。

3、关于轻钢结构中檀条和支撑等构件的制作与安装所存在的问题

在建筑工业中，有时候施工人员为了安装一时的方便，而随意的对檀条的大小长短进行改变，甚至檀托板的螺栓孔径也进行改动，这些改变使得隅撑事情了其本身所具有的使用价值和意义。这一个问题只是轻钢结构中关于隅撑的使用所存在的一个问题。此外在有一些工程中如采用电镀檀条，擅自取消檀条和墙梁之间所用的钢板支托等等。

这些问题都是轻钢结构使用中所存在的问题，需要施工人员高度重视起来，只有如此才能最终保证轻钢结构能够为人们的生活与发展带来有效的成果。

5有效措施

针对钢结构稳定性设计中存在的问题，在实际设计中，应找出科学、合理的解决问题的方法，尽量减少影响稳定性的因素，这样才能够降低由钢结构设计稳定性而引发事故的概率。

1、减小不确定性因素影响

不确定性因素对钢结构稳定性设计造成的影响是难以避免的，但是，可以利用一些方法来减小这种影响，提高钢结构稳定性设计的可靠性。比如，可以为钢结构进行力学性能分析和设计，或者从设计的众多实验中选择一个较为合理的方案等。

2、合理地运用梁―柱理论

梁―柱理论是当前钢结构稳定性设计中最基础的理论，也是最重要的理论。在钢结构设计中，要实际考察钢结构工程的场地、材料、设计方案等相关事项，合理地运用梁―柱理论分析钢结构设计中细部构造和构件之间的稳定性、整体结构和组成部分之间的稳定性等，达到提高钢结构设计稳定性的目的。

3、完善预张拉结构理论体系

预张拉结构理论体系对钢结构稳定性的设计是极为重要的。建立一套科学、完善、合理的预张拉结构体系理论，根据这个理论体系分析预张拉结构，最终得出准确的结果，这样能够确保达到钢结构稳定性设计的要求。

4、注重钢结构的防护性

在钢材料的防护过程中，防腐蚀和隔热是其中非常重要的两个方面。钢结构中埋入地下的部分需要进行一定的包装，提高钢材的抗腐蚀性。除此之外，钢材料在生产的时候要进行相应的耐火测试，以此有效防护措施的重要依据。

5、注重钢结构的抗震性设计

钢结构在房屋结构设计的应用过程中，需要全面考虑钢结构材料自身的结构形式、能够承受的地震强度以及房屋的特点等重要影响因素。同时将这些因素之间的区别作为设计的重要依据，通过设计不同的钢结构类型来达到不同程度的抗震效果。

6结语

随着近年来我国基础设施建筑的发展不断加快步伐，轻钢结构也随着雄厚的经济实力而在建筑领域得到广泛应用，并且不再局限于厂房、库房、工业建筑等范围，还在大型超市等民用建筑上得到了长足发展。在施工过程中，轻钢结构的工期较短、造价较低，因此近年来应用越来越广泛，其建筑方面设计对于建筑的安全性有着直接影响，因此应当对轻钢结构建筑设计中应注意的问题充分重视。

参考文献：

[1]张浩.门式刚架设计的几个问题[J].安徽工程科技学院学报(自然科学版).2005(03)

[2]王秀丽,沈世钊,朱彦鹏,李庆福,王文达.轻钢结构在房屋增层改造中的应用[J].兰州理工大学学报.2004(01)