结构工程师考试:低层轻型钢结构装配式住宅体系

　　冷弯薄壁型钢结构装配式住宅体系是一种轻型钢结构体系，主要由墙体、楼盖、屋盖及维护结构组成，这种结构一般适用于三层以下的独立或联排住宅，其每个住宅单元的平面尺寸为：最大长度18m，宽度为12m；单层承重墙高度不超过3.3m，檐口高度不超过9m；屋面坡度取值宜在1：4～1：1范围内。$lesson$

　　冷弯薄壁型钢结构装配式住宅的基本构件只有U形（普通槽形）和C形（卷边槽形）两种截面形式。U形截面一般用作顶梁、底梁或边梁，C形截面一般用作梁柱构件，构件的金属材料厚度一般在0.46～2.46mm范围内，但顶梁、底梁、边梁和承重构件的厚度应不小于0.84mm.构件已经定型化，U形截面常用型号只有8种，C形截面常用型号只有5种，可见构件种类很少，无论设计还是制作与安装都是很方便的。另外，冷弯薄壁型钢结构件的截面形状合理，材料利用率高，钢结构用钢量省，在澳大利亚，这种体系的用钢量约100kN/m2.

　　钢结构构件连接的紧固件包括螺钉、普通钉子、射钉、拉铆钉、螺栓和扣件等。受力构件常用螺钉（采用自钻自攻螺钉和自攻螺钉）连接，自钻自攻螺钉用于0.84mm厚以上的钢板的连接，自攻螺钉仅用于石膏板等结构板材或0.84mm厚以下的钢板之间的连接，常用的自钻自攻螺钉或自攻螺钉规格只需3～5种。在结构的次要部位，可采用射钉、拉铆钉或扣件等紧固件，扣件连接还用于形成组合截面。轻钢楼盖或墙体通过锚栓与砌体或混凝土基础连接，普通钉子用于构件与木地梁的连接。

　　楼盖由密梁和楼面板组成，在梁的端头套有边梁，楼面梁在墙上的支承时，必须有足够的支承长度。当楼面梁跨度超出3.5m时，应采取拉接措施加强梁的侧向稳定性。当需要在楼板上开洞时，楼板洞口周边应设置边梁。楼盖必须与混凝土基础、木地梁或承重墙可靠连接。楼盖及其构件的强度、刚度、稳定以及楼盖的振动均应满足设计要求。

　　墙体结构由密柱和墙板组成，墙柱的两端套有底梁或顶梁，墙板为墙体提供侧向支撑作用，必要时应设置X形剪力支撑系统。所有承重墙门窗洞口上方必须设置过梁，过梁可采用箱形、工形或L形截面，其截面尺寸应符合设计要求。当抗震设防烈度为8度及其以上或最大风压为1.5kN/m2（标准值）以上时，应设置剪力墙和采取抗拔等拉接措施。墙体与基础或楼盖必须可靠连接，墙体及其构件的强度、刚度、稳定均应满足设计要求。

　　屋盖也采用密梁体系，上铺屋面板，屋架由屋面斜梁和屋面横梁组成。屋架（横梁）与承重墙的顶梁、屋面板与屋架斜梁、端屋架与山墙顶梁、屋架斜梁与屋架横梁或屋脊构件都必须可靠连接，屋架横梁在支座处必须有足够的支承长度，为了保持屋架在安装和使用时的稳定性和整体性，屋架横梁和屋架斜梁均应设置水平支撑，在屋架横梁和斜梁之间还应设置斜支撑。当需要在屋面或天花板上开洞时，洞口周边应设置边梁。当抗震设防烈度为8度及其以上或最大风压为1.5kN/m2（标准值）以上时，屋盖通过檐口连接件与剪力墙可靠拉接。屋盖系统及其构件的强度、刚度和稳定均应满足设计要求。

　　为了保证钢结构房屋具有良好的居住性能，应对底层楼面、外墙和屋面采取保温与隔热措施，如在轻钢结构骨架空腔内填充保温棉、喷射液体发泡材料或外贴泡沫隔热板材等；住宅的墙体、楼板和屋顶也宜采取吸音、隔声和消声措施，建筑围护结构还应采取措施防止水汽凝结现象的发生。

　　用于承重结构的钢材，均采用Q345或Q390钢，当有可靠依据时，也可以采用其他牌号的钢材。保温材料采用玻璃纤维、聚胺酯板、岩棉板、挤塑板等轻质材料。防水材料可采用防水卷材、改性沥青、复合材料等。结构面板可采用定向板、胶合木（竹）板、石膏板、水泥纤维板、水泥木屑板等材料。屋面材料可采用沥青瓦、金属瓦、彩色水泥瓦等轻质材料。外墙饰面材料可采用金属挂板、饰面水泥木屑板、复合材料等。门窗采用各种轻质材料门窗。轻型钢结构住宅体系具有钢结构的一般优点，但相对其他结构而言，特点显得更加突出：①结构自重轻：基础负担小，可大幅减少基础造价，尤其适用于地质条件较差的地区；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；制作、运输、安装、围护方便，降低人工和机械费用。②施工周期短：投资回报快，资金风险低，投资效益高。③工厂制作，现场拼装：湿作业、噪声、粉尘与垃圾少，受气候影响小；不使用粘土砖，可拆卸和回收，符合国家土地资源政策、环保政策和可持续发展战略；构件在工厂标准化生产，质量稳定，有利于住宅产业化。④采用新型轻质围护材料，不助燃，不霉变，不虫蛀；装修一次到位，少维修；管线可暗埋在墙体及楼层结构中；在保温、隔热、隔声等性能方面比传统结构的住宅好，因此住宅的舒适性更好。⑤墙体承载力高：墙体厚度小，有效使用空间增加，使轻钢结构住宅的实际单位使用面积造价与砖混结构的造价接近。⑥轻型钢结构装配式住宅具有良好的综合经济效益。

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