1 輕鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
(1) 自重輕
輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件多為薄壁型鋼，自重很輕，特別是圍護(hù)系統(tǒng)，壓型鋼板加保溫層等圍護(hù)系統(tǒng)重量?jī)H為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的8％左右，結(jié)構(gòu)本身負(fù)荷少，地震作用小，可以減少地基和基礎(chǔ)費(fèi)用，特別適合舊房加層，幾乎不增加荷載。
(2) 力學(xué)性能好
強(qiáng)度高，力學(xué)性能好，特別適合大跨度結(jié)構(gòu)。從梁高跨比來看，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般為1：12，鋼結(jié)構(gòu)為1：24，差一倍，對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)就來說差距就更明顯了，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要做到30米以上跨度就比較困難，也不經(jīng)濟(jì)，而采用輕鋼結(jié)構(gòu)就相對(duì)簡(jiǎn)單的多。
(3)制作和施工周期短，質(zhì)量易控制
輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件工廠加工制作，建筑材料是成品或半成品，現(xiàn)場(chǎng)組裝。工廠制作全天候作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)施工，施工機(jī)械簡(jiǎn)單機(jī)械化程度高，不必支模拆模，構(gòu)件工廠批量生產(chǎn)，縮短了制作和施工周期。另外，工廠加工精度高，尺寸誤差小，現(xiàn)場(chǎng)多為螺栓連接，質(zhì)量容易控制。
(4)造價(jià)低，綜合指標(biāo)好
輕鋼結(jié)構(gòu)能快速發(fā)展的一個(gè)重要原因就是用材省，成本低，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，工效提高1/4～1/3,加上后期圍護(hù)費(fèi)用，也比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
(5)綠色環(huán)保
鋼材是綠色環(huán)保材料，施工中可避免混凝土濕作業(yè)造成的環(huán)境噪聲污染，有害氣體排放減少，而且可以拆卸回收再利用，符合節(jié)能環(huán)保的要求。
輕鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)的承重構(gòu)件一般由C型檁條、Z型檁條承擔(dān)，檁條設(shè)計(jì)的合理與否直接影響圍護(hù)系統(tǒng)的造價(jià)。
2 輕鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1屋面檁條設(shè)計(jì)
2.1.1 設(shè)計(jì)原則
屋面檁條計(jì)算和拉條的設(shè)置有關(guān)，如果屋面板采用自攻螺釘與檁條固定，保證屋面板與檁條可靠連接，能阻止檁條上翼緣側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)，此時(shí)只需計(jì)算檁條強(qiáng)度，但這種板型因溫度變形能力和防水能力較差，現(xiàn)在已經(jīng)較少采用。
目前采用較多的是暗扣式板型，這種連接方式在溫度變化較大時(shí)屋面板能產(chǎn)生滑動(dòng)，不宜將它假定為能阻止檁條上翼緣側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)，除了計(jì)算檁條強(qiáng)度，還需計(jì)算其穩(wěn)定性。
在恒載、活載及風(fēng)壓力作用下，檁條上翼緣受壓，拉條應(yīng)設(shè)置在檁條上翼緣1/3處，如圖1所示。在風(fēng)吸力作用下使檁條下翼緣受壓，拉條不能保證檁條下翼緣的側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)，如果計(jì)算時(shí)要考慮拉條能約束檁條下翼緣，此時(shí)應(yīng)在檁條下翼緣1/3處同樣設(shè)置拉條，如圖2兩種形式。
2.1.2 設(shè)計(jì)方法
檁條計(jì)算時(shí)應(yīng)和工程實(shí)際情況相對(duì)應(yīng)，采用哪種公式要根據(jù)屋面板板型和拉條的設(shè)置情況來確定，特別是現(xiàn)在普遍采用計(jì)算機(jī)軟件來設(shè)計(jì)，一個(gè)選項(xiàng)或參數(shù)設(shè)錯(cuò)，就直接影響計(jì)算結(jié)果。
當(dāng)屋面板能阻止檁條側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時(shí)，可不做檁條穩(wěn)定性驗(yàn)算，采用CECS102-2002中6.3.7-1計(jì)算；當(dāng)屋面板不能阻止檁條側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)時(shí)，按CECS102-2002中6.3.7-2計(jì)算。對(duì)于屋面采用單層彩鋼板的結(jié)構(gòu)，構(gòu)造不能保證檁條下翼緣的穩(wěn)定性，且按習(xí)慣做法拉條設(shè)置在檁條上翼緣，此時(shí)下翼緣在風(fēng)吸力作用下的穩(wěn)定計(jì)算考慮兩種情況：(1)僅在上翼緣設(shè)拉條，(2)設(shè)雙層拉條
通過具體實(shí)例進(jìn)行對(duì)比拉條的設(shè)置情況對(duì)檁條計(jì)算的影響：
某輕鋼廠房柱距6m，邊緣帶檁距1.5m，鋼材Q235，基本風(fēng)壓0.55KN/m2，風(fēng)壓高度變化系數(shù)1.14，屋面坡度1/20，恒載0.2KN/?設(shè)兩道拉條，經(jīng)計(jì)算，截面由風(fēng)吸力控制，檁條下翼緣計(jì)算結(jié)果表1所示：（采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM STS 2008版計(jì)算）
由此可見：當(dāng)風(fēng)吸力起主要控制作用時(shí)，設(shè)置雙層拉條比增大檁條截面更經(jīng)濟(jì)。
需要指出的是，此處如果屋面板能阻止檁條上翼緣側(cè)向失穩(wěn)，可僅在檁條下翼緣設(shè)置拉條，計(jì)算結(jié)果與設(shè)雙層拉條是一樣的。
2.2墻梁設(shè)計(jì)
2.2.1 設(shè)計(jì)原則
墻梁設(shè)計(jì)與屋面檁條設(shè)計(jì)類似，同樣要考慮墻板、拉條的約束作用。不同的是墻板有自承重和非自承重兩種，要根據(jù)具體情況具體分析。另外，墻梁設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)構(gòu)造條件的不同要考慮雙彎矩B的影響。
2.1.2 設(shè)計(jì)方法
根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》8.3.1條及其條文說明，兩側(cè)掛墻板的墻梁和一側(cè)掛墻板、另一側(cè)設(shè)有可阻止其扭轉(zhuǎn)變形的拉桿的墻梁，可不計(jì)彎扭雙力矩的影響（即可取B=0），此時(shí)可僅進(jìn)行墻梁的強(qiáng)度計(jì)算。因此對(duì)于非自承重的墻板，應(yīng)在檁條內(nèi)外設(shè)置雙側(cè)拉條，對(duì)于自承重墻板，可僅在內(nèi)側(cè)設(shè)置拉條。
對(duì)于風(fēng)吸力作用下內(nèi)翼緣的穩(wěn)定性計(jì)算，與屋面檁條類似，墻板一般采用自攻螺釘與檁條固定，可認(rèn)為墻板能阻止墻梁外翼緣側(cè)向失穩(wěn)。
同樣舉例，某輕鋼廠房柱距6m，邊緣帶檁距1.5m，鋼材Q235，基本風(fēng)壓0.55KN/m2，風(fēng)壓高度變化系數(shù)1.14，設(shè)兩道拉條，經(jīng)計(jì)算，截面由風(fēng)吸力控制，檁條下翼緣計(jì)算結(jié)果表2所示：（采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM STS 2008版計(jì)算）
由此可見：拉條設(shè)置在墻梁內(nèi)側(cè)比增大檁條截面更經(jīng)濟(jì)。
而對(duì)于非自承重墻板，宜在墻梁內(nèi)外設(shè)雙側(cè)拉條，外側(cè)拉條可以作為墻板在自重作用下墻梁的豎向支點(diǎn)。在墻板頂部和窗戶下的墻梁處應(yīng)同時(shí)設(shè)置斜拉條和直撐桿，將拉力傳至剛架柱或墻架柱，底部墻梁一般固定在墻垛或矮墻上，整體穩(wěn)定有保證，故底部墻梁處可不設(shè)斜拉條和直撐桿。
3 結(jié)論
輕鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要重視構(gòu)造措施對(duì)提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用，應(yīng)根據(jù)彩鋼板板型及連接方式選擇合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)措施；構(gòu)件計(jì)算時(shí)若是穩(wěn)定起控制作用，應(yīng)首先通過構(gòu)造手段解決構(gòu)件穩(wěn)定性，而不是盲目加大構(gòu)件截面或提高鋼材等級(jí)等手段，從而降低造價(jià)以求得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1] 中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn). 門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS 102:2002北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2003
[2] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB 50018-2002 北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2002
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