概述建筑工程中轻钢钢结构安装技术

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摘要：在节能建筑越来越受到人们重视的今天，轻钢钢结构以其优质的质量、较低的造价、安全的性能以及应用灵活方便的多种优点被广泛应用在现代建筑工程的结构施工中。为了保证轻钢钢结构的安装质量，在施工中应当尤其注意其安装设计施工技术。

关键词：建筑工程；轻钢钢结构；安装技术

中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：

引言

建筑结构中的轻钢结构具有施工速度快、自有强度高、施工周期短、自重轻等优点。它比传统的砖石结构更灵活多变、美观大方。建筑结构中的轻钢结构以简洁明快的特点在建筑行业中得到了广泛的应用。轻钢结构是继大跨度钢结构和高层钢结构之后在建筑结构中应用最为广泛的建筑结构之一，已经发展成为了我国发展速度最快的新型建筑钢结构体系。

一、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。

二、建筑结构中轻钢结构的主要特点

1、节能环保且经济效益好

轻钢结构的应用改变了传统的砖石构造，使得建筑结构能够灵活多变且避免了灰尘满天，施工废弃物难以处理的问题。同时，废旧钢材的回收利用价值高，拆除方便且不易产生固体废物垃圾，具有良好的环保效果。再者，轻钢结构的综合经济效益较好，施工速度快和施工周期短的特点能够大大降低施工成本，提前投入使用，具有良好的投资价值。若是采用彩色压型钢材不仅可以获得经济效益还能够改善周边的生态环境。轻钢结构自身的重量较轻也使得建筑工程的总体投资得到节省，并且持久性和耐久性较好。就目前我国的轻钢市场而言，轻钢结构的造价远低于钢筋混凝土结构的造价。

2、节约钢材与节约工期

轻钢结构大多是采用薄壁构造，其自身重量轻的特点能够有效节约钢材。在同等外负荷的条件下，轻钢结构较之其他钢结构构能够充分发挥钢材的潜力。相关资料显示，轻钢结构的应用较之传统钢材节约了15%—30% 的钢材。同时，钢结构的制造、施工、安装不仅仅局限于工地而是由专业的制作厂进行建造，在工地的施工仅仅是拼装、安装。因此，施工周期短，制造速度快，且加工精密度高，结构拼装简单、快速。

3、建筑结构灵活多变

轻钢结构自身的钢结构使得在建筑结构应用中布局更为灵活，净使用的面积最大化。钢结构建筑的柱距最小化，开间最大化。在轻钢结构的建筑中几乎所有的墙体都是非承重墙，用户可以根据自己的需要随意转换建筑的空间布局，使得建筑的造型更加人性化、个性化。并且，轻钢结构的建筑可以根据建筑的位置对建筑的分隔、保温、散热进行更为人性化的变化。同时，轻钢结构的钢材构建可以在垂直方向满足用户跃层、错层的需求，使得建筑的形式更加多样化，空间更为开阔、简约、明快。

4、自有强度高，抗震性能强

工业化的生产使得轻钢结构的精密度高且拥有较高的强度。轻钢结构的材料比普通的钢材截面更为合理。轻钢结构较高的轻度也使得它在承受同样负荷时所使用的钢材较少，自身的重量相应减轻。此外，轻钢结构的韧性较强，变形能力更好，相应的抗震性能也较为优越。

三、轻钢钢结构建筑的优点

轻钢钢结构作为一种现代建筑工程结构设计中的一种广泛应用的结构形式，其所具备的多种优点是其得以快速推广的基本前提。

1、建设工期短,工程质量可靠

轻钢建筑大多工厂制作、现场拼装,运输、安装方便,使施工工期大大缩短, 只需相同情况下钢筋混凝土工程所用工期的1/4-1/5。建设工期短是该结构建筑的最大优点。不少投资商正是因为看准这一优点，才使轻钢结构建筑迅速发展起来。而采用工厂机械化生产线加工制造构件和连接件, 使构件质量稳定，可保证较好的工程质量。

2、含钢量低,造价低

轻钢结构建筑的含钢量比钢筋混凝土结构降低10%-20%。一般24m跨工业厂房不设吊车，含钢量仅为每平方米40-50千克。因轻钢结构建筑含钢量低， 因此造价比现行钢筋混凝土结构低10%-30%。

3、结构安全可靠、抗震性能好

轻钢结构采用材质均匀,朔性、韧性好的钢材,构件断裂前有较大的延性变形,抗震性能好。

4、结构自重轻,可适用于软弱地基

传统建筑采用砖、瓦、石、混凝土等材料,由于自重大遇到软弱土层即使建筑物只有一层，也必须进行地基处理。而轻钢结构建筑质轻，基础埋深较浅，可适用于软弱地基。

使用空间大，应用方式较为灵活多变，外形美观且施工方便。

使用轻钢钢结构进行设计安装的建筑在房屋的设计上具有更大的灵活性，且

由于其构件截面较小，因此其所需要占据的空间也更小，这就会给房屋室内带来更大的应用空间。另外，在门架式的轻钢钢结构中，房屋的建筑墙壁只是填充墙而非承重墙，因此其可以灵活划分室内空间，更能满足现代城市建筑的室内结构设计需求。轻钢钢结构所使用的材料颜色种类较多， 可以根据需求爱好选择最佳的施工材料，外观较为美观多样。再加上轻钢结构的施工材料较为轻便，因此无论是施工安装，或是拆迁重建都较为方便，无须使用爆破等拆迁技术，加大了材料的循环使用率。

四、轻钢结构的构造特点

1、抗侧力结构系统

抗侧力结构系统可分为纯钢框架体系、(框架) 支撑体系、(钢框架) 混凝土剪力墙体系、周围抗侧力体系等。对于轻钢结构体系的选择,可根据建筑平面设计的要求灵活处理,综合使用不同的抗侧力体系。

2、楼面屋盖系统

楼面和屋盖都必须有足够的强度、刚度和稳定性, 同时应当尽量减小楼板厚度,增加室内净高。(压型钢板) 混凝土组合楼盖是目前应用较为广泛的形式。其楼盖由 C 形轻钢格栅与铺于格栅上的薄板组成。楼面有三种做法:高密度木纤维水泥板；满铺压型钢板再浇筑20 mm 的陶粒轻骨料混凝土；满铺定向木纤维板或高密度层压胶合板。

3、墙体结构

目前, 墙体主要分为自承重式和非自承重式。自承重墙体主要包括用于外墙的加气混凝土块、轻钢龙骨加强板、 太空板等, 以及用于内墙的石膏板、轻钢混凝土板、水泥刨花板、 稻草板等。外挂的非自承重式墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。结构的承重墙一般为内横墙。为提高墙柱的稳定性, 一般墙柱高度范围内设三道轻钢拉条。采用非自承重式墙体材料, 需设置墙梁用以悬挂护结构。门窗洞口上下要布置。墙梁多采用 C 形或 Z 形冷弯薄壁型钢,尺寸取决于跨度( 刚架间距) 和墙距(板跨)。

4、建筑防火技术

火灾是对钢结构建筑的最大危害,钢材虽为非燃烧材料, 但钢材不耐火,对于轻钢结构尤其要注意防火技术的应用, 所以, 钢结构不仅要进行结构的抗火设计,还要采用防火措施保护。目前常用的防火措施有防火涂料法、隔离法、实心包裹法、膨胀漆覆盖法。

5、建筑隔声技术

轻钢建筑中, 将玻璃棉填充在内外墙及楼盖格栅之间, 能有效阻止通过空气传播的噪声, 而对于通过固体传播的冲击声, 有两种处理办法:对于分户墙用两道墙柱构成带有中间空隙的两道墙体;而对于吊顶用的固定石膏板的小龙骨, 用带有小切槽的弹性构造以有效减少楼层间的固体声传播。

轻钢结构的设计要点

1、柱脚设计

轻钢结构中柱脚采用铰接还是刚接形式应该根据具体工程情况，综合考虑房屋高度、风荷载大小、有无吊车、吊车吨位大小和工作情况及土质情况等因素进行设计。一般设计要求中，工业厂房并且内有5t以上桥式吊车时，柱脚宜采用刚接；门式刚架柱脚与基础宜采用铰接。

2、钢架柱与梁

轻钢结构钢架柱和梁的设计主要应进行梁柱板件的宽厚比限值计算、梁柱构件的强度计算、梁腹板加劲肋的配置、钢架柱整体稳定计算等。钢结构住宅一般为大开间, 钢架柱在两个方向都承受较大的弯矩,同时应该考虑强柱弱梁的要求。

3、檩条支撑构件设计

檩条可分为实腹式檩条、空腹式檩条和格构式檩条, 优先采用实腹式构件。实腹式檩条宜采用卷边槽形和带斜卷边的Z形冷弯薄壁型钢。檩条一般设计成单跨简支构件, 实腹式檩条尚可设计成连续构件。

六、建筑结构中的轻钢结构应用技术

1、轻钢结构的防腐应用技术

轻钢结构的耐腐蚀性较弱。在建筑结构中应用轻钢结构需要注重对轻钢结构的防腐性进行加强。轻钢结构若受到腐蚀会使得建筑的承重截面减小，钢结构的承载能力下降，影响轻钢结构的使用寿命。因此，在建筑结构中需要对轻钢结构的防腐蚀性进行加强。

非金属涂层保护在轻钢结构防腐处理中应用最为广泛。我国建筑轻钢结构中的非金属涂层也体现出种类多、价格低、施工易等特点。因此，在选用涂层时不仅要注意对钢结构的防锈起到作用也要注重涂料对钢结构检查、清刷的影响。在轻钢结构建筑中，建筑死角、凹凸角以及建筑内的湿气都会对建筑钢结构造成一定的负面影响。因此，注重对建筑轻钢结构的设计能够对建筑钢结构的防锈起到一定的积极作用。

2、轻钢结构的防火应用技术

在火灾等大型的火场中，建筑所承载的温度要高于550℃。此时，钢结构在高温的环境中会失去相应的承载力，容易造成倒塌。外墙、屋面当采用阻燃性能低的板材时会引起更为严重的火灾。因此，在轻钢结构建筑的应用中还需要注重防火技术的处理。首先是设置自动灭火系统，利用喷淋等系统设置保护轻钢结构。其次，可以在建筑轻钢结构的外层涂上一层具有高防火性能的保护膜或者包裹一层防火板材。再次，可以通过提高承重墙、外墙、屋内材料的防火性能来增强轻钢结构的整体防火性能。最后，可以增设消防通道，加强对安全出口等应急通道的管理，确保通畅。

七、轻钢结构建筑安装设计技术中应注意的问题

轻钢钢结构是近年来在我国新型的一种建筑结构设计，尽管其应用较为广泛，但毕竟使用时间较短，发展较为迅速，很多技术还不够成熟完善，为了能够更好的发展轻钢钢结构，促进我国现代建筑结构的改革与更新，就很有必要对轻钢钢结构的安装技术进行探讨与改进。

1、建筑的平面设计中如柱网的确定、交通通道的布置一定要与生产流程相配合。对于一定产品的生产厂房,其柱网及交通通道的布置往往是固定的。柱间支撑是轻钢结构中极其重要的构件, 常常设计成X 形, 布置通道、门、窗时一定要考虑这些支撑是否有影响。

2、墙梁是轻钢结构中必不可少的构件,墙面要靠墙梁来传力,门窗布置要考虑墙梁布置的特点来设计,通常带形窗更适合轻钢结构。

3、轻钢结构中压型钢板或复合板均是卷材厂提供的卷材压制而成,建筑色彩设计时要受到限制。

4、轻钢结构设计要注意结构体系的完整性。轻钢结构建筑常常因为功能的需要,使结构体系遭到破坏,因此结构设计时要注意修复被破坏的结构体系,如建筑外墙因采用砖墙、玻璃等建筑材料或因门窗洞口开得过多,纵向不设檩条或檩条被分割得非常凌乱,建筑的纵向传力途径遭到破坏,这时要增加刚性系杆或支撑,以修补纵向传力系统。

5、变截面设计在轻钢结构中常常被用到,这样可以节约钢材,降低造价。目前流行的国产计算软件3D3S、STS 等都有缺省计算变截面功能。设计人员在结构设计时要充分利用变截面特点合理设计截面。影响形截面抗弯能力的因素有截面高度、翼缘宽度和翼缘厚度,其中增加截面高度是提高截面抗弯能力最有效的方法。

6、主结构制作单元的选择非常重要。要根据弯矩图来选择连接节点,在受力较小的部位拼接,为便于运输,制作单元不宜过长,一般选6-11m为宜。由于轻钢结构自重轻,而钢材及高强螺栓抗剪能力较强,节点抗剪问题不大。为解决节点抗弯问题,螺栓布置要尽量靠外侧,以提供较大抵抗力矩。

7、隅撑是轻钢结构的重要构件,对保证梁柱平面外稳定起着至关重要的作用,梁的支座及跨中部位宜设双隅撑,反弯点部位可设单隅撑,间距可大些。边柱为压弯构件,柱上端内侧翼板处于受压状态,应设双隅撑。

8、设备专业布置管线一定要注意轻钢结构的特点。轻钢结构与其它结构不同,墙面及屋面都是轻质材料制成,不能任意设置吊点,檩条等承载能力也不高。电缆桥架、大型风管、消防干管等都不能直接吊在檩条上, 一般用专门设计的吊架挂在主钢架上, 墙面不允许设支架。可见轻钢结构的经济性有赖于提供的荷载的准确性。

9、对于有腐蚀性气体的厂房应避免采用轻钢结构,由于轻钢结构制作和安装精度不高,很难把各种构件用油漆等防腐材料封闭起来,腐蚀很难避免。

结束语

综上所述，在现代城市快速发展的今天，轻钢结构以其轻便多样的特点成为现代建筑结构施工设计中较具发展前景的建筑结构。但在实际的安装施工中，其技术工艺还需进一步的改进与完善，这就需要我们在实际的施工中注意总结经验，不断改进创新，加强施工设计与管理，从而促使轻钢钢结构得到更大的发展。

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