摘要:随着国家基础设施建设不断得到快速发展,在越来越雄厚的经济实力推动下,轻钢结构在建筑领域的应用也更加广泛,特别是
轻钢住宅逐渐发展成为轻钢结构的新领域与新的增长点。虽然轻钢结构在我国建筑领域已经取得不错的成效,但是同国外先进的技术应用水 平相比较,从建筑设计、结构设计各个方面来看都存在一定的差距。文章将对轻钢结构建筑设计中应当注意的问题进行分析。
关键词:轻钢结构;建筑设计;计算模型;防腐
1.前言 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。目前轻钢住宅已经成为轻钢结构应用中一个重要的领 域与增长点。虽然轻钢结构在我国得到了飞速发展,但是与国外先 进的发展水平相比较,在建筑设计、结构设计等方面还是存在着许 多缺陷,文章将针对轻钢结构的特点对于建筑设计中应当注意的问 题进行探讨,希望对其完善有所帮助。
2.轻钢结构的特点 轻钢结构,顾名思义是由钢材所构成的,包括焊接或高频焊接
轻钢结构、板壁较薄的焊接组合梁轻钢结构、轻型钢管结构、热轧 轻钢结构等。一般来说轻便、精确、方便成型且速度较快都是轻钢 结构的优点,在工业化生产作业中、加工运输、安装都比较便利, 可以极大的降低人力劳动成本,缩短工期,并且可以对工程成本进 行有效的控制。与热轧型钢截面相比较而言,同样截面积下的用材, 薄壁型钢界面具有较大的回转半径和惯性矩,其较高的构建承载能 力与刚度可以在受弯时节约更多的钢材。轻钢结构具有一个不可替 代的优点,就是工厂可以制作出现场拼接安装的所有构件,与混凝 土结构相比较将工期大大缩减。由于施工周期较短,可以提前投入 使用,大大的提高了投资效益。由于结构建筑的自重较轻,因此可 以对基础投资起到很好的节省效果。由于轻钢结构采用了更多的节 能措施,在保温、隔热等方面可以取得非常好的效果。
3.建筑部分设计中应当注意的问题
3.1 轴线部分 应当从有无吊车的角度划分,对于有吊车的建筑轴线来说,应
当在充分考虑吊车的因素下对轴线,特别是纵向轴线进行设置,由 于轻钢建筑的柱一般采用等截面的方式,而重型厂房一般采用较小 的上柱截面,对于没有吊车的建筑轴线,应当采用居柱下端中心轴 线。在设计过程中,要根据相关规范的要求来设置吊车端部至柱边 距离,对于吊车的纵向运行要避免产生影响。
3.2 墙体设计 对于已经竣工的轻钢结构建筑,对于其外墙都有着不同程度的损坏,特别是窗台以下的墙体部位,究其原因主要是对于部分墙体 的保护不当,特别是地面附近的墙体在施工或后期使用过程容易受 到人为碰撞,许多破坏导致了彩板表面漆膜脱落,再接下去就会产 生腐蚀。
对于窗台以下墙体的设计应当尽可能的采用砌体,对于立面可 以增强美观,在墙体外部贴上一些饰面,如果要使得建筑墙面材料 统一,应当采用砌体墙外挂单层彩板的方式。
3.3 屋面排水 应当在轻钢结构的屋面采用无组织排水,特别是北方气温较低的地区,一般来说有组织排水的弊端较多,如果迫不得已采取有组 织排水也应当在外排水。根据现场的实际情况设置屋顶彩板尺寸进 行加工,不应当以尺寸来限制其长度,因此应当将许多跨厂房设计 成为双坡屋顶,有效的避免内天沟情况的发生,对于建筑设计来说 是一种有效避免内排水的措施。
3.4 屋顶采光 屋顶采光的方式在设计上应当尽可能少用,屋面板与采光板两种材料对于温度的敏感度不同,甚至受温度的影响有着较大的差异, 两者在结合的部位可能因为温度变化而发生开裂,对于屋面来说容 易产生漏水的情况。并且随着时间的推移逐渐老化的采光板难以显 示出刚开始时的采光效果,这种应用可以尽可能的减少。
4.结构部分设计应注意的问题
4.1 确定计算模型
轻钢结构对其计算单元的计算可以通过平面受力体系来划分, 极端模型的确定对于柱与基础的连接应当按铰接考虑,建筑跨数为 单跨时采用两铰门型钢架,多跨时柱下端铰接的多跨门型钢架。如 果吊车的吨位在两吨以上,建筑内的柱与基础连接就不可以按铰接 来计算,而应当按照刚接来计算。刚接与铰接对于钢架和基础的影 响有着天壤之别,对其确定应当分别确定。
4.2 钢材的选用 当前我国建筑所采用的钢可以分为两类,低碳钢与低合金钢,不同等级的钢所具有的化学成分、力学性能以及冲击试验性能都是 不同的。如 Q235 钢作为一种低碳钢,其可以分为 ABCD 四个等级, 其中 A 级不能做冲击试验,而其他三级在一定温度条件下的 V 型冲 击力可以达到 27J,一般来说 A 级刚的质量是缺乏保障的,而 CD 两 级的质量较好但是价格较高,B 级钢是一种较好的材料。Q-235A 级 钢是一种韧性和塑性都较好的钢材,具有较强的抗拉性,屈服强度 以及拉伸率都能得到保障,对于冷弯试验合格,但是无法保证抗拉 强度的上限。一般来说,当钢材的拉伸率与冷弯试验都合格的时候, 其塑性与韧性都是可以保证的。
4.3 焊接与焊缝的质量等级和检查 梁、柱翼缘、腹板等轻钢结构中的连接都是焊接,在设计过程中,应当根据母材的材质确定能够匹配的焊条或焊剂,对于母材以 及焊接材料进行确定之后,还要对焊缝的质量等级进行确定,选择 较为合适的焊缝等级对于结构整体是非常重要的,工程的造价会随 着等级标准的提高而提高,如果等级标准降低则有可能产生质量事 故。一般来说,自动焊可以在一般梁柱翼缘和腹板的连接中应用, 其焊缝质量等级为三级,对于外观进行检查是三级焊缝质量检测的 要求,而二级焊缝检查时用超声波检查每条焊缝大约 20%的长度。
4.4 螺栓连接 梁、柱等轻钢结构中的节点,一般都是通过高强焊接栓来进行连接的,我国使用的高强螺栓一般只有 8.8 级与 10.9 级,承压型以 及摩擦型是当前高强螺栓连接的两种主要形式,摩擦型的连接是目 前主要采用的方式,结构的刚度通过这种连接形式可以得到有效增 强,并且其变形都较小,可靠性较强,高强螺栓在承压型连接中应 用的较少,但是其结构变形较大技术还没有成熟,仍然需要进一步 提高。
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。
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