結構工程師考試:低層輕型鋼結構裝配式住宅體系

　　冷彎薄壁型鋼結構裝配式住宅體系是一種輕型鋼結構體系，主要由墻體、樓蓋、屋蓋及維護結構組成，這種結構一般適用于三層以下的獨立或聯排住宅，其每個住宅單元的平面尺寸為：最大長度18m，寬度為12m；單層承重墻高度不超過3.3m，檐口高度不超過9m；屋面坡度取值宜在1：4～1：1范圍內。$lesson$

　　冷彎薄壁型鋼結構裝配式住宅的基本構件只有U形（普通槽形）和C形（卷邊槽形）兩種截面形式。U形截面一般用作頂梁、底梁或邊梁，C形截面一般用作梁柱構件，構件的金屬材料厚度一般在0.46～2.46mm范圍內，但頂梁、底梁、邊梁和承重構件的厚度應不小于0.84mm.構件已經定型化，U形截面常用型號只有8種，C形截面常用型號只有5種，可見構件種類很少，無論設計還是制作與安裝都是很方便的。另外，冷彎薄壁型鋼結構件的截面形狀合理，材料利用率高，鋼結構用鋼量省，在澳大利亞，這種體系的用鋼量約100kN/m2.

　　鋼結構構件連接的緊固件包括螺釘、普通釘子、射釘、拉鉚釘、螺栓和扣件等。受力構件常用螺釘（采用自鉆自攻螺釘和自攻螺釘）連接，自鉆自攻螺釘用于0.84mm厚以上的鋼板的連接，自攻螺釘僅用于石膏板等結構板材或0.84mm厚以下的鋼板之間的連接，常用的自鉆自攻螺釘或自攻螺釘規(guī)格只需3～5種。在結構的次要部位，可采用射釘、拉鉚釘或扣件等緊固件，扣件連接還用于形成組合截面。輕鋼樓蓋或墻體通過錨栓與砌體或混凝土基礎連接，普通釘子用于構件與木地梁的連接。

　　樓蓋由密梁和樓面板組成，在梁的端頭套有邊梁，樓面梁在墻上的支承時，必須有足夠的支承長度。當樓面梁跨度超出3.5m時，應采取拉接措施加強梁的側向穩(wěn)定性。當需要在樓板上開洞時，樓板洞口周邊應設置邊梁。樓蓋必須與混凝土基礎、木地梁或承重墻可靠連接。樓蓋及其構件的強度、剛度、穩(wěn)定以及樓蓋的振動均應滿足設計要求。

　　墻體結構由密柱和墻板組成，墻柱的兩端套有底梁或頂梁，墻板為墻體提供側向支撐作用，必要時應設置X形剪力支撐系統(tǒng)。所有承重墻門窗洞口上方必須設置過梁，過梁可采用箱形、工形或L形截面，其截面尺寸應符合設計要求。當抗震設防烈度為8度及其以上或最大風壓為1.5kN/m2（標準值）以上時，應設置剪力墻和采取抗拔等拉接措施。墻體與基礎或樓蓋必須可靠連接，墻體及其構件的強度、剛度、穩(wěn)定均應滿足設計要求。

　　屋蓋也采用密梁體系，上鋪屋面板，屋架由屋面斜梁和屋面橫梁組成。屋架（橫梁）與承重墻的頂梁、屋面板與屋架斜梁、端屋架與山墻頂梁、屋架斜梁與屋架橫梁或屋脊構件都必須可靠連接，屋架橫梁在支座處必須有足夠的支承長度，為了保持屋架在安裝和使用時的穩(wěn)定性和整體性，屋架橫梁和屋架斜梁均應設置水平支撐，在屋架橫梁和斜梁之間還應設置斜支撐。當需要在屋面或天花板上開洞時，洞口周邊應設置邊梁。當抗震設防烈度為8度及其以上或最大風壓為1.5kN/m2（標準值）以上時，屋蓋通過檐口連接件與剪力墻可靠拉接。屋蓋系統(tǒng)及其構件的強度、剛度和穩(wěn)定均應滿足設計要求。

　　為了保證鋼結構房屋具有良好的居住性能，應對底層樓面、外墻和屋面采取保溫與隔熱措施，如在輕鋼結構骨架空腔內填充保溫棉、噴射液體發(fā)泡材料或外貼泡沫隔熱板材等；住宅的墻體、樓板和屋頂也宜采取吸音、隔聲和消聲措施，建筑圍護結構還應采取措施防止水汽凝結現象的發(fā)生。

　　用于承重結構的鋼材，均采用Q345或Q390鋼，當有可靠依據時，也可以采用其他牌號的鋼材。保溫材料采用玻璃纖維、聚胺酯板、巖棉板、擠塑板等輕質材料。防水材料可采用防水卷材、改性瀝青、復合材料等。結構面板可采用定向板、膠合木（竹）板、石膏板、水泥纖維板、水泥木屑板等材料。屋面材料可采用瀝青瓦、金屬瓦、彩色水泥瓦等輕質材料。外墻飾面材料可采用金屬掛板、飾面水泥木屑板、復合材料等。門窗采用各種輕質材料門窗。輕型鋼結構住宅體系具有鋼結構的一般優(yōu)點，但相對其他結構而言，特點顯得更加突出：①結構自重輕：基礎負擔小，可大幅減少基礎造價，尤其適用于地質條件較差的地區(qū)；結構地震反應小，用于結構抗震措施的費用少，適用于地震多發(fā)區(qū)；制作、運輸、安裝、圍護方便，降低人工和機械費用。②施工周期短：投資回報快，資金風險低，投資效益高。③工廠制作，現場拼裝：濕作業(yè)、噪聲、粉塵與垃圾少，受氣候影響?。徊皇褂谜惩链u，可拆卸和回收，符合國家土地資源政策、環(huán)保政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；構件在工廠標準化生產，質量穩(wěn)定，有利于住宅產業(yè)化。④采用新型輕質圍護材料，不助燃，不霉變，不蟲蛀；裝修一次到位，少維修；管線可暗埋在墻體及樓層結構中；在保溫、隔熱、隔聲等性能方面比傳統(tǒng)結構的住宅好，因此住宅的舒適性更好。⑤墻體承載力高：墻體厚度小，有效使用空間增加，使輕鋼結構住宅的實際單位使用面積造價與磚混結構的造價接近。⑥輕型鋼結構裝配式住宅具有良好的綜合經濟效益。

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