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【钢结构·动态】国外钢结构和薄壁轻钢住宅的发展

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-04-28 0:55:59 * 浏览: 112
钢结构,特别是轻钢结构房屋建筑系统诞生于20世纪初期,在第二次世界大战期间迅速发展。在此期间,它主要用于要求高建筑速度的军事建筑设施中,门式刚性框架结构出现在1940年代,并且由彩色轮廓板和冷弯薄壁钢制凉鞋杆组成的轻型信封系统在1960年代开始广泛使用。近年来,世界钢铁总量增加,而用于国际军事需求的钢铁数量则下降。欧洲,北美,日本和澳大利亚等一些大型钢铁生产国和经济技术发达的国家继续扩大钢结构的使用范围。高层独立房屋,主要由1-3层组成。随着以北美和欧洲为代表的各国土地资源的减少和人口的增加,多层轻钢结构房屋开始研发。各国的建筑钢材在钢材总消费中所占的比例已大大增加,日本约为50%。在美国,瑞典,日本和其他国家,用于钢结构的钢占钢产量的30%以上,钢结构面积占建筑总面积的40%以上。 1.在1950年代,由于第二次世界大战的严重创伤,欧洲对住房的需求很大。为了解决住房短缺问题,一些欧洲国家采用了高度工业化的钢结构建筑体系,并建造了大量房屋。已经开发了一批完整的标准钢结构住宅系统,并一直持续到今天。在芬兰,瑞典,丹麦,法国和其他国家,各种钢结构建筑系统已变得非常流行。其中,瑞典的钢结构,特别是轻钢结构最为发达,轻钢结构住宅的预制构件已达到95%。轻钢结构房屋的最大制造国,向欧洲国家生产和供应的产品。 2.北美和澳大利亚在美国,加拿大和澳大利亚,镀锌轻钢龙骨用于替代已开发了30多年的轻钢住宅建筑系统的传统木结构。 1996年,轻型钢结构房屋在美国住宅建筑中所占的比例为20%,在加拿大约为30%,澳大利亚钢结构房屋的数量约占50%。但是,这种结构主要用于低矮的小房子。自1990年代后期以来,多层轻钢龙骨房屋在北美迅速发展。到目前为止,已建成约300万平方米。除住房外,该系统还用于养老院,度假旅馆,小学和其他建筑物。轻钢结构住宅建筑系统由镀锌的冷弯薄壁型钢制成,作为结构的承重部分,通常用于建造2-3层的低层房屋。用于镀锌冷弯薄壁钢的材料的屈服强度为Q235或Q345。壁钢龙骨按一定的模数排列,一般中心距为400mm或600mm,冷弯薄壁钢的截面在93-200mm之间,钢板的厚度在0.84-1.91mm之间。 。地板结构的钢龙骨截面通常在150-300mm之间,钢板的厚度在0.84-2.56mm之间,并且地板的最大跨度目前可以达到8-9m。屋顶桁架可以通过轻钢肋骨直接连接。轻钢结构房屋的外墙通常使用节能轻质的复合夹心墙,内墙可以使用石膏板,厨房和浴室的墙体使用防水石膏板或水泥压力板,地板使用轻质结构板,屋顶可以使用屋顶材料,例如彩色瓷砖和彩色瓷砖。 (1)加拿大轻钢结构住宅系统加拿大轻钢部件通常由镀锌或铝锌合金的冷弯和轧制而成。inc合金薄钢板。其横截面形状通常为C形并带有凹槽。钢板的厚度可以根据结构要求进行更改。可以根据需要确定其组件的长度。轻钢部件制造精确,通常在制造过程中定期打孔,以方便水电管线,管道和横向加强件的通过。薄钢板本身的承载能力虽然不高,但经过冷弯加工成各种形状(例如C形)后,其抗弯曲和压缩的能力加倍。因此,轻钢部件的承载能力主要取决于其横截面形状,而不是钢板的厚度。这构成了其重量轻和强度高的特性。低层住宅:结构系统住宅结构通常由地板,墙壁和屋顶系统组成。轻钢房屋的结构形式通常采用线支撑的板肋系统。轻钢部件可以应用于不同的房屋部件。轻钢部件的使用可以大大简化结构系统,同时可以有效利用结构系统和部件的承载能力。设计灵活,施工方便。作为地板托梁的地板系统的轻钢龙骨通常具有150至300mm的横截面高度,并且钢板的厚度约为0.84至2.56mm。地板托梁的常见支撑形式是简单支撑或连续梁。多跨度连续梁可以采用单个构件的形式,也可以采用多个重叠构件的形式。一般而言,多组分重叠的形式比单个组分具有更大的灵活性,并且在运输中也非常方便。地板龙骨龙骨的腹板通常进行等距离冲压,以方便水和电力管道的交叉。墙体系统用于墙体的轻钢龙骨可分为承重和非承重。 C型龙骨的截面高度通常在93至200mm之间,钢板的厚度通常在0.80至1.91mm之间,非承重龙骨的截面高度为厚度为41至150毫米,其钢板厚度为0.45至0.84毫米。作为一种非常经济实用的墙体系统,这种轻钢龙骨和石膏板(如果需要用于外墙,则由结构板组成的带肋墙)也通常用于高层住宅建筑中。屋顶框架具有不同横截面形式和厚度的轻钢构件可以为各种屋顶形式和系统提供广泛的应用。屋顶桁架可以直接由轻钢r梁组成,也可以由轻钢桁架形成。轻钢桁架可以在现场生产,也可以在工厂进行大规模集成生产。在大跨度的情况下,使用轻钢桁架特别经济。中低层住宅建筑:轻钢肋骨结构系统通常适用于六层以下的住宅建筑,但也有八层酒店建筑的示例。对于中层住宅建筑,底层轻钢龙骨的厚度可以达到2.6 mm,而龙骨之间的间距通常为305 mm。随着负载的减少,上层地板上的龙骨材料的厚度可以减小。地板系统可以根据其跨度的长度选择以下系统:轻钢地板系统,由型材钢板和混凝土组成的承重复合地板,钢筋混凝土预制地板或现浇地板。超大海湾可以使用由轻型开放式腹板钢桁架,异型钢板和混凝土制成的复合地板。承受侧向载荷的系统通常由X型对角支撑系统组成,该系统由轻钢支撑或剪力板和轻钢龙骨制成。剪力墙系统的组成。屋顶桁架主要由轻钢r梁或桁架制成。高层住宅建筑:在加拿大,轻钢结构已广泛用于包括住宅建筑在内的各种高层建筑,这些建筑主要用于内部和外部填充墙。离子墙,幕墙,外部维护墙和屋顶桁架以及屋顶系统。承重结构通常由H型钢或钢筋混凝土框架系统组成,由轻钢构件组成的轻质内外墙系统很容易与承重结构的框架结构集成。 (2)美国的轻钢结构房屋与其他西欧国家一样,轻钢结构主要用于低层住宅建筑。近年来,美国还开始开发多层轻钢结构住宅系统。钢屋的设计始于1990年,总面积已增长至约30万平方米。并获得了许多成熟的技术和经验。美国的多层轻钢结构住宅技术是一项综合技术。它集轻钢结构,建筑节能与保温,建筑防火,建筑隔音,新型建筑材料,设计与施工于一体。社会化的分工清晰,每个产品的生产者,建造者和设计师紧密合作,共同开发多层轻钢结构住宅技术。最关键的问题是结构本身的性能。地板结构应具有适当的跨度并尽可能轻。为了使地板具有更好的平面内刚度,墙结构必须承受垂直荷载(自重和活动地板荷载)以及横向荷载(风荷载和水平地震作用)。美国多层轻钢结构的特点是:轻型地板系统地板由C形轻钢托梁和铺设在托梁上的薄板组成。托梁的总跨度为3.6米至4.8米,托梁的高度为254毫米(托梁的最大跨度可以达到11米),托梁的间距为600毫米。托梁在腹板上有一个大孔,对于管道的通过和布置非常方便。地板的方法有三种:高密度木纤维水泥板,型钢板的全铺层和浇注20毫米的陶粒轻骨料混凝土,定向木纤维板或高密度层压胶合板的全铺。在这些轻质地板上,每平方米可承受316至365公斤的负载。地板结构系统的重量仅为传统家用混凝土地板系统的四分之一至六分之一,但地板结构的高度将比普通混凝土板高100至120毫米。垂直壁结构通常使用内部横向壁作为该结构的承载壁。壁柱是C形轻钢构件。壁厚是根据所承受的载荷确定的,通常为0.84〜2 mm,壁柱的距离通常为400〜600 mm,壁柱的下端为底部槽形梁,其U形开口朝上,壁柱的上端是具有U形开口的朝下的顶槽梁,托梁固定在上槽梁的侧面。为了提高壁柱的稳定性,在壁柱的一般高度范围内有三个轻钢支架。这种壁结构布置方法可以有效地承受并可靠地传递竖向载荷,并且布置方便,但是壁结构不能承受水平载荷。为了抵抗水平风荷载和地震,在美国多层轻钢结构住宅系统中有两种方法,即轻钢剪力墙或带有交叉支撑的普通钢框架结构。一般将轻钢剪力墙布置在家庭墙壁上,在石膏板上用0.5 mm的镀锌薄钢板覆盖,然后固定在轻钢剪力墙柱上,形成类似于应力蒙皮结构的剪力墙。每层都有一个特殊的组件将上下剪力墙连接起来,以有效地传递水平剪力和作用在壁柱上的水平力所产生的拉力。在地震区,为保证结构安全,采用了带有交叉支撑的普通钢框架作为侧向抗力结构,形成了一个混合结构体系。轻钢承受垂直载荷,普通钢承受水平载荷。建筑保温和节能技术在美国轻钢住宅系统中,我们非常重视保温和节能技术。为了确保隔热效果,除了在墙的壁柱之间填充玻璃纤维外,在墙的外侧还贴有一层隔热材料。 ,有效地切断了穿过墙柱到外墙板的热桥,地板之间的网格填充有玻璃纤维,以减少通过地板的热传递,所有内壁墙之间的填充是玻璃纤维。减少房屋墙壁之间的热传递。建筑防火技术是轻钢结构最关键的问题之一就是防火技术的应用。防火石膏板固定在地板盖的墙壁和天花板的两侧。对于普通的防火墙和家庭墙壁,厚25.4毫米(1英寸)的石膏板要经过保护才能达到1小时的防火要求。另外,填充在墙柱和地板托梁之间的玻璃纤维在防止火灾和热传递方面也起着积极的作用。建筑隔音技术在轻钢结构中,美国的研发工作更加重视隔音处理。玻璃棉填充在内,外壁与地板格栅之间,可有效防止空气传播的声音部分。在美国的多层轻钢住宅建筑中,传播的撞击声的构造如下:对于分隔墙,使用两堵墙形成具有中间间隙的第二堵墙,而用于固定墙的石膏板则用于分隔墙。天花板小龙骨,具有弹性结构,带有小的切槽,可有效减少固体声音在地板之间的传递。 (3)澳大利亚冷弯薄壁轻钢结构住宅体系的结构特点:承重结构采用冷弯薄壁轻钢框架,高强度防腐钢卷板(屈服强度550Mpa,锌铝合金)合金涂层的厚度为270g / m2),钢的厚度为0.75mm,并根据设计要求通过专用的计算机辅助制造设备直接轧制成各种结构构件。垂直承重构件采用密堆积柱,最大柱中心距离为600mm。平面承重构件:屋顶由桁架网制成,网格尺寸为600X600mm,地板(地面)由桁架梁制成,最大中间距离为1200mm,门窗梁由小桁架梁制成。墙体围墙结构采用轻质高强度围墙材料或纤维水泥板。屋顶,地板,内墙和外墙均由防水和隔热材料制成。屋面系统使用防水玻璃纤维砖,防水卷材,隔热材料棉,纵梁,防火石膏板。施工特点:钢结构的生产采用计算机辅助制造技术。整个生产过程由计算机软件控制的专业设备完成,以确保组件制造的精度误差在半毫米以内,这是手动难以达到的。除基础施工外,其余均为干法施工安装。设计特点:冷弯薄壁轻钢结构系统是澳大利亚的一项成熟技术。设计中使用了特殊的CAD技术-轻钢结构施工设计软件,生成的设计文件可以直接输入到加工设备中进行自动处理。 3.亚洲国家的轻型钢结构:由于西欧发达国家的经济发展和亚洲国家的经济崛起,印度,日本,韩国等国家也在20世纪初开始研究和开发钢结构住宅世纪。日本钢结构建筑约占总量的50%,韩国钢结构建筑约占总量的20%,H型钢约占总量的50%至60%钢结构钢总量。日本钢铁建筑的历史约为100年。在日本的各种建筑结构中,钢结构建筑的数量最多,约占住宅建筑总面积的20%,其中大多数是低层独立房屋。对使用轻钢的低层小规模房屋进行了系统化,轻钢结构房屋占总数的2%5%〜28.%,主要生产企业为新日铁,丰田,积水,大和,三泽住房有限公司,其中新日铁的KC住房体系尤为突出。 KC结构系统强调将冷钢和结构板形成一体的墙板,以抵抗横向载荷,类似于钢筋混凝土结构中的剪力墙。每个楼板被搁置并安装在楼板的墙板上,并且楼板被每个楼板的楼板垂直隔开,并且垂直墙在结构上不能构成连续墙。因此,在技术上有必要通过穿过地板的拉出式地脚螺栓将整个上壁板和下壁板连接起来,同时,壁板和地板板通过剪切螺栓连接在一起。结构板一般使用OSB(定向刨花板),结构复合板,水泥纤维加压板等。这种板解决了原始纯木板在防火,防水和结构整体强度方面的缺陷。该替代产品解决了原始木板在防火,防水和结构整体强度方面的缺陷,从而改善了整个建筑系统的性能。防火采用具有高耐火性的板材,例如不燃水泥基结构的板材,耐火石膏板等作为基本材料。延长墙体的耐火时间,增强耐火性的完整性。隔热措施通过在复合外墙中添加反射层,可提高墙体对辐射热的反射效果,并大大降低辐射热对建筑物室内热环境的影响。经过试验比较和实践,节能效果明显,热量稳定性也有所提高。