摘要：目前国内外应用和发展速度最快的新型结构型式是轻型房屋钢结构，广泛用于工业和建筑中，具有施工速度快、建筑造形美、用钢量少、造价低等优点。本文对国内外轻型钢结构的发展进行了分析，并对解决轻钢结构分析、设计和应用中存在的主要问题提出了建议。
关键词：轻型钢结构；轻钢住宅；围护结构
1概述
随着以变截面门式刚架和彩色压型钢板为标志的新型钢结构体系的出现和应用，轻钢结构的概念发生了根本性变化。现代轻钢结构更加突出了 “轻”的特征，另外钢结构无粉尘的干施工工艺及可回收并重复利用的特点，非常符合环保及可持续发展的时代主题，因此轻钢结构在我国显示出非常广阔的应用前景。本文系统总结了门式刚架、多层房屋钢结构、冷弯薄壁型钢结构及金属拱型波纹屋盖结构等新型轻钢结构体系特点，并针对各类结构在分析、设计和应用中存在的主要问题提出了建议。
2 轻型房屋钢结构体系及特点
2.1门式刚架钢结构体系
门式刚架轻型房屋钢结构体系采用门式刚架作为主承重结构，压型钢板为围护结构，设计上一方面允许腹板局部失稳，并利用腹板的屈曲后强度，另一方面通过改变腹板的高度将刚架的梁柱做成变截面形式，以适应结构弯矩内力的分布规律，目前在我国门式刚架结构的设计、制作、安装技术已趋成熟。
2.2多层房屋钢结构体系。
多层房屋钢结构体系具有比钢筋混凝土结构施工劳动强度低、施工速度快的优越性，多数建筑主要采用轻型钢框架结构。目前国内的一些多层厂房及超市开始采用上述结构。而多层住宅钢结构体系的开发必将为多层轻型房屋钢结构的应用提供巨大的潜在市场。
2.3冷弯薄壁型钢结构体系
冷弯薄壁型钢主要由厚普通钢板或镀锌钢板经冷压或冷弯而成，基本形状为C形、Z形和方管，以提高截面刚度和承载力。而今在很多国家和地区采用冷弯薄壁型钢作为承重骨架的结构被越来越多地用到单、多层住宅，别墅建筑中，形成了冷弯薄壁型钢新型结构体系。冷弯薄壁型钢住宅建设研究已列入欧州重点研究项目，并陆续开发了各种样品房，目前已进入批量化商业生产阶段。
2.4金属拱型波纹屋盖结构体系
金属拱型波纹屋盖结构是一种用彩色钢板现场滚压成型的屋盖结构体系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从结构形式看，金属拱型波纹屋盖结构主要采用圆弧拱体系，有落地和非落地两种形式，且多为无窗封闭式屋盖。这种结构所要研究的主要问题是拱壳的整体稳定性和局部稳定性分析。由于这是一种薄壁拱壳结构，其内力分布状态和变形特征对缺陷极为敏感，工程实践表明，截面折皱虽然加强了局部稳定性，但对整体失稳影响很大，特别是受半跨雪载作用下的整体稳定问题更为突出。此外拱脚推力对下部结构也提出了更高的要求，拱形屋盖与下部结构的相互作用也对拱的稳定性有很大影响。总之，这种结构的设计和分析计算理论还有待进一步研究和完善。
3轻型房屋钢结构在我国应用存在的主要技术问题
除冷弯薄壁型钢结构体系外，上述的其它三类轻型房屋钢结构体系在我国均有越来越广泛的应用。在大规模的工程实践过程中，广大工程技术人员，遇到诸多技术问题亟待钢结构专业研究人员研究解决，主要表现在如下几个方面：①总体技术问题②门式刚架轻型房屋钢结构；③多层轻型房屋钢结构；④金属拱型波纹屋盖钢结构。
4国内轻型房屋钢结构的应用研究状况和发展趋势
4.1市场的正确指导与合理的产业布局
多年来我国钢材供应短缺，建筑钢结构一般只用于重型冶金厂房、大跨度桥梁和大跨度公共建筑，归口管理则由原冶金工业部负责。目前钢材市场供应充足，价格较低，多数情况下还低于传统的钢筋混凝土结另外轻钢结构还具有施工快、建筑美观的竞争优势，越来越多的建设单位已开始认识到轻钢结构的优越性。轻钢结构业已成为工业建筑首选结构型式，在多层民用建筑中也逐步得到认同。
4.2设计方法和理论研究的进一步完善
轻钢结构是近几年在国内刚发展起来的新型结构，相应的技术规范、规程的编制工作相对滞后，多数设计人员钢结构知识陈旧，缺乏相关培训，对轻钢结构设计理论和计算方法不熟悉，且受传统钢结构设计思想束缚，导致设计用钢量高于国外同类结构。另外我国轻钢结构的理论和试验研究尚不够深入，对诸多技术问题尚不能提出合理实用的解决方案，工程技术人员往往感到无所适从。
4.3新型材料的应用与建筑构造处理
国内主体结构的钢材仍以低强度钢为主，而且大截面的冷弯型钢市场供货较少；而国外主体结构的钢材多采用高强度钢，冷轧彩板、镀锌或镀铝锌钢板也采用高强钢材。目前设计人员力图通过建筑构造做法使钢结构表面不外露，从而降低或减少防火处理费用。在围护结构的应用方面，还存在着彩色压型钢板耐久性和屋面漏水等方面的问题。
4.4制作安装队伍的自动化与专业化
目前我国除为数不多企业有新建的代表先进工艺的生产线外，大多数钢结构企业的生产线工艺落后、加工精度低，施工单位技术水平良莠不齐，这使得安装工期和质量难以保证。减少轻钢结构设计、制作和安装的中间环节是提高工程质量，保证工期的重要举措。随着结构体系研究的逐步深入以及新型配套产品的研制开发，在不久的将来多层轻钢民用建筑体系，特别是轻钢住宅结构在我国的应用必将越来越广泛。
4.6设计软件研发与推广
目前国内已有好几家单位推出了商业化的钢结构设计软件，但在功能上都还存在这样或那样的欠缺。国外的软件公司非常看好我国钢结构工程设计的潜在市场，纷纷大举推销各种汉化版的专业设计软件。国外的设计软件在设计规范、钢材种类、型材库规格等方面都有要与我国实际情况适时接轨的问题。
5结束语
轻钢结构在我国已进入快速发展时期，门式刚架、金属拱型波纹屋盖结构已成为国内工业厂房、仓库首选的结构形式，多层轻钢住宅必将成为我国轻钢结构应用的新领域和增长点，但我国与国外先进水平相比都有很大差距。钢结构专业研究人员需加紧对钢结构设计理论和设计方法的深入系统研究，技术主管部门需加强对从业人员的专业技术培训及钢结构市场的管理力度。唯有如此才能使我国轻钢结构产业真正成为综合经济效益高、具有国际竞争力的新兴产业。
参考文献
[1]刘承宗，周志勇 .我国轻钢建筑及其发展问题探讨［J].工业建筑，2000，（4）
论文作者:贺君
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/15
标签：结构论文; 钢结构论文; 轻钢论文; 型钢论文; 体系论文; 薄壁论文; 多层论文; 《建筑学研究前沿》2018年第4期论文;