摘要：随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，住宅建设持续空前发展。1996年以来，我国每年城市住宅竣工面积约9～11亿m2，乡镇住宅几十亿m2。住宅建设是人民生活的迫切需要，也是中国人奔小康的重要标志之一。然而，传统的小开间砖混住宅结构体系因材料和使用功能单一、能耗高、资源浪费大、抗震性能差、建设速度慢，越来越不适应现代社会的发展和人们生活质量日益提高的要求。因此，研究和推广造型优美、结构性能优良、使用方便舒适、施工快速便利、造价合理的住宅建筑体系，提高住宅建筑的科技水平，满足人民安居乐业的要求，具有重要的现实意义和应用价值。轻型钢结构在住宅建设中具有独特的优势。
关键词：轻钢住宅；结构体系；优点及基础
1轻钢住宅的优点
轻钢结构一般指承受相对较小的外加荷载，采用较小的构件截面尺寸，结构自重较轻的钢结构。轻钢住宅结构是以经济型材构件，包括冷弯型钢、热轧或焊接H型钢、T型钢、焊接或无缝钢管及其组合构件作为住宅承重骨架，以轻型墙体材料作为围护结构所构成。轻型墙体材料有压型钢板及其组合板材、PC板、蒸压轻质加气混凝土板(ALC板)及稻草板等重量轻、保温防火隔热性能好、防水效果佳的轻质材料。与传统的住宅结构相比，轻钢结构住宅具有许多优点:
(1)建筑空间布置灵活，能满足不同住户对住宅的多种功能要求。传统的住宅由于所用材料的限制，住宅开间小，居民入住装修时经常随意增减墙体(尤其是承重墙体)，既造成了浪费，又增加了房屋安全隐患。若采用钢筋混凝土框架结构，造价较高，施工周期较长，较大的柱子断面影响了住宅的室内布置。而轻钢结构住宅柱距、开间大，所有墙体均为非承重墙，可根据用户要求随意分隔和布置，保温、隔热性能好;在垂直方向可方便地布置跃层和错层体系，建筑造型可丰富多彩，也可简洁明快，深受住户欢迎。
(2)轻钢住宅轻质高强，抗震性能好，安全性高。轻钢结构采用轻质墙体和楼面材料，建筑自重轻，因此所受的地震作用小，结构构件断面尺寸小，既提高了住宅的使用面积率，又大大减小了地基、基础的受力。目前，建造18层以下的轻钢建筑，可以不打桩或少打桩，节约地基处理费用占建筑总费用的20%～30%。轻钢结构可以充分发挥钢材强度高、延性好、塑性变形能力强的特点，具有优良的抗震性能，提高了住宅的安全可靠性。
(3)可以实现住宅建设的工业化和产业化。轻钢结构在工厂制作，现场安装，易于工厂规模生产和标准化、系列化，降低建设成本。利用先进的计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)技术，能及时、全面满足用户对住宅的设计要求，效率高，报价快，造价低，供货迅速。
2发展轻钢结构住宅的基础
改革开放以来，通过上千万m2轻钢结构的建设，人们已经积累了大量成功的经验，值得借鉴。国家有关部门在总结经验、教训的基础上，颁布了《冷弯薄壁型钢技术规范》(GB50018)、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》和《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-95)等技术文件，即将颁布的《轻型房屋钢结构技术规程》作为国家推荐性标准，这些为轻钢结构的进一步推广奠定了一定的技术基础。国内已经开发出多个钢结构的CAD专用软件，如PKPM系列、3D3S和M&TSteel软件;国外著名的软件公司都针对中国设计规范推出了功能完备的设计软件，如STRAP、STAAD、SAP.x和ANSYS。
经过几年的锻炼，国内较大的设计院已能胜任民用钢结构的设计，一批年轻的工程师脱颖而出，吸收和消化国外轻钢结构的先进经验并用于实际工程中，创造了很好的社会和经济效益。高等院校的土木工程专业重新重视钢结构的科研和教学，结合钢结构技术开发和应用中的大量课题进行了卓有成效的科研工作，取得了一批成果，这有助于轻钢结构的发展。
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3轻钢住宅结构体系
多层轻钢住宅结构适宜采用空间框架(梁柱)结构，也可采用平面框架结构，但此时须加强各榀框架间的支撑和联系。框架体系的轻钢住宅自重轻，自振周期较长，对地震作用不敏感。由于其侧向刚度小，当结构高度或层高较大时，需设置侧向支撑形成支撑框架结构。侧向支撑可结合楼梯、电梯间布置，采用抗剪桁架或剪力墙，形成框架-抗剪桁架或框架-剪力墙结构，确保对结构水平位移的控制。框架柱一般采用热轧或高频焊接H型钢，双向受力框架柱或角柱也可用箱形截面;当柱子受力较小时，可采用轻型热轧型钢或冷弯薄壁型钢。
框架梁大都为轧制或焊接H型钢。当考虑混凝土楼板与钢梁共同工作时须按组合梁设计，可节约钢材，减小梁高，增大净空，降低造价。轻钢结构的框架节点一般做成刚性连接;在框架柱弱轴方向，结合支撑布置，可采用铰接。主、次梁连接一般采用铰接，采用高强螺栓连接。半刚性连接实际较难控制，可结合试验研究成果合理应用。
目前推荐使用以下4种形式:
(1)压型钢板-现浇钢筋混凝土组合楼板通过栓钉将压型钢板固定在钢梁上，可作永久性模板，也可考虑参与楼板的受力。现浇混凝土板若采用轻骨料混凝土，可大大降低自重。
(2)预制预应力薄板上叠合现浇层楼板将工业化预制的预应力混凝土薄板与钢梁连接，上浇混凝土板组成叠合板。这种叠合楼板同样无需模板，施工方便，且省去了压型钢板，可降低造价。最近，南京大地建设集团从法国PPB公司引进了预制预应力混凝土叠合板(梁)生产线，可满足轻钢住宅工程建设的需要。
(3)密排托架-现浇混凝土组合楼板楼面次梁采用密排托架替代，与混凝土楼板组合工作。各类设备管道可从托架空腹穿过，节约净空。
(4)轻骨料或加气混凝土楼板采用现浇或预制轻骨料或者加气混凝土的楼板可以大大减轻结构的自重，同时具有较好的使用功能，有条件的地区可采用。
4围护结构体系
为发挥轻钢结构的优势，围护墙体应采用轻质材料，以形成轻型结构体系，如自承重式的空心砌块、加气混凝土块、非自承重的压型钢板夹芯板、蒸压轻质加气混凝土板(ALC)、稻草板、玻璃纤维加强水泥外墙板以及玻璃幕墙等。墙梁优先选用冷弯薄壁槽钢、卷边槽钢、卷边Z型钢，通过螺栓与主体框架连接。对于轻钢住宅而言，卧室和书房宜选用隔声效果好的轻质墙体材料，做好转角和边沿缝隙的填充和密封。外墙板尤其应确保防水不出问题，并满足户主和建筑师对住宅外墙面的色彩和质感要求，上述轻质墙体材料经过精心施工，都能较好地满足要求。
5结语
通过对轻钢住宅结构系统地研究和工程试点表明，逐步开发和完善安全舒适、功能优越且成本低廉的轻钢住宅市场前景广阔，技术先进可行，将促进我国住宅建设的工业化、产业化和标准化，对降低成本、保护资源和耕地、加速轻质建材的推广运用和美化居住环境和城市人文景观有重大作用，值得大力推广应用。毋须讳言，轻钢住宅结构还有不少问题值得进一步研究和总结。该结构的抗震性能、施工技术、合理构造、经济技术分析和通用设计程序的开发等尚需完善;轻钢结构的防锈、防火技术及新型防火材料的研制和相应设计规程的制订还不能满足市场要求;提高轻钢住宅的性能价格比，降低成本仍是推广轻钢住宅发展的关键;轻钢结构设计、施工人员和制造安装单位技术力量的相对缺乏是制约其发展的重要因素。轻钢住宅体系是一个综合复杂的技术系统，除结构本身外，还涉及到墙体材料、屋面保温防水材料、橱卫设备和管线系统等其它配套体系。只有采用适合轻钢结构的配套体系，才能最充分地发挥轻钢住宅的优势，造福于民。
参考文献
[1]戴复东,朱伯龙,李鑫全.轻钢轻板住宅建筑体系———中国住宅发展方向.建筑学报,1998(12)
[2]李忠富.国外住宅科技状况与发展趋势.住宅科技,2000(3)
[3]王元清,石永久.多层轻钢房屋钢结构的设计与应用研究.建筑结构,1999(6)
论文作者:郝定宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：住宅论文; 轻钢论文; 结构论文; 型钢论文; 混凝土论文; 楼板论文; 钢结构论文; 《基层建设》2019年第13期论文;