多层轻钢结构房屋建筑的设计及施工技术分析

张晓文

【摘 要】随着我国可持续发展战略的进一步开展，在建筑材料中，传统的高能耗、低效率且对环境造成破坏的材料已经逐渐被低耗能、环保且高效的新型建材所替代，粘土砖建造的多层房屋建筑已经成为历史。作为可再生利用及高效的材料，钢材存在抗震性能好、自重轻、商品化和工厂化程度高、综合经济技术指标低以及施工速度快等特点，因此在高层建筑中得到逐渐应用。

【關键词】多层建筑；轻钢结构；设计；施工；

一、 轻钢结构住宅相比于传统住宅，有其突出的优点

1.轻钢结构配件制作工厂化和机械化程度高，商品 化程度高。

2.现场施工速度快，主要为干作业，有利于文明施工。

3.钢结构建筑是环保型的可持续 发展产品。

4.自重轻，抗震性能好。

5.综合经济指标不高于钢筋混凝土结构。

二、结构体系选型

1.冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件，可单独使用，也可组合使用，杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证，抗侧能力较差，一般只用于1～2层住宅或别墅。

2.框架的选择

现阶段，在多层钢结构房屋建筑中这种体系的应用相对较广，在纵横向位置都设置为钢框架，门窗的设置有一定的灵活性存在，能够对较大的开间进行提供，为用户二次设计提供便利，与各种生活需求相满足。钢框架与楼盖的组合作用进行考虑，在低多层住宅中应用时，通常能与抗侧要求相满足。由于现阶段框架结构大多数为H型钢，很难对弱轴方向柱梁连接的刚度进行保障，所以在设计施工时应进行合理操作。

3.框架支撑体系

对于加大风载或地震作用的区域，为了使体系的抗侧刚度得到提升，对轴交支撑或偏交支撑提升的效果较好，该体系属于多重抗侧体系，而且可以将梁柱节点及柱脚节点设计成半刚接、胶接形式，存在简单的施工构造，基础对轴力进行承受，存在较小的提醒，因此被人们所广泛接受。

4.框架剪力墙体系

在低多层住宅工程中，能够对传统的剪力墙体系进行应用，例如钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙。目前正在研发的一种较为理想的抗侧结构则是空腔结构板，作为一种新型的轻质板材，运用黄纸制成的具有众多等边空腔结构的板状基架，通过浸渍逐渐形成。该板材能够与钢框架实施可靠连接，从而产生新型剪力墙。

三、多层轻钢结构的设计

在多层轻钢结构房屋的设计中，主要结构体系一般有四种：冷弯薄壁型钢体系、框架结构体系，框架支撑体系和框架剪力墙结构体系。由于框架结构体系可提供较大空间、门窗设置灵活、受力简洁易形成纵横框架，并且框架可与楼盖组合共同抵抗水平荷载作用，因而，在多层轻钢结构中得到广泛应用。楼层可采用主次梁体系及压型钢板组合楼盖。在组合楼盖中，楼板与钢梁间要设置抗剪连接件，以提高结构整体刚度和承载能力，抗剪连接件有抗剪栓钉、抗剪槽钢和抗剪弯筋等，但常用抗剪栓钉，栓钉的大小和配置数量应根据规程计算确定，并要满足相应的构造要求；为保证钢板与混凝土结合面上能可靠传递梁内的纵向剪力，对无痕开口式压型钢板，根据计算设置剪力钢筋并要满足相应的构造要求。

四、设计及施工中易出现的问题

1.设计中的问题

多层轻钢结构的应用还处在起步阶段，相关技术规范、规程还在完善之中，设计、构造和施工仍存在着有待解决的问题，如多层轻钢结构承重结构体系、施工和安装技术、新型维护结构体系、承重与维护结构的连接方法和相互作用等方面的设计问题都在研究之中，其中在设计杆件节点和组合楼盖方面的出现的问题较普遍。

（1）支座的计算简图。通常对于框架结构的支座设计应为固端连接，在实际工程中，钢筋混凝土很容易有固端连接出现，而对于一般的钢结构则不太确定，由于腐蚀钢材的现象无法避免，在地基内对钢柱实施锚入的难度较大，一般采用锚栓将钢柱与高出地面的混凝土基础上进行连接，该处理方法很难达到固端连接的作用。由于在施工过程中，锚栓安装存在误差、混凝土浇筑及养护不当以及基础存在的不均匀沉降等都会导致柱基节点的固结无法实现。

（2）设计压型钢板和混凝土组合楼盖。与施工规程要求相结合，在组合楼盖中，在对痕、加劲肋或冲孔的压型钢板进行运用时，可无需对剪力连接钢筋进行设置，通过这些刻痕，叠合面上的纵向剪力会进行传递，但在施工过程中由于钢板具有不透水性及防腐层，使得接触面的结合作用得到大大削弱，而该位置的混凝土由于局部存在的高水灰比会使得强度出现下降。其次，与组合楼板的优点之一相结合，可以在施工中对压型钢板进行运用，使其发挥永久模板的作用。因此，压型钢板的运用总是采用模板，达到一材两用的效果。

2.施工易出现的问题及处理方法

（1）构件节点的施工，包括框架柱、主梁与连续次梁节点施工。根据设计意图，这些节点为刚性连接，如果设计时选用了焊接与高强螺栓连接的过渡间接连接节点，焊缝可在工厂进行，工地只进行螺栓连接，连接质量得到了保证。多层轻钢结构跨度不是很大（一般6―9米），出于经济的考虑往往采用直接焊接，即组合工字梁上下翼缘直接焊在H型钢或组合工字主梁上，腹板采用过渡板配以安装螺栓孔，由于下料误差、放线偏差等原因被焊母材间隙过大，冀缘焊缝质量很难得到保证，出现堆焊、虚焊、夹渣等焊接缺陷，致使次节点形不成刚接，严重影响结构的安全可靠，为此，要严格施工管理，保证各构件准确就位

（2）抗剪栓钉的施工。栓钉的施工应按“栓焊施工技术规定”来实施，正确选择焊接电流和焊接时间，调整栓钉伸出瓷环长度和栓钉的提升高度等，经严格检验后，可保证栓钉的焊接质量。如果操作上产生偏差一般会出现未焊透压型钢板或焊穿压型钢板使孔直径大于挤出的焊脚等焊接问题，这些问题都影响了栓钉、压型钢板和钢梁三者的有效熔合。应合理选择焊接参数，严格按操作规程施工，经试验、检验合格后再进行施焊。

一旦这些问题出现，应运用补救措施进行解决。应打掉未焊接的栓钉重新施焊电流，提升焊钉高度，确保施焊面应处于光洁平整状态。但存在凹坑时，应采用手工焊的方式进行填平。应在核定的时间对完成施焊，与压型钢板焊穿，使得构成的孔直径应超过挤出焊脚的焊接问题出现，其原因是由于电流过大、焊接时间过长导致在挤压钢板的焊钉之前会有较大的熔孔出现，一旦有该情况发生，会影响到组合板端部的锚栓，钢板的清微滑移会在后期施工及使用中产生不利影响，应通过仔细检查，当有上述问题出现时及时进行处理。通过在钢梁或压型钢板之间进行补焊的方式进行操作。

五、结语

在我国房屋建筑中，轻型结构处于快速发展阶段，在多层房屋中的应用相对较多，应通过研究、分析及经验总结，促使建筑和结构设计、制作及安装等技术都会有出现显著发展，使得我国轻钢结构技术与国际发展水平相接近。

参考文献：

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[2]熊清清； 张羽； 张小禄.基于美标的超高层钢结构梁腹板开洞补强设计[J]建筑技术开发.2015（05）.