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[摘要] 本文中轻钢为轻型钢结构；轻板为北美冷弯薄壁钢龙骨两侧安装上结构板材或饰面石膏板的“板肋结构体系”。下面就建成使用的洋山深水港一期工程指挥部职工宿舍楼、复兴西路住宅项目设计情况作一介绍。
[关键词] 轻钢、轻板、轻型钢结构、冷弯薄壁型钢 、高频焊接轻型H型钢
[abstract] this paper light steel for light steel structure; Light for a north American plate cold bending thin-walled steel keel structure on the installation on the sheet or facing plasterboard "board rib structure system". Here is the use of yangshan deep-water port, built the first period engineering battalion staff dormitory building, Renaissance west road residential project design in this paper.
[key words] light steel, light board, light steel structure, thin-walled steel, the cold bending light high frequency welding H steel
中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：
1、概述
基于市场的需要和中国国情的考虑，我司确定了低层钢结构住宅两种结构体系，一是轻钢框架系统，一是北美冷弯薄壁型钢结构体系，有时也混合使用。
2、洋山深水港一期工程指挥部管理区宿舍楼
2.1工程概况
洋山深水港一期工程指挥部管理区辅助用房建筑面积10105平方米，其中1号、2号宿舍建筑面积分别为1671平方米及1537平方米，1号、2号办公楼建筑面积分别为2399平方米及2622平方米，餐厅及多功能厅建筑面积1840平方米。1号、2号宿舍为地上二层，建筑檐口标高6.600m的钢结构住宅。
2.2轻钢结构体系
轻型钢结构住宅就其使用功能而言，对于梁、柱截面尺寸、建筑层高等方面的要求，都有别于公共建筑。洋山深水港一期工程指挥部管理区 1号、2号宿舍楼为轻钢住宅，地上二层，主结构采用轻型钢框架体系，柱截面采用薄壁方钢管，梁截面采用高频焊接轻型H型钢（见图1），楼板采用压型钢板上浇混凝土复合楼面，压型钢板作为永久性模板，计算中不考虑其承载力，另配受拉钢筋（见图2）。屋面及墙面围护结构采用“板肋结构体系”—轻板体系。这种□+H骨架体系技术源于日本，优点是截面稳定，造型美观，节点布置方便，缺点是钢材消耗量大。洋山深水港宿舍项目设计中，选用了□+H结构向冷弯薄壁型钢结构过渡体系，原因之一是考虑国内《低层冷弯薄壁型钢结构住宅》规程未出版；之二是考虑此工程为海岛建筑，一年当中4个月受台风影响；之三考虑采用框架结构的轻钢住宅自重轻、自振周期较长，对地震作用不敏感。
2.3钢结构节点设计
此工程柱脚形式采用外露整体式，框架柱采用了增加套管加强节点域厚度的构造来满足抗震构造要求，方管柱与梁连接采用带悬臂梁端连接方式，方管柱的水平加劲采用外连式，主梁与柱之间采用刚性连接，次梁与主梁之间采用铰接（见图3）。
2.4轻板围护体系
此工程墙面及屋面采用了 “板肋结构体系” —轻板体系，它是一种复合板块结构体系，不仅有着很强的抵抗地震和风等水平荷载以及建筑物自重等竖向荷载的作用，而且具有防腐、防虫、工厂化、施工速度快、环保及节能效果。
屋面围护系统采用了玻璃纤维瓦，这种瓦以其独特的质感与色彩，给人以全新的建筑风格，特别是屋面造型越复杂越能突显其风格。这种瓦采用玻璃纤维垫胎基制成，使其克服了普通柔性屋面材料易老化开裂以及刚性瓦易破碎的缺点；瓦的下表面有一层热熔自粘胶，遇热便可自动激活从而与下一层瓦牢固地粘在一起，保证了屋面的整体性，密不透水。而且其重量很轻，大大降低了屋面系统的自重，从而节约工程造价。
墙面围护系统采用了PVC挂板体系，这种挂板采用复合材料制成，抗水气，酸，碱；色彩稳定，不易退色；表面为双层复合，质地坚硬，易清洗；且其施工为干作业，只需用钉子固定，速度快且费用低。同时，其自重很轻，达到了节约工程造价的效果。
外墙做法（见图4）：（1）PVC挂板；
（2）单向透气透水建筑纸（building paper）;
（3）11.9 mm厚OSB定向刨花板;
（4）C150镀锌轻钢龙骨；
（5）100mm厚玻璃丝棉；
（6）隔气纸（vapor barriers）;
（7）防火纸面石膏板（耐火极限1小时）。
内墙做法（见图4）：（1）12 mm厚纸面石膏板；
（2）C100镀锌轻钢龙骨;
（3）50mm厚岩棉;
（4）12 mm纸面石膏板。
屋面做法（见图4）：（1）彩色沥青瓦；
（2）改性沥青胶;
（3）SBS防水层;
（4）11.9 mm厚OSB定向刨花板
（5）C150鍍锌轻钢龙骨；
（6）100mm厚玻璃丝棉；
（7）隔气纸（vapor barriers）;
（8）防火纸面石膏板（耐火极限1小时）。
檐口做法（见图5）：（1）成品PVC封檐板及吊顶板
（2）檐口龙骨
（3）钢结构屋面梁
2.5结构计算
本工程结构计算采用中国建筑科学研究院PKPM系列结构软件中的TAT-8模块，主钢构梁、柱采用空间杆系模型进行分析及强度设计，同时对结构抗力、抗震，整体与局部稳定验算，特别需注意的是对梁、柱节点的计算和分析，尤其是如何在不影响美观前提下，设置外连加劲环板能有效地传递梁端的负弯矩而使钢柱自身不发展失稳。
2.6防火设计
本工程耐火等级为二级，钢柱的耐火极限≥2.5小时,钢梁的耐火极限≥1.5小时,房间隔墙≥0.5小时,楼板≥1.0小时,屋顶承重构件≥0.5小时,采用了钢柱外包12mm厚的防火板,钢梁喷涂7mm厚薄型防火涂料措施，钢柱、钢梁等的耐火极限分别大于相应的2.5小时、1.5小时、0.5小时，全部满足规范要求。
3、复兴西路住宅
３.1工程概况
复兴西路住宅占地面积1243平方米，由A、B两幢住宅组成，总建筑面积969.9平方米。A、B两幢住宅建筑面积分别为565.5平方米和404.4平方米，建筑檐口标高为9.100m。A、B两幢住宅为地下一层、地上三层的轻型装配式钢结构住宅。
３.2轻钢结构体系
本工程地下为混凝土结构，地上结构选用了□+H结构与北美冷弯薄壁型轻钢楼面骨架及屋面、墙面“板肋结构体系”相结合体系，使得低层轻钢住宅向冷弯薄壁型钢结构体系过渡向前作了延伸，除卫生间及厨房楼板采用压型钢板上浇混凝土复合楼面（压型钢板作为永久性模板，计算中不考虑其承载力，另配受拉钢筋），其它楼面均采用冷弯薄壁型钢楼面骨架系统，构造及隔音做法见图6、7。
3.3輕钢结构节点设计
此工程柱脚形式采用外露整体式，箱形框架柱与梁连接采用带悬臂梁端连接方式，箱形柱的水平加劲采用内连式，柱与主梁之间采用刚性连接，次梁与主梁之间采用铰接。（见图8）
3.4轻板围护体系
此工程墙面及屋面采用了北美冷弯薄壁钢龙骨 “板肋结构体系”。
外墙做法（见图9）：（1） 0.5mm厚金属挂板；
（2） 单向透气透水建筑纸（building paper）;
（3） 11.9 mm厚OSB定向刨花板;
（4）C150镀锌轻钢龙骨；
（5）100mm厚玻璃丝棉；
（6）隔气纸（ vapor barriers）;
（7）防火纸面石膏板（耐火极限1小时）。
内墙做法（见图9）：（1）12 mm厚纸面石膏板；
（2）C100镀锌轻钢龙骨;
（3）50mm厚玻璃丝棉;
（4）12 mm纸面石膏板。
屋面做法（见图9）：（1） 金属扣合瓦（氟碳涂层）；
（2）单向透气透水建筑纸（building paper）;
（3）11.9 mm厚OSB定向刨花板
（4）C150镀锌轻钢龙骨；
（5）100mm厚玻璃丝棉；
（6）隔气纸（vapor barriers）;
（7）防火纸面石膏板（耐火极限1小时）
3.5轻钢骨架楼层
本工程楼面采用镀锌冷弯薄壁龙骨体系做成，在龙骨的上表面采用18mm的OSB板作为结构面板，以形成具有一定刚度的楼面体系，从而保证整个结构的整体性，同时也为楼面龙骨提供了充分的侧向支撑，而且便于楼面装修，但其最大缺点是容易产生颤动，影响居住适用性。这种楼面构造体系介于刚性楼面和柔性楼面之间，故同时按刚性楼面和柔性楼面进行分析。
3.6结构计算
本工程结构计算采用中国建筑科学研究院PKPM系列结构软件中的TAT-8进行分析计算，分析中同时考虑刚性楼板和柔性楼板，验算整幢楼结构构件的承载能力及刚度。
3.7防火设计
本工程耐火等级为二级。钢柱、梁外包ＧＦ硅酸钙(25mm、20mm厚)防火板，耐火时间分别为2.5小时、1.5小时, OSB定向刨花板上涂Ｂ６０－２防火涂料(0.5KG/M2), 耐火时间1.0小时,满足规范要求。
4、结束语
我国自1994年出现首幢钢结构住宅以来，近十年时间内高层钢结构建筑、非住宅类低层钢结构建筑已有很大进展，北美住宅类低层钢结构体系已引起各方面的关注和讨论，市场推广和学术研究活动频繁，各种各样的似是而非的问题得到澄清，人们在心理上也在逐步接受它。相信随着政策导向及国家规程、标准的出版，轻钢轻板低层钢结构体系一定会逐渐发展壮大并形成一个更大规模的新兴产业。
参考文献
[1]丁成章. 低层轻钢骨架住宅设计、制造与装配. 机械工业出版社
[2]潘红晓,刘承宗. ABC美式轻型钢结构住宅体系介绍. 上海钢结构.2005.3
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词] 轻钢、轻板、轻型钢结构、冷弯薄壁型钢 、高频焊接轻型H型钢
[abstract] this paper light steel for light steel structure; Light for a north American plate cold bending thin-walled steel keel structure on the installation on the sheet or facing plasterboard "board rib structure system". Here is the use of yangshan deep-water port, built the first period engineering battalion staff dormitory building, Renaissance west road residential project design in this paper.
[key words] light steel, light board, light steel structure, thin-walled steel, the cold bending light high frequency welding H steel
中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：
1、概述
基于市场的需要和中国国情的考虑，我司确定了低层钢结构住宅两种结构体系，一是轻钢框架系统，一是北美冷弯薄壁型钢结构体系，有时也混合使用。
2、洋山深水港一期工程指挥部管理区宿舍楼
2.1工程概况
洋山深水港一期工程指挥部管理区辅助用房建筑面积10105平方米，其中1号、2号宿舍建筑面积分别为1671平方米及1537平方米，1号、2号办公楼建筑面积分别为2399平方米及2622平方米，餐厅及多功能厅建筑面积1840平方米。1号、2号宿舍为地上二层，建筑檐口标高6.600m的钢结构住宅。
2.2轻钢结构体系
轻型钢结构住宅就其使用功能而言，对于梁、柱截面尺寸、建筑层高等方面的要求，都有别于公共建筑。洋山深水港一期工程指挥部管理区 1号、2号宿舍楼为轻钢住宅，地上二层，主结构采用轻型钢框架体系，柱截面采用薄壁方钢管，梁截面采用高频焊接轻型H型钢（见图1），楼板采用压型钢板上浇混凝土复合楼面，压型钢板作为永久性模板，计算中不考虑其承载力，另配受拉钢筋（见图2）。屋面及墙面围护结构采用“板肋结构体系”—轻板体系。这种□+H骨架体系技术源于日本，优点是截面稳定，造型美观，节点布置方便，缺点是钢材消耗量大。洋山深水港宿舍项目设计中，选用了□+H结构向冷弯薄壁型钢结构过渡体系，原因之一是考虑国内《低层冷弯薄壁型钢结构住宅》规程未出版；之二是考虑此工程为海岛建筑，一年当中4个月受台风影响；之三考虑采用框架结构的轻钢住宅自重轻、自振周期较长，对地震作用不敏感。
2.3钢结构节点设计
此工程柱脚形式采用外露整体式，框架柱采用了增加套管加强节点域厚度的构造来满足抗震构造要求，方管柱与梁连接采用带悬臂梁端连接方式，方管柱的水平加劲采用外连式，主梁与柱之间采用刚性连接，次梁与主梁之间采用铰接（见图3）。
2.4轻板围护体系
此工程墙面及屋面采用了 “板肋结构体系” —轻板体系，它是一种复合板块结构体系，不仅有着很强的抵抗地震和风等水平荷载以及建筑物自重等竖向荷载的作用，而且具有防腐、防虫、工厂化、施工速度快、环保及节能效果。
屋面围护系统采用了玻璃纤维瓦，这种瓦以其独特的质感与色彩，给人以全新的建筑风格，特别是屋面造型越复杂越能突显其风格。这种瓦采用玻璃纤维垫胎基制成，使其克服了普通柔性屋面材料易老化开裂以及刚性瓦易破碎的缺点；瓦的下表面有一层热熔自粘胶，遇热便可自动激活从而与下一层瓦牢固地粘在一起，保证了屋面的整体性，密不透水。而且其重量很轻，大大降低了屋面系统的自重，从而节约工程造价。
墙面围护系统采用了PVC挂板体系，这种挂板采用复合材料制成，抗水气，酸，碱；色彩稳定，不易退色；表面为双层复合，质地坚硬，易清洗；且其施工为干作业，只需用钉子固定，速度快且费用低。同时，其自重很轻，达到了节约工程造价的效果。
外墙做法（见图4）：（1）PVC挂板；
（2）单向透气透水建筑纸（building paper）;
（3）11.9 mm厚OSB定向刨花板;
（4）C150镀锌轻钢龙骨；
（5）100mm厚玻璃丝棉；
（6）隔气纸（vapor barriers）;
（7）防火纸面石膏板（耐火极限1小时）。
内墙做法（见图4）：（1）12 mm厚纸面石膏板；
（2）C100镀锌轻钢龙骨;
（3）50mm厚岩棉;
（4）12 mm纸面石膏板。
屋面做法（见图4）：（1）彩色沥青瓦；
（2）改性沥青胶;
（3）SBS防水层;
（4）11.9 mm厚OSB定向刨花板
（5）C150鍍锌轻钢龙骨；
（6）100mm厚玻璃丝棉；
（7）隔气纸（vapor barriers）;
（8）防火纸面石膏板（耐火极限1小时）。
檐口做法（见图5）：（1）成品PVC封檐板及吊顶板
（2）檐口龙骨
（3）钢结构屋面梁
2.5结构计算
本工程结构计算采用中国建筑科学研究院PKPM系列结构软件中的TAT-8模块，主钢构梁、柱采用空间杆系模型进行分析及强度设计，同时对结构抗力、抗震，整体与局部稳定验算，特别需注意的是对梁、柱节点的计算和分析，尤其是如何在不影响美观前提下，设置外连加劲环板能有效地传递梁端的负弯矩而使钢柱自身不发展失稳。
2.6防火设计
本工程耐火等级为二级，钢柱的耐火极限≥2.5小时,钢梁的耐火极限≥1.5小时,房间隔墙≥0.5小时,楼板≥1.0小时,屋顶承重构件≥0.5小时,采用了钢柱外包12mm厚的防火板,钢梁喷涂7mm厚薄型防火涂料措施，钢柱、钢梁等的耐火极限分别大于相应的2.5小时、1.5小时、0.5小时，全部满足规范要求。
3、复兴西路住宅
３.1工程概况
复兴西路住宅占地面积1243平方米，由A、B两幢住宅组成，总建筑面积969.9平方米。A、B两幢住宅建筑面积分别为565.5平方米和404.4平方米，建筑檐口标高为9.100m。A、B两幢住宅为地下一层、地上三层的轻型装配式钢结构住宅。
３.2轻钢结构体系
本工程地下为混凝土结构，地上结构选用了□+H结构与北美冷弯薄壁型轻钢楼面骨架及屋面、墙面“板肋结构体系”相结合体系，使得低层轻钢住宅向冷弯薄壁型钢结构体系过渡向前作了延伸，除卫生间及厨房楼板采用压型钢板上浇混凝土复合楼面（压型钢板作为永久性模板，计算中不考虑其承载力，另配受拉钢筋），其它楼面均采用冷弯薄壁型钢楼面骨架系统，构造及隔音做法见图6、7。
3.3輕钢结构节点设计
此工程柱脚形式采用外露整体式，箱形框架柱与梁连接采用带悬臂梁端连接方式，箱形柱的水平加劲采用内连式，柱与主梁之间采用刚性连接，次梁与主梁之间采用铰接。（见图8）
3.4轻板围护体系
此工程墙面及屋面采用了北美冷弯薄壁钢龙骨 “板肋结构体系”。
外墙做法（见图9）：（1） 0.5mm厚金属挂板；
（2） 单向透气透水建筑纸（building paper）;
（3） 11.9 mm厚OSB定向刨花板;
（4）C150镀锌轻钢龙骨；
（5）100mm厚玻璃丝棉；
（6）隔气纸（ vapor barriers）;
（7）防火纸面石膏板（耐火极限1小时）。
内墙做法（见图9）：（1）12 mm厚纸面石膏板；
（2）C100镀锌轻钢龙骨;
（3）50mm厚玻璃丝棉;
（4）12 mm纸面石膏板。
屋面做法（见图9）：（1） 金属扣合瓦（氟碳涂层）；
（2）单向透气透水建筑纸（building paper）;
（3）11.9 mm厚OSB定向刨花板
（4）C150镀锌轻钢龙骨；
（5）100mm厚玻璃丝棉；
（6）隔气纸（vapor barriers）;
（7）防火纸面石膏板（耐火极限1小时）
3.5轻钢骨架楼层
本工程楼面采用镀锌冷弯薄壁龙骨体系做成，在龙骨的上表面采用18mm的OSB板作为结构面板，以形成具有一定刚度的楼面体系，从而保证整个结构的整体性，同时也为楼面龙骨提供了充分的侧向支撑，而且便于楼面装修，但其最大缺点是容易产生颤动，影响居住适用性。这种楼面构造体系介于刚性楼面和柔性楼面之间，故同时按刚性楼面和柔性楼面进行分析。
3.6结构计算
本工程结构计算采用中国建筑科学研究院PKPM系列结构软件中的TAT-8进行分析计算，分析中同时考虑刚性楼板和柔性楼板，验算整幢楼结构构件的承载能力及刚度。
3.7防火设计
本工程耐火等级为二级。钢柱、梁外包ＧＦ硅酸钙(25mm、20mm厚)防火板，耐火时间分别为2.5小时、1.5小时, OSB定向刨花板上涂Ｂ６０－２防火涂料(0.5KG/M2), 耐火时间1.0小时,满足规范要求。
4、结束语
我国自1994年出现首幢钢结构住宅以来，近十年时间内高层钢结构建筑、非住宅类低层钢结构建筑已有很大进展，北美住宅类低层钢结构体系已引起各方面的关注和讨论，市场推广和学术研究活动频繁，各种各样的似是而非的问题得到澄清，人们在心理上也在逐步接受它。相信随着政策导向及国家规程、标准的出版，轻钢轻板低层钢结构体系一定会逐渐发展壮大并形成一个更大规模的新兴产业。
参考文献
[1]丁成章. 低层轻钢骨架住宅设计、制造与装配. 机械工业出版社
[2]潘红晓,刘承宗. ABC美式轻型钢结构住宅体系介绍. 上海钢结构.2005.3
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。