浅谈冷弯薄壁轻钢住宅体系

　　摘要：主要阐述了冷弯薄壁轻钢体系的发展，介绍了冷弯薄壁轻钢体系的材料、结构组成、设计、加工、施工方法及其优势，此种结构体系符合我国可持续发展的要求，在我国低层住宅中应大力推广。

　　关键词：冷弯薄壁轻钢体系 钢结构 设计 施工

　　Abstract: This paper mainly expounds the cold bending of light steel thin-walled system development, introduces the cold bending light steel system of thin-walled structure, material, design, processing, construction method and its advantages, this structure system conforms to the requirement of sustainable development in our country, and in our country to be promoted in lower houses.

　　Keywords: cold bending light steel system thin-walled steel structure design and construction

　　一、冷弯薄壁轻钢体系在国内外的发展情况

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　　冷弯薄壁轻钢住宅体系最早是由木结构演变而来的，在一些发达国家，例如美国、加拿大、澳大利亚及欧洲一些国家，经过近百年的发展、应用及实践积累，已经成为以上各国低层住宅建筑的主要组成形式，并且都已经形成了自己独有的设计施工规范，如美国钢铁协会标准AISI、澳大利亚及新西兰联合发布实施的冷轧薄壁型钢结构规范AS/NZS4600、欧洲冷轧薄壁轻钢构件设计规范EuroCode3等。

　　长期以来国内的低层建筑体系一直维持在"砖瓦石"的时代。冷弯薄壁轻钢住宅体系在20世纪90年代传入我国，给我国的低层建筑体系带来一场革命。1996年我国钢产量达到1亿吨，国家政策对建筑钢结构的应用不再加以限制，借着这个大好时机，冷弯薄壁轻钢住宅建筑体系在中国迅速发展起来了。在最初的几年中，冷弯薄壁轻钢的设计一直沿用着美国、澳大利亚标准，其标准的区别不大。但国内没有自己的设计规范，一定程度上制约了冷弯薄壁轻钢住宅体系在中国的发展。中华人民共和国建设部在2004年发布了行业标准《低层轻型钢结构装配式住宅技术要求(送审稿)JG/TXXX-2004》，中国建筑标准设计研究院颁布了图集05J910-1《钢结构住宅》。技术要求及图集的颁布，给冷弯薄壁轻钢体系在中国的发展奠定了良好的基础。

　　二、冷弯薄壁轻钢住宅体系的介绍

　　2-1材料型号、材质

　　冷弯薄壁型钢主要由C型钢，U型钢，P（腹板长度小于翼缘长度的U型钢）型钢组成，这三种形状的钢材是此种体系中使用最为广泛的，主要用于结构的墙体和屋架等承重体系及屋内隔墙等围护体系。另外还有"Π"型（有/无卷边）钢材、"Z"型（有/无卷边）钢材、"L"型钢材以及异型钢材。"Π"型钢材可用于屋内天花吊顶和屋面檩条、"Z"型钢材可用于屋面檩条、"L"型钢材可用收边件。另外，体系中还设计了各种配套连构件，主要抗风连接件、异型收边件及抗拔连接件等。C型钢及U型钢的主要规格主要由89系列、102系列、152系列、202系列、254系列组成，厚度一般在0.8mm~2.2mm之间。

　　冷弯薄壁轻钢住宅体系所使用的材质也不尽相同。日本和加拿大多数采用屈服强度为290Mpa的高强度低合金钢材。澳大利亚采用屈服强度可到550Mpa高强度低合金钢，结构构件的厚度可以放宽到0.48mm。美国基本采用2种钢号： 33 KSI（屈服强度为228Mpa），及50 KSI（屈服强度为345Mpa）。我国与美国基本相同采用Q235钢材及Q345钢材。

　　钢材表面进行热镀锌处理，在化学反应周期上，锌的活跃性高于铁，遇到腐蚀情况发生时，镀锌层先参与化学反应，有效保护母材。镀锌层厚度的要求各国基本一样，一般是普通地区结构构件的镀锌层厚度为双面180g/m2，强腐蚀地区不小于270g/m2。由于结构外围护的包裹，其腐蚀速度相对比较慢，美国AISI的研究资料为平均每3年腐蚀0.1μm。加拿大CSSBI在1986-1989期间，对15栋位于不同气候条件下的住宅建筑的镀锌结构构件进行研究，结果表面镀锌层损失为第一年损失0.44g/m2，两年损失共0.71g/m2，三年损失共0.77g/m2。我国镀锌钢板一般规定镀锌层厚度为双面275g/m2，满足结构使用年限要求。

　　冷弯薄壁轻钢构件多采用自钻螺丝连接，故对其钢材牌号不作具体规定，目前国内多使用ST4.2及ST4.8自钻螺丝。

　　2-2住宅结构设计

　　冷弯薄壁轻钢住宅体系的设计软件在国内发展的比较缓慢，很长一段时间内，国内设计此类结构体系只能用手算、查表、计算机简单辅助运算来进行设计与计算，并且设计完成后，结构构件绘图量及构件统计量十分巨大。

　　相对于国内，国外此类设计软件发展的已经比较成熟了。笔者用过的HaysCAD冷弯薄壁轻钢结构设计软件就是一款很不错也比较成熟的设计软件。HaysCAD原是澳大利亚的一款设计软件，采用的标准为澳大利亚及新西兰联合发布实施的冷轧薄壁型钢结构规范AS/NZS4600，引进中国后，将软件内部设计参数更改为中国规范参数。HaysCAD采用人机交流对话框模式进行设计，极大的方便了设计师设计及修改，并且绘图及构件统计工作能在几分钟之内就可以完成。设计完成后，软件生成的数据可以直接传输到生产设备加工构件。

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