冷弯薄壁型钢结构住宅的设计原理及施工工艺流程.docx

第 31卷第5期2010年10月华 北 水 利 水 电 学 院 学 报Journal of North China Institute of W ater Conservancy and HydroelectricPowerVol131No15Oct12010文章编号 : 1002 - 5634 ( 2010) 05 - 0040 -04冷弯薄壁型钢结构住宅的设计原理及施工工艺流程勾朝伟,石宇,聂少锋(长安大学建筑工程学院 ,陕西 西安710061)摘要:冷弯薄壁型钢结构住宅具有绿色环保、轻质高强、加工简单、安装方便、工期短和造价低等优点.从冷 弯薄壁型钢结构住宅的设计原理、构件制作到结构安装,简明扼要地介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅的特点.关键词:冷弯薄壁型钢住宅;设计原理;施工流程;制作;安装中图分类号 : TU201. 1;TU606文献标志码 :A冷弯薄壁型钢结构作为一种新型建筑结构,在 美国、加拿大以及日本和澳大利亚等国家应用较多.近几年,随着引进项目的增多,这种结构也越来越受 到人们的关注和青睐.冷弯薄壁型钢住宅结构体系(如图 1所示)可视为由墙体、楼盖、屋盖及维护结构装配而成的工厂化产品,构件主要采用定型化的U形、C形两种截面形式,如图2、图3所示.U形截面一般套在C形截面的端头,如图4所示,用作顶 梁、底梁或边梁等非承重构件;C形截面一般用作梁 柱承重构件,有时也采用L形截面作为角钢连接件或过梁.构件的钢材采用Q235钢或Q345钢,厚度 一般在0.45～2.50mm范围内,但顶梁、底梁、边梁和承重构件的厚度一般不应不小于 0. 85mm,只有 非承重构件可采用最小厚度 0. 45 mm 的钢材.当有 可靠依据时,也可采用更小厚度的钢材.构件已经定 型化,无论设计还是制作与安装都是很方便的.另 外,冷弯薄壁型钢构件的截面形状合理,材料利用率 高,当采用低碳钢材时,用钢量在30kg/m2左右,用 钢量省.构件连接的紧固件包括螺钉、普通钉子、射钉、拉铆钉和螺栓等.受力构件常用螺钉(自钻自攻螺钉和自攻螺钉)连接如图4所示.自钻自攻螺钉用于厚0. 85mm以上的钢板的连接,自攻螺钉仅用于石膏板等结构板材或厚 0. 85 mm以下的钢板之间 的连接,常用的自钻自攻螺钉或自攻螺钉规格只有3～5种 (如 ST3. 5, ST4. 2, ST4. 8,其螺纹外径 d分别为 3. 53, 4. 22, 4. 80 mm ). 在结构的次要部位,可 采用射钉、拉铆钉等紧固件连接.楼盖或墙体通过锚 栓与砌体或混凝土基础连接,普通钉子用于构件与 木地梁的连接.收稿日期 : 2010 - 08 -10作者简介:勾朝伟(1986—),男,河南新乡人,硕士研究生,主要从事钢结构方面的研究.第 31卷第5期勾朝伟 ,等 : 冷弯薄壁型钢结构住宅的设计原理及施工工艺流程41图 4 螺钉尖头形式1设计原理冷弯薄壁型钢结构体系实际是一种板结构体 系,由屋盖、楼盖、墙体、地下室、基础(混凝土、砌 体)等结构组成,主要水平承重构件是屋盖和楼盖, 主要竖向承重构件是墙体. 墙体既是承重结构,又是 围护结构.因此墙体设计必须同时考虑结构与建筑 方面的要求.由于这种体系房间布局和大小灵活多 变,其建筑平面和剖面多种多样.因此,其结构传力 路线复杂,给结构的构造和设计带来了不便.竖向荷载传力路线是屋盖和楼盖→承重墙体→ 基础→地基;有时为了构筑大空间,需要采用墙、柱 承重体系,其荷载传力路线是:一部分是屋盖和楼盖→承重墙体→墙基础→地基;另一部分是屋盖和楼 盖→柱→柱基础→地基.在水平荷载作用下,由于两端横墙的约束,受力 分析时,可以把计算单元的屋盖或楼盖结构看作水 平方向的梁,支承于两端横墙,其跨度等于两端横墙 间的距离;同时,又把两端横墙看作竖立的悬臂梁, 嵌固于基础上,其跨度等于房屋的高度.而把纵墙看 作竖立着的柱子,一端简支于楼盖或基础,另一端简 支于屋盖或楼盖结构上. 这样,风荷载通过外墙分别 传给外墙基础和屋盖或楼盖水平梁,由于两端有横 墙存在,屋盖或楼盖作为水平梁受水平荷载后在水 平方向发生弯曲,又把这部分荷载传给横墙.最后通 过横墙在其本身平面内的变形,将这部分风荷载传 给横墙基础,如图5所示,其传递路线为一部分风荷 载→纵墙→屋盖结构→山墙→山墙基础→地基,另 一部分风荷载→纵墙基础→地基.图 5 纵墙与横墙的受力情况必须指出,上述纵墙与横墙的概念是相对的,若 将水平力改变成垂直于原来的方向作用,则原来的 纵墙就变成横墙,原来的横墙就变成纵墙.横墙必须 有足够的刚度,因此横墙中开有洞口时,洞口的水平 截面面积不超过横墙全截面面积的 50%;单层房屋的横墙长度,不宜小于其高度;多层房屋的横墙长 度,