冷弯薄壁建筑介绍

冷弯薄壁建筑介绍
随着现代人对住宅空间的多功能性和对房间的利用，以及房地产市场现状，决定了现今社会必须快速建造高品质的房屋才能解决全球性的房屋紧缺现象，这正是冷弯薄壁建筑出现的必要因素。

现对此种结构做出如下介绍：
特点：1、自重轻，基础费用和运输安装费用省；
2、骨架构件和维护结构材料及配件可工厂标准化生产，生产效率高，质量好；
3、房屋布置灵活，空间大；
4、具有良好的抗风和抗震性能；
5、现场施工简单，工期短，资金回收快，环保，材料利用率高；
6、设备管线布置灵活且封闭在墙板或楼板中；
7、装修可选用材料多；
一、结构特点：
1、低层冷弯薄壁型钢房屋结构体系
冷弯薄壁型钢结构作为承重体系应用于住宅建筑中，一般适用于3层以下的独立或联排住宅，墙体立柱间距一般为400~600mm，上、下导轨与楼面之间设有抗剪连接件。

冷弯薄壁型钢与同样面积的热轧型钢相比，可提高其截面力学特性指标（如惯性矩）。

这表明用冷弯薄壁型钢作承重骨架，用较少钢材可取得较大承载力。

构件强度高、自重轻，且截面尺寸小，有利抗震和增加房屋使用面积。

组合墙体是承担竖向荷载和水平荷载的主要构件，由冷弯薄壁型钢墙体骨架、外墙结构面板（OSB板、带肋钢板等）和内墙板（石膏板等）通过自攻螺钉连接而成。

墙体骨架由上、下导轨和立柱（卷边C兴截面）通过自攻螺钉连接而成，边立柱往往采用双柱，并在立柱下端设有抗拔锚栓连接件。

组合墙体构造
承担竖向荷载的冷弯薄壁构件设计方法已经比较成熟。

低层冷弯薄壁型钢结构横向荷载主要来源于建筑物外表面风压力的水平分量和水平地震作用。

在低层冷弯薄壁型钢住宅结构中，侧向力体系由屋面、楼面和墙体（剪力墙）组成，即整个房屋各组合体均参与横向荷载的传递。

住宅结构的横向荷载路径为：作用在外墙墙面上的风荷载与作用于整体房屋结构上的地震荷载通过屋面板和楼面板传给与荷载平行的墙体，最后由墙体传给基础。

2、低层冷弯薄壁型钢结构的技术问题
屈服强度345MPa以上、厚度2mm以下的高强薄钢板作为一种新材料，加工成型的冷弯薄壁型刚在中国已经生产和推广使用。

《冷弯薄壁型钢设计规范》仅适用于承重构件板材厚度2mm以下的结构设计尚无条纹可依。

2.1、结构抗震
水平地震作用效应的计算采用底部剪力法，参考“盒子”式结构的分析，在建筑结构的2个主方向分别计算水平荷载的作用。

一个主方向的水平荷载应由该方向抗剪墙体承担，可依据其抗剪刚度大小按比例分配，并应考虑门窗洞口对墙体抗剪刚度的削弱作用。

地震作用下抗剪组合墙体的水平侧向刚度由试验荷载确定，多遇地震作用下抗剪组合墙体的水平侧向弹性变形限值取为1/300层高。

2.2、结构抗风
低层冷弯薄壁型钢房屋结构对承重外墙，横向风荷载可按《建筑结构荷载规范》标准规定的风荷载取用；对承重内墙体，横向风荷载可取室内房间气压差，室内房间气压参照澳大利亚规范可取0.2kpa。

承重墙体的墙体面板、支撑和墙体立柱通过螺钉连接形成共同受力的组合体，墙体立柱不仅承受垂直于墙体传来的风荷载引起的弯矩，其受力形式为压弯构件，应按压弯构件的相关规定进行强度和变形验算。

二、冷弯薄壁型钢结构体系的主要材料构成
中国标准《碳素结构》ＧＢ７００—８８规定的Ｑ２３５钢和《低合金高强度结构钢》ＧＢ／Ｔ１５９１—９４规定的Ｑ３４５钢。

用于加工冷弯薄壁型钢的热镀锌钢板及钢带相当于中国标准《连续热镀锌薄钢板和钢带》ＧＢ／Ｔ２５１８的规定，双面镀锌层的重量：承重钢构件不小于１８５ｇ／ｍ２，非承重钢构件不小于１２５ｇ／ｍ２，处于恶劣环境的钢构件不小于１８５ｇ／ｍ２。

根据中国的标准ＧＢ２５１８－８８中规定，我国生产的镀锌钢板完全适用于欧美的规范。

镀锌钢板要冷压成型后便能应用于建筑构件，冷弯薄壁型钢龙骨的截面形状主要分两大类，也就是U型槽钢及Ｃ型龙骨。

槽钢及龙骨的宽度可以从６０ｍｍ－３０５ｍｍ不等，可以满足不同结构部位、不同荷载、不同构件的需要。

作为承重龙骨，镀锌钢板的厚度一般采用０．８９～２．５８ｍｍ。

２、冷弯薄壁型钢结构住宅中采用的板材
冷弯薄壁型钢龙骨结构体系中板材起着重要的维护及分隔作用。

结构性板材主要指外墙及屋面用板材和楼板用板材，在国外广泛应用的是防水防腐处理过的定刨花板（ＯＳＢ板、欧松板）、水泥木屑板、中密板（ＭＤＦ）、ＡＬＣ加气混凝土板、中、低密度水泥纤维板，这些板的厚度一般为９ｍｍ－１８ｍｍ。

目前，中国已有多家这种板的生产线。

另外，也可以采用防水夹板做结构性板材。

而内墙采用的板材是防火石膏板，厚度可采用９ｍｍ－１５ｍｍ厚。

厨房及卫生间的墙面可采用防水石膏板或其它防水、防火板材。

３、保温隔热、隔音材料
冷弯薄壁型钢结构的住宅所采用的保温隔热材料以玻纤棉、ＥＰＳ／ＸＰＳ板为主，目前国内主要的生产厂家均有按照美国的热阻值标准生产相应的产品，保温隔热材料热阻值通常采用Ｒ１３－Ｒ３０之间，墙体的隔音采用玻纤棉也能取得比较好的效果。

４、防水材料及屋面材料
冷弯薄壁型钢住宅的防水材料主要应用于外墙及屋面部位。

墙体采用单向透气透水的建筑纸（ｂｕｉｏｄｉｎｇｐａｐｅｒ）或其它优质防水卷材。

在美国民用住宅屋面采用最多的是多彩瓦（彩色沥青瓦），多彩瓦的保持期一般为１５－２５年。

由于这种瓦质轻、色彩多样、成本低、更换容易，且粘接防漏性能强，因此深受用户的偏爱。

由于多彩瓦具备以上特点，应用于坡度大及坡度变化复杂的屋面尤其方便。

冷弯薄壁型钢结构的住宅也同样可采用重瓦，如西班牙、日本瓦、罗马瓦、彩色水泥瓦、彩色金属瓦等。

三、冷弯薄壁型钢结构住宅的经济性探讨及它的优点
首先，对于承重结构体系采用镀锌轻钢龙骨就是一种很大的革新。

这种结构体系有着更好的抗震、防腐、防虫、环保和节能效果。

我们曾对一栋６００ｍ２的轻钢结构进行计算，用钢量仅为３３－３５ｋｇ／ｍ２，建成后的建筑物自重仅为７０－８０吨（含装修）。

由于建筑物的自重非常轻（相当于砖混结构的１／４－１／６自重），因此地基及基础的处理就简单，一般的基础是采用钢筋砼条形基础（只需构造配筋）。

对地耐力要求一般是在８－１０吨／ｍ２。

其次，这种体系房屋的另外一个突出的优点表现在它的施工安装上。

由于建筑材料大量采用成品及半成品，这种房屋的施工安装速度非常快，全部由工厂预制现场装配的房屋，包括所有的精装修及设备安装，整个建造过程大约只需要３个半月的时间，如工厂预制程度更高，仅需１个半月左右的时间就可完成全部工程。

其三，这种工程施工几乎全是干作业，施工现场非常干净，所采用的施工机械也比较简单，但机械化程度却较高，施工工序管理先进也是其主要优点之一。

实际工程见下图。

钢骨架与OSB板连接
电线管暗埋在墙板骨架中
冷弯薄壁结构安装过程中
由于这种房屋的施工特点，所占用的施工现场、建筑垃圾、建筑施工噪音等都减少到最低的程度，也可以称为是环保型建筑的典范。