1、多层轻钢结构住宅设计及施工中应注意的问题摘要：轻钢结构自重轻、抗震性能好、施工工期短、施工占地少等特点得到了社会越来越多的关注。虽然国内的轻钢结构的发展仍存在一定的不足，但相信随着轻钢结构建筑的不断发展，必将有更大、更广阔的应用前景。因此应以战略的眼光、时代的紧迫感和历史责任感努力促进轻钢结构的发展，造福于社会，造福于人民。 关键词：多层轻铜结构；框架体系；组合楼盖抗剪连接件 中图分类号：TU973+.15 文献标识码：A 文章编号： 1.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
2、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。2.多层钢结构住宅建设中的主要构件设计 2.1 柱 钢结构住宅一般为大开间，框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，所以应该
3、考虑强柱弱梁的要求，而目前广泛使用的焊接 H 型钢或 I 字热轧钢截面，强弱轴惯性矩之比 3l0，势必造成材料浪费。因此对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱采用双轴等强的钢管柱或方钢管混凝土柱是适宜的，对于方钢管混凝土柱，不仅截面受力合理，同时可以提高框架的侧向刚度，防火性能好，而且结构破坏时柱体不会迅速屈曲破坏。 2.2 楼盖 在多层轻钢房屋中，楼盖结构的选择至关重要，它除了将竖向荷载直接分配给墙柱外，更主要的作用是保证与抗侧力结构的空间协调作用；另外从抗震角度来看，还应采用相应的技术和构造措施减轻楼板自重。常用的楼盖结构有：压型钢板一现浇混凝土组合楼板、现浇钢筋混凝土板以及钢一
4、混凝土叠合板，而以第一种最为常用。目前，在多层轻钢房屋整体分析时，还普遍不考虑楼盖与钢梁的组合作用，即使设置抗剪键，也偏保守地假设钢结构承受全部荷载，这样不仅增加材料用量和结构自重，反而会造成强梁弱柱的不利情况。 2.3 楼面屋盖结构 楼面和屋盖必须有足够的强度，刚度和稳定性，同时应当尽量减少楼板厚度，增加室内净高。压型钢板混凝土组合楼盖是目前应用较为广泛的形式。它具有施工速度快，平面刚度大，增加房屋净高的优点。具体做法是在钢梁上铺设压型钢板，再现浇 100150mm 混凝土。在钢梁上焊接足够的剪力连接件，使钢梁与混凝土协同工作构成组合楼盖。这种做法耗钢量较大，且需防火处理。可以用预应力钢筋混
5、凝土薄板取代压型钢板。此外，预应力圆孔板、迭合板、组合扁梁也是常用形式。 2.4 支撑和剪力墙形式 多层框架钢结构体系的侧向刚度较弱，随着层数的增加，为了抵抗水平地震作用，减小层间错移，常在墙体内布置垂直支撑，为了方便门窗开洞，支撑形式可以灵活采用，如 X 型、单斜杆型、K 型、M 型、W 型、V 型和人型等。建议多采用偏心支撑，因其在地震作用下具有较好的延性和耗能性能。 剪力墙按其材料和结构的形式可分为钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土带缝剪力墙和钢板剪力墙等。钢筋混凝土剪力墙刚度较大，地震时易发生应力集中，导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。为避免这种现象，可采用带缝剪力墙。钢板剪力墙是以钢板做成
6、剪力墙结构，与钢框架组合，起到刚性构件的作用。 2.5 节点抗震 框架梁柱节点一般采用两种连接方法，根据“常用设计法” ，即翼缘连接承受全部弯矩，梁腹板只承受全部剪力的假定进行设计。震害表明，这种设计不能有效满足“强节点弱杆件”的抗震要求，在高烈度区隐患很大。改进框架节点设计，在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定，式中：为基于极限强度最小值的节点连接最大受弯承载力，全部由局部加大后的翼缘连接承担：为梁件的全塑性受弯承载力：为基于极限强度最小值的节点连接最大受剪承载力，仅由腹板的连接承担；为梁的净跨；为梁在重力荷载代表值作用下
7、按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。 3.设计及施工中易出现的问题 3.1 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。 3.1.1 支座的计算简图。对框架结构一般将支座设计为固端连接，实际工程中，钢筋混凝土结构很容易实现固端连接，但对于一般的钢结构就不一定，由于钢材的腐蚀在所难免，将钢柱锚人地基极不现实，通常是将钢柱通过锚栓连接到高出地面的混凝
8、土基础上，这样处理很难实现固端连接，因为施工中锚栓的安装误差、混凝土浇注和养护不好，基础不均匀沉降等都会使柱基节点难实现固接的。 3.1.2 压型钢板与混凝土组合楼盖的设计。根据规程要求，在组合楼盖中，当采用有痕、加劲肋或冲孔的压型钢板时，可以不设剪力连接钢筋，叠合面上的纵向剪力通过这些刻痕而传递。但是，在施工中由于钢板的不透水性和防腐层的存在，大大削弱了接触面的结合作用，而此处的混凝土由于局部的高水灰比导致强度下降；另一方面，鉴于组合楼板的优点之一是可以利用压型钢板在施工中做为永久模板利用，所以，压型钢板总是以模板来利用，做到一材两用。 3.2 施工易出现的问题及处理方法 3.2.1 构件节
9、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 69 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。 3.2.2 抗剪栓钉的施工。栓钉的施工应按“栓焊施工
10、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。 这些问题一旦出现，可采取补救的办法解决，对未焊透的栓钉，应打掉重新施焊电流，焊钉提升高度，施焊面打磨光洁平整，若有凹坑应用手工焊填足修平，施焊应在核定的时间内完成焊穿压型钢板使板上形成的孔直径大于挤出焊脚的焊接问题，是由于电流大过、焊接时间过长使钢板在焊钉挤压前
11、形成了较大的熔孔而产生，情况一旦发生，对组合板端部的锚栓产生不利影响，轻微的钢板滑移会在施工或以后的使用中引起不良后果，应注意检查，一旦发现及时补救，方法很简单，可在钢梁和压型钢板之间补焊(满焊)即可。 结语 轻钢结构在我国已进入快速发展期，多层房屋中使用轻钢结构将会广泛普及，新问题的不断出现，应注意研究、开发和经验总结，使建筑设计、结构设计、制作和安装技术在未来有较大的发展，使我国的轻钢结构技术赶上国外的先进水平。 参考文献： 1王乐辉，简述多层民用住宅轻钢结构设计，城市建设理论研究，2011 年第 13 期 2顾晓东，多层轻钢结构住宅设计及施工中应注意的问题，城市建设理论研究，2012 年第 14 期
