輕型鋼結構主講人：楊斌精品資料參考資料冷彎薄壁型鋼結構技術規范GB50018－2002鋼結構設計規范GB50017－2003建筑結構荷載規范GB50009－2001鋼結構工程施工質量驗收規范GB50205－2001門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程CECS102：2002輕型鋼結構設計手冊中國建筑工業(gōngyè)出版社冷彎薄壁型鋼結構設計手冊中國建筑工業(gōngyè)出版社鋼結構穩定理論與設計陳驥編著科學出版社鋼結構設計張耀春主編高等教育出版社精品資料

第一章概述精品資料§1.1輕型鋼結構的特點和應用1-1.1結構特點輕型鋼結構建筑，是指以冷彎薄壁型鋼、輕型焊接和高頻(ɡāopín)焊接型鋼、薄鋼板、薄壁鋼管、輕型熱軋型鋼及以上各種構件拼接、焊接而成的組合構件等為主要受力構件并且大量采用輕質圍護結構的建筑。廠房、超市、綜合樓、倉庫、機庫、農貿市場、飲食、娛樂、體育設施、候車室等。指10層以下的住宅、總高度小于24m的公共建筑。冷彎薄壁型鋼系由鋼板或鋼帶經冷加工成型的。《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》規定鋼材壁厚不宜大于6mm。輕鋼結構(jiégòu)低層建筑結構：多層建筑結構：精品資料冷彎薄壁型鋼具有較好的截面特性，與熱軋型鋼相比較，在相同截面的情況下，回轉半徑可增大50％～60％，截面慣性矩和抵抗矩可增大0.5～3.0倍，因而能更合理地利用(lìyòng)材料的強度，較普通鋼結構節省材料30％左右。隨著鋼材材質及防腐涂料的改進，我國已能生產壁厚12.5mm或更厚的冷彎型鋼。輕型鋼結構特點：1.自重輕，約為磚混結構的1/30，基礎處理費用低；構件截面小，使用面積和空間利用(lìyòng)率高；2.制造和安裝標準化程度高，大大地縮短了建設周期；3.可多次拆裝，重復利用(lìyòng)，極大地減少了投資成本；4.布局靈活，可以靈活布置大開間、大跨度或大柱距的建筑平面；精品資料5.非承重墻體的設計靈活，便于布置室內分區和設置全部或局部敞開區；6.保溫、隔熱、隔聲性能好，輕型屋面板、墻板導熱系數小，隔熱效果可達同等厚度磚墻的15倍以上，隔聲效果可達30～40分貝；7.屋面及墻面采用輕質復合板或彩色壓型鋼板，整體性好，抗風、抗震能力強，輕巧、大方、色彩多樣；8.經濟指標較好，屋面采用輕質復合板或彩色壓型鋼板，屋蓋結構的用鋼量一般為8～15kg/m2，接近相同條件(tiáojiàn)下鋼筋混凝土屋蓋結構的用鋼量，減輕結構自重70％～80％，總的造價較低。總投資成本投資回報期輕型鋼結構投資少，見效快，具有廣闊的發展空間。輕鋼建筑綜合經濟效益(jīnɡjìxiàoyì)評價指標精品資料1-1.2結構形式與應用范圍輕型鋼結構的用途廣泛，主要用于：1.屋面構件屋面構件包括檁條和屋面板。檁條的形式有實腹式、空腹(kōngfù)式和桁架式。檁條跨度為6m時，一般用鋼量為（3～7）kg/m2，隨檁距大小和檁條跨度的不同而不同。實腹式檁條常采用槽鋼、角鋼、以及Z形和C形冷彎薄壁型鋼，一般優先采用冷彎薄壁型鋼檁條。當屋面荷載和檁條跨度較小時，也可采用角鋼和綴板焊接而成的空腹(kōngfù)式檁條，但增加施工工作量，采用較少。空腹(kōngfù)式檁條精品資料當屋面荷載和檁條跨度較大時，可采用桁架式檁條，但桁架式檁條制造較麻煩。2.屋架輕型鋼屋架按結構形式(xíngshì)可分為三角形屋架、三角拱屋架和梭形屋架。用鋼量較省，制造、運輸、安裝方便。三角形屋架廣泛應用于中、小型工業房屋，倉庫及輔助性建筑物中。其用鋼量與三角形角鋼屋架相近，能充分利用圓鋼和角鋼，便于拆裝和運輸。但節點構造復雜，特別是中間鉸處屋面處理復雜，整個結構的剛度較差。三角形屋架(wūjià)三角拱屋架桁架式檁條三角形屋架：三角拱屋架：精品資料上弦為角鋼、雙下弦為圓鋼的空間桁架，屬于小坡度的屋蓋結構體系，多采用無檁結構。梭形屋架具有截面重心低，空間剛度較好的特點，但節點構造復雜，制造較費工(fèiɡōnɡ)。3.門式剛架門式剛架結構建筑造型簡捷美觀，構件易標準化。門式剛架按結構體系分為實腹式和格構式。格構式剛架屬于普通鋼結構范疇，實腹式剛架多屬于輕型鋼結構范疇。(a)梭形屋架(wūjià)立面圖(b)梭形屋架平面圖梭形屋架梭形屋架：精品資料輕型門式剛架承重結構為單跨或多跨實腹式剛架、具有輕型屋蓋和輕型外墻、無橋式吊車或有起重量不大于20t的A1～A5工作級別橋式吊車或3t懸掛式起重機的結構。輕型門式剛架剛度較大、安裝方便(fāngbiàn)，當采用H型鋼時，制造工作更加簡化。單層輕型門式剛架承重結構的用鋼量為（10～30）kg/m2。輕型門式剛架獲得了廣泛應用，特別適合于設有較小起重量的多層工業廠房、超市、娛樂體育設施、車站候車室、碼頭等建筑。檁條屋面板剛架門式剛架精品資料4.墻架與龍骨輕質墻通常采用壓型鋼板、夾心板、石棉瓦、石膏板等輕質材料作為墻板，墻板單側或雙側掛在墻梁上。墻梁通常采用槽鋼、卷邊槽鋼和Z形鋼等截面型式。許多墻體和吊頂采用冷彎薄壁型鋼龍骨（又稱輕鋼龍骨），較熱軋型鋼制作的龍骨相比可節約鋼材30％左右。輕質墻可減輕結構自重、滿足各項使用要求、縮短施工周期(zhōuqī)、具有較好的技術經濟效益。5.輕型房屋輕鋼骨架住宅一般指6層以下房屋，特別是1～3層別墅式建筑。該類建筑可以采用輕鋼龍骨構件作墻的骨架，用桁架和維護材料形成骨架系統和屋蓋系統。精品資料精品資料精品資料精品資料輕型房屋的特點為：（1）由于采用輕型屋頂和墻體結構，用料省、自重輕，減少了運輸和吊裝費用，降低了基礎造價。（2）由于鋼材強度高，可建造開間、進深較大的房屋，由于所需構件的截面小，在相同建筑面積下的建筑空間利用率增加5％～7％。（3）抗震性能好且受損輕，且由于鋼材容易(róngyì)加工，災后修復容易(róngyì)。（4）除基礎外，工業化程度高，構件全部由專業工廠標準化生產，建筑質量容易(róngyì)保證；施工作業受天氣及季節影響較小，施工速度快、周期短。（5）改建和拆遷容易(róngyì)，材料的回收和再生利用率高。（6）防火能力差，易銹蝕。精品資料6.網架與網殼網架和網殼是桿件按一定(yīdìng)規律合理組成的空間網格結構，平板形的空間網格結構稱為網架，曲面形的空間網格結構稱為網殼。網架一般是雙層的，在某些情況下也可以做成三層的，而網殼分為單層和雙層。冷彎薄壁型鋼是網架與網殼的理想材料，較為常用的有冷彎薄壁圓鋼管、方（矩形）管以及冷彎卷邊槽鋼和冷彎卷邊Z形鋼。網架與網殼具有以下優點：（1）空間受力、傳力簡捷，整體剛度好，不需設置屋蓋支撐系統，減小屋蓋結構的支承點數。精品資料（2）可以利用小尺寸構件組成大型結構，能充分發揮材料的受力性能，以達到節約材料(cáiliào)的目的；構件和節點的形式及尺寸比較統一，便于工廠化制作。（3）造型美觀、新穎，能適應各種建筑平面而組合成不同的空間形體，以滿足建筑的美學要求。網架與網殼是大跨結構常用的屋架結構。關于此方面的專著較多，本課不再論述。輕型鋼結構還廣泛用于平臺、樓梯、容器、管道等以及由冷彎薄壁型鋼組合而成的受力蒙皮結構、貨架等多種新型結構型式。總之，輕型鋼結構相對于普通鋼結構而言，輕型鋼結構桿件截面較小、壁厚較薄。除具有普通鋼結構的特點外，還具有用料更省、自重更輕等優點。精品資料§1-2結構材料與連接的特點1-2.1結構材料用于承重的冷彎薄壁型鋼、輕型熱軋型鋼和鋼板，應采用現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700規定的Q235鋼和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591規定的Q345鋼。即鋼材(gāngcái)的力學性能指標和化學元素的含量與普通鋼結構所述完全相同。在冷彎薄壁型鋼結構的壓型鋼板設計中，如由剛度條件而非強度條件起控制作用時，也允許采用Q215牌號的鋼材(gāngcái)。用于承重結構的冷彎薄壁型鋼的帶鋼或鋼板，應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度、冷彎試驗和硫、磷的合格保證；對焊接結構尚應具有含碳量的合格保證。精品資料1-2.2連接的特點焊接連接螺栓連接緊固件連接1.焊接連接手工焊自動焊或半自動焊二氧化碳氣體保護焊電阻焊手工焊接用的焊條，應符合現行國家標準《碳鋼焊條》GB/T5117或《低合金鋼焊條》GB/T5118的規定(guīdìng)，選擇的焊條型號應與主體金屬力學性能相適應。自動焊接或半自動焊接用的焊絲和焊劑，應符合現行國家標準《熔化焊用鋼絲》GB/T14957的規定(guīdìng)，選擇的焊絲和焊劑應與主體金屬力學性能相適應。輕型(qīnɡxínɡ)鋼結構構件的連接常用的焊接方法精品資料二氧化碳氣體保護焊采用的焊絲，應符合現行國家標準《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》GB/T8110的規定。當不同種類的鋼相焊接時，宜采用低組配方案，即采用與低強度鋼材相適應的焊條或焊絲。2.螺栓連接普通螺栓應符合現行國家標準《六角頭(jiǎotóu)螺栓C級》GB/T5780的規定，其機械性能應符合現行國家標準《緊固件機械性能、螺栓、螺釘和螺柱》GB/T3089.1的規定。高強螺栓分為大六角頭(jiǎotóu)型和扭剪型兩種，高