内容提要轻型钢结构是国内外目前使用和开展速度最快的新式结构型式，广泛用于各类工业、公共和寓居修建，具有施工速度快、修建造形美观、用钢量少、造价低廉等优势。本文对国内外轻型钢结构的开展现状进行了回忆和总结，并对剖析、规划和使用中存在的首要疑问提出了建议。

　　另外，轻钢结构还可取代砖石或木结构，可回收，符合环保和可持续开展原则。可是作为一种科技含量高、技能新的使用，对规划和施工人员素质请求高，需求进行专门培训。加工和制造需树立专业出产线，先期投人大，结构的防腐、防火疑问也需求专门处理。

　　国内常用的轻钢结构承重系统包含：焊接门式钢架结构系统、冷弯薄壁型钢结构系统、多层结构结构系统、薄壁折皱拱壳屋面系统。对于无吊车的工业和民用修建，轻型钢结构的钢材用量通常为20~50kg/m2，首要取决于结构形式、跨度、柱距和活荷载的巨细。

　　预制装配式轻钢房子修建系统诞生于本世纪初，首要用于车库，选用钢波纹板屋面和墙面，20年代出现了定型化出产的厂房。二战期间轻钢房子修建迅速开展，多用于迅速建造战地飞机库，战后重建对工业厂房的很多需求，进一步刺激了轻钢房子的开展。40年代出现门式刚架结构，60年代开端很多使用彩色压型板，Z型檩条、保温墙板和屋面板。目前轻钢结构已成为发达国家的首要修建结构型式，例如，英国新建的非寓居类房子修建中，90%的单层和60%的多层房子都选用轻钢结构。

　　美国低层非寓居类房子修建也以轻钢房子为主，1995年单体面积15000m2以下的单、双层修建中金属房子占65%，新建总面积达3500万m2，首要用于各类厂房、商业修建、公共修建、农业修建等。美国轻钢结构系统的首要形式是门式刚架，在剖析、规划理论和方法及制造工艺上已经非常完善，并开发了多种专利产品，其专用规划软件可在短时间内完成规划、绘图、工程量统计及工程报价，在制造上也完成了高度标准化、工厂化出产。

　　尽管欧州修建商场衰退，但钢结构修建工程量却呈现逐年增加的势态，年工程量已超越700万t.中国大面积使用轻型钢结构从宝钢工程开端，引入了选用压型钢板围护结构、以热轧H型钢作为首要承重结构的新式工业厂房，80年代冶金修建研讨院等单位研讨、开发了轻钢修建成套技能，以及H型钢、檩条、墙梁、压型板、夹芯板、保温板等配套出产线。90年代国外的轻钢出产厂家将整套的结构系统推向国内商场，国内的轻钢出产厂家、规划单位也开端大面积推行使用轻钢结构。目前中国的钢产量已达1亿t，普通碳素钢质量可靠，价格平稳，供应足够，镀锌及彩色钢板功能优秀，在轻钢结构的规划、制造和装置方面已积累了成功的经验，各类焊接、冷成型、压型板等轻钢出产线上100条，已经制定了门式刚架轻型房子钢结构技能规程（CECS102：98）和相应的规划手册26，并开发了有些轻钢结构规划专业软件。国内使用最为广泛的轻钢结构是门式刚架系统修建和拱型波纹屋面，已建成的北京西郊机库和大连储备粮库单层门式刚架跨度已达72m，芜湖汽车零件公司的另一号厂房单体覆盖面积超越7.5万m2.此外轻钢住所已成为轻钢使用的另一个热点，国内外都在研讨和开发轻钢住所系统的成套技能。

　　轻型钢结构在国内的使用领域首要有：1、新技能开发区项目，特别是高新技能公司，为树立公司形象，多选用轻钢结构；2、仓储（粮棉库、车库、储备库），配送转运中心（工业、商业）；3、各类（小吨位吊车）轻型工业厂房；4、商场、展厅、体育馆、候车室、飞机库、摄影棚等大跨度公共修建；5、多层住所，多层工业厂房；6、学校、医院、工作、娱乐等多层公共修建；7、超市、零售、百货等商业修建；8、旧修建物改扩建、翻修、加层。

　　二、轻型钢结构系统及特色门式钢架轻型房子钢结构系统选用门式刚架为主承重结构，压型钢板围护结构，剖析规划和制造装置技能老练，使用广泛，已有多种定型成套系统。使用范围包含各类轻型工业厂房，体育场馆、娱乐场所、公共修建，仓库及储运设施，超市、零售和商业服务等，其合理跨度通常在18~36m之间。

　　门式刚架结构型式多样，可所以单脊、多脊，单跨、多跨、凹凸跨，或单坡、双坡、陡坡、缓坡、平坡、曲面屋面，跨内也可设单个或多个摇摆柱。构件多为工形截面，可选用等截面、变截面、加腋、实腹、空腹、格构梁柱构件。典型的结构系统首要由根底、主刚架、墙梁、檩条、屋面板、墙面板、抗风柱、屋面支持、柱间支持等组成。

　　门式刚架结构规划的首要依据为钢结构规划规范（GB17-88）、冷弯薄壁型钢结构技能规范（GB17-87）和门式刚架轻型房子钢结构技能规程（CECS102：98）。梁柱构件多选用焊接工形实腹截面，板厚通常在16mm以下，腹板高度较大，通过改变腹板高度完成变截面，可利用腹板的委曲后强度，按有用截面特性计算构件的强度和稳定性。梁柱构件形状简略，便于选用工厂化加工技能。

　　门式刚架结构的梁柱节点和斜梁的现场拼接节点常选用篼强度螺栓端板连接，可所以外伸式或平齐式，思考到平齐式端板连接刚度较小，鉴于半刚性连接在中国还没有合适的计算方法，建议选用外伸式端板连接，并且应有足够的端板厚度（20mm以上），以确保节点的刚度21，22门式刚架可所以刚接或铰接柱脚，有吊车厂房宜选用刚接柱脚。

　　檩条或墙梁选用C或Z形冷弯薄壁型钢镀锌檩条或黑檩条，檩（梁）距1.5~2.5m，多选用普通螺栓与主刚架连接，可选用简支或连续系统，檩条（墙梁）端部可加隅撑，既可提高檩条（墙梁）的承载力，加大檩条（墙梁）的跨度，也可加强横梁（立柱）的侧向稳定性。对风荷载较大地区的开敞（半开敞）式修建，也可加强横梁（立柱）的侧向稳定性。对风荷载较大地区的开敞（半开敞）式修建，应思考檩条及墙梁的负风压（反弯曲）工况计算=支持的安置原则与普钢厂房（屋架）类似，屋面和柱间支持常选用圆钢拉杆，有吊车厂房的下柱支持应按压杆规划。墙板、屋面板可选用单层或双层夹心板，复合或单层板加保温层，选用自攻螺栓或扣件连接。

　　多层房子钢结构系统多层轻塑房子钢结构系统选用焊接或热轧H型钢为首要承重结构结构、压型钢板组合楼盖、轻质围护结构和内隔断，必要时应设置支持提高侧向稳定性。欧美日等国二至八层工作、公共或寓居修建的首要结构形式为轻钢结构、压型钢板组合楼盖系统，用钢量在40~50kg/m2左右，首要选用热轧或焊接H型钢梁柱或方、圆管构件M.轻钢结构结构具有比钢筋混凝土施工速度快的优越性，并且选用组合楼盖可确保钢梁的全体稳定性，提篼梁的刚度和承载力，但施工和装置技能请求高，支持可能会对使用有必定影响。

　　多层轻型房子钢结构首要使用于住所，多层工业厂房，学校'、医院、工作、娱乐等公共修建，以及超市、零售、百货等商业修建，旧修建加层、改扩建等。柱距在6~ 12m之间，典型的多层轻型房子钢结构系统由根底、结构梁柱、墙梁、檩条、屋面板、墙面板、屋面支持、柱间支持、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成。承重结构按平面结构或空间结构规划，必要时安置柱间支持确保全体稳定性，减小侧向位移，楼层选用主次梁系统，压型钢板组合楼盖或预制板加现浇板叠合楼盖，不上人屋面可选用檩条和压型钢板，内墙为轻质隔断，外墙选用压型钢板或其它轻质墙体结构。目前国内的一些多层厂房开端选用上述结构，而多层住所系统的开展为多层轻型房子钢结构使用提供了巨大潜在商场。选用组合梁可完成提篼结构刚度，减小结构尺寸，增加修建使用空间。腹板开洞梁可为设备管道提供通行空间，但在孔洞周围要设加劲肋，提高抗剪才干。楼屋盖次梁选用圆形或六边形蜂窝梁，在不增加用钢量的前提下可使梁高增加70%，组合桁架可使跨度进一步加大。

　　多层轻型房子钢结构规划的依据为钢结构规划规范（GB17-88），中国工程修建标准化协会组织编制的轻型房子钢结构规划规程正在报批中，按空间刚架剖析规划，无柱间支持按有侧移结构规划，柱截面选用H形或箱形，梁为工形实腹梁，主梁和柱间刚接或铰接，主次梁间宜铰接；组合楼盖可选用压型钢板或预制板叠合楼盖。楼层梁宜按组合梁规划，栓钉等抗剪件的数量和巨细应按受力请求安置，如不思考组合作用，可按结构请求由置栓钉等抗剪件。选用蜂窝梁既能提篼截面利用率，也为设备管道提供通过空间，关于蜂窝梁的规划和计算，国内尚无明确规定，但有国内外试验研讨资料可供规划。柱间支持、墙面支持和屋面支持传递吊车纵向力及应按抗风、抗震和结构请求规划。新式压型钢板肋组合楼盖支承在梁的加宽下翼缘（Slimdek），梁肋之间可安置设备管道，梁板全体结构高度仅300mm，也改善了梁的防火功能，但需求解决梁的抗扭规划疑问。

　　冷弯薄壁型钢过去多用做屋面、隔断和围护结构的单体构件，如檩条、墙梁、山墙架，钢屋架、桁架等，只要少量作为结构构件在中、小跨门式刚架（无吊车），单、多层住所，别墅，货架等修建中推行使用。由于冷弯薄壁型钢结构系统多选用组合楼盖，轻质围护和隔断，现场施工干作业、全螺栓拼装，具有装置简便，搬运重量轻、仅需小型起重设备等优势，在低层住所方面具有很大的开展潜力。香港已建成多栋悉数选用高强镀锌冷弯薄壁型钢的四~六层住所，自重极轻、装置简便⑵。英国出产的镀锌冷弯薄壁型钢别墅，完全手工装置，施工仅需一星期，并在牛津建成的三层住所示范房中进行了保温、隔声、温湿度、耗能等修建物理功能的长时间观测，以证实它的优越性。冷弯薄壁型钢住所建造研讨已列入欧洲的重点研讨项目，并陆续开发了各类样品房，目前已进人批量化商业出产阶段。

　　钢板或镀锌钢板经冷压或冷弯而成，基本形状为C形、Z形和方（矩）管型，并可构成各种折皱和卷边、拼成I形或T形提高截面刚度和承载力。框（刚）架梁和柱可选用双C或四C槽钢组成I、T形截面。承重结构为平面结构，安置柱间支持确保全体稳定性，楼层选用主次梁系统，组合楼盖。不上人屋面选用檩条和压型钢板，内墙为轻质隔断，外墙选用轻质保温板。

　　冷弯薄壁型钢结构的规划依据为冷弯薄壁型钢结构技能规范（GB18-87），按平面或空间结构结构剖析，门式刚架多选用铰接柱脚，结构梁柱连接多为铰接或半刚接，次梁多为C型或Z型钢。

　　冷弯薄壁型钢在轻钢住所修建中使用在国内外开展很快，首要选用镀锌C型钢，并进行了各种荷载条件下的结构试验，通过建造样品房，对楼（屋）盖和墙板的振动与隔声、保温与结露等修建物理功能进行了综合测试。

　　薄壁钢板拱壳屋面结构系统大跨度金属折皱拱形屋面是90年代初从美国引入的一种新式修建结构形式，是一种选用彩色钢板现场滚压成型的屋面结构系统，具有无梁、无柱、无铆钉螺栓，施工速度快，用钢量省，集承重与围护结构于一体的优势，广泛用于厂房、仓储、商业、农业和机库建造，最大跨度可超越40m.在结构处理方面也还存在着彩色压型钢板耐久性、钢结构防火和节点连接方面的疑问。国外在公共修建中很多选用钢结构，使用外露弧形构件、蜂窝梁和钢管结构来体现修建艺术，大面积选用保温型玻璃围护结构加强修建物的通透性和天然采光率，符合节能和环保原则。

　　轻型钢结构由主、次结构，屋面、墙面维护结构等组合而，在修建结构处理、修建配件选用等方面目前大￥由各出产厂家自行处理，其工程质量往往难以确保。修建结构处理疑问，不仅牵扯修建使用功能，并且如果处理不妥，还会影响修建物的结构安全，曾经发生过柱间支持设置不妥，而导致结构在台风中倒塌的事故，应赶快组织编制通用的轻型钢结构标准图集，以规范轻型钢结构的结构处理。

　　在加工、制造和装置方面，除个别新建出产线外，大多数出产线工艺落后、加工精度低，施工单位良莠不齐，半路出家，缺少必要专用设备和技能培训，装置工期和质量都难以确保，工程事故时有发生，也无fe体现轻钢结构速度快的优势。欧洲国家已起动钢结构教育计划，面向高等教育和职业教育，组织了20多个国家的400多位钢结构专家进行编著，历时六载，目前已有40多个国家引入了这套教学资料。

　　轻钢结构的规划、制造和装置是专业性很强的技能工作，对从业人员的教育程度、专业水平和操作技能请求相当高，并非普通工人经过简略培训就能胜任，需求经过多年的工程实践和经验积累才干胜任。中国的钢结构施工与验收规范不仅对制造和装置工艺及质量控制做出了明确规定，并且严格规定了对焊接人员的考核和资格认证的请求。从事轻钢结构规划、制造和装置的人员和单位必须具备国家技能监督部门和资质认证组织颁发的资质证实，才干确保工程质量，防止工程事故。

　　减少轻钢结构规划、制造和装置的中间环节是提高工程质量，确保工期的重要措施，国外的轻钢公司为客户提供从工程可行性研讨到项目后期修理的全方位服务。轻钢结构工程涉及的部门很多，一个项目的管理效率直接影响着工程的质量和效益。

　　因此各部门间的信息交流、工艺配合和技能协调是确保项目质量的关键，应根据客户的请求提供轻钢结构的规划、规划、制造、装置和修理实行工程总承包一条龙服务，根据工程的实际情况合理配备人力和设备资源，合理调配资金投人和利益收人，实行项目统一管理，在确保质量和工期的前题下也可为公司带来最佳的经济效益。

　　四、国内轻型钢结构的研讨和开展趋势中国曾在70年代提倡过门式刚架钢结构，但受钢材束缚和传统规划理论束缚，并未得到推行。改革开放以后，深圳上海等地率先引入国外规划和制造的门式刚架轻型钢结构，发现其十分轻盈，比按我们传统的做法用钢量少得多，从而逐渐摈弃了钢结构贵的观念。

　　由于历史的原因，中国钢结构大多使用于重型冶金厂房、大跨度桥梁和大跨度公共修建，归口管理部门也由原冶金工业部负责。跟着钢结构，特别是轻钢结构在民用修建中的很多使用，作为主管的建造部也意识到必须规范修建钢结构商场和开展民用修建钢结构，1996年在中国修建金属结构协会下设立了修建钢结构委员会，鼓励和推进钢结构的使用，组织制定了轻钢结构规划规程，2000年又成立了建造部与冶金局的钢材使用协调组，以指导、协调工程中钢结构及钢材的使用。

　　中国钢产量已超越1亿吨，修建钢材供应足够。国家在政策方面鼓励修建行业积极选用钢结构。以推进修建商场的健康开展，缓解钢材积压，为冶金工业提供产品商场。在国外修建行业以成为钢材的首要消耗商场（20%近年来中国粮食和棉花大丰收，急需储藏空间，兴建钢结构仓库是一个有用途径。新建的高新技能出产公司，如现代化食品加工、轻纺、电子产品、制药和高科技农业项目，对出产工作环境请求高，基本上都倾向于选用轻钢结构。另外港口和海关仓库，铁路沿线的货运仓库，也逐步选用了轻型钢结构。

　　现在钢材供应足够，价格较低，轻钢结构已不再是造价比混凝土贵的结构型式。其用钢量通常在20~50kg/m2，综合造价已和混凝土结构持平，且多数情况下还低于传统的钢筋混凝土结构，并且有施工快、修建美观的竞争优势。越来越多的建造单位已开端认识到轻钢结构的优越性，逐渐成为工业修建首选结构型式，在多层民用修建也已得到了认同。

　　轻钢住所包含承重结构系统、施工和装置技能研讨、新式围护结构系统研讨、承重结构和围护结构的连接方法和相互作用研讨。

　　轻钢住所系统研讨的首要疑问是合理楼盖和墙板系统研讨使用。有用的连接方式应能体现于作业、施工速度快的优势，还要思考外墙和屋面保温隔声，内部装饰的方便与灵活等因素，需求开发新式墙体材料以及篼效、节能环保的新式装配式楼盖系统。多层轻型钢结构住所修建中，最常用的为混凝土预制板与现浇楼盖相结合的组合楼盖结构系统，由于工业修建通常无需精装饰，外露压型钢板不妨碍使用功能请求，公共修建可以通过吊顶和外包把压型钢板躲藏在内部，可是压型钢板作为住所修建的墙板和屋面板就不是一种合适的挑选。在平面安置上请求提供大开间，便于住户灵活分割，如何提高全体刚度，在不影响使用的前提下合理安置支持系统也是需求解决的疑问。

　　此外为推进中国轻钢住所系统的开展，开展构成专业化的轻型钢结构工程大型公司，完善硬件与软件，树立品牌轻钢房子系统，构成商品化和规模化，以占领商场。

　　轻钢结构屋面和墙面围护结构在风力作用下的全体稳定性，已成为人们日渐关注的技能难题。屋面板和檩条、墙板和墙梁相互作用剖析，以及构件全体稳定性剖析的实用规划方法、节点半刚性的理论与试验研讨，也是需求进一步关注的课题。

　　多层修建选用何种结构系统以确保结构全体刚度和抗震功能，如何思考空间全体作用，也是尚未完全解决的难题。

　　跟着轻钢结构使用的日益广泛，计算机辅佐规划技能发挥了越来越重的作用，国内许多单位和规划部门都开发了专用和通用的钢结构规划软件。这些软件具有三维建模、结构静动力剖析、非线性稳定剖析、构件的优化规划、典型节点结构等功能，有些还可主动生成结构平立面图和构件施工图、零件大样和材料表等。国外的软件公司也看好中国工程规划的潜在商场，大举推销各种汉化版的剖析和规划软件，各种软件都配有型钢截面库、节点结构库，能与AutoCad主动连接对施工图进行修改。

　　年目前的开展趋势是使软件的适用性更强、使用范围更广，以便剖析规划出更杂乱的结构型式。焊接和热轧钢结构、冷弯薄壁钢结构、组合结构的混合使用对规划软件提出了更高的请求。现代化钢结构制造加工厂开端选用计算机辅佐集成制造技能，新的规划软件应完成规划和制造一体化，软件开发应从修建结构规划领域扩展到工程的制造装置，开发人员不仅要熟悉钢结构的规划方法，也要精通制造装置的操作和运行，开发高效控制加工过程的软件。

　　五、结束语轻型钢结构在中国已进入了迅速开展时期，已在工业修建中得到了广泛的使用，轻钢住所已成为轻型钢结构使用的新领域和增长点，但与国外的开展水平相比，无论是在修建、结构规划，还是在制造装置技能方面，我们都有很大距离，需求对结构规划理论和规划方法进行深人研讨，需求对从业人员进行技能培训，需求开发新式围护结构和承重结构系统，使轻型钢结构真正成为综合经济效益高、具有竞争优势的结构系统。