關于輕鋼結構特點分析和未來發展趨勢的研究

輕鋼結構體系建筑的發展可以說是順應了城市化急速發展和勞動技能明細協作化而出現的，作為體系建筑的本身必須具備后續發展的能力和突出的優點。我們平日里在建筑工地看到的臨時搭建的房屋稱之為臨時建筑，或者“活動房屋”。這類簡易建筑都是裝配式輕鋼結構，具有節約空間，可根據人們的需要臨時搭建、搬遷、拆裝等優點?，F如今，利用輕鋼結構搭建的臨時建筑在各個領域已經擴展使用。

一、裝配式輕鋼結構的使用

最早的時候是在四十年代初裝配式輕鋼結構建筑就已經開始使用，直到現在這類建筑結構在日常生活中得到更為廣泛的使用，它的發展速度也越來越快，建筑質量也越來越高。

第一棟裝配建筑就是在一九三三年由美國汽車制造商生產出來的，這種房子下面有輪子可以移動，最初只是流動工人，巡回的鉆探工，軍事和土建施工人員使用，五十年代出現了可以固定的裝配式建筑。

六十年代日本通過工廠把建筑部件預制加工使工人在省時省力的同時又有足夠的精力提高建筑部件的標準化和精確度，并通過大批生產來達到降低成本這一目的。日本在建造房屋這一塊不僅形成了一套科學體系還把部件的標準化與多樣化結合起來，從而使日本的裝配式輕鋼結構建筑發展較快。

我國的裝配式輕鋼結構建筑剛開始國家建委進行了部分試點。由于六十年代末技術力量不發達，產品質量較難保證。以至現在保留的大多還是用作臨時用房和工棚、倉庫等。自九十年代中期，隨著科學技術的發展，特別是電子計算機的普遍應用，裝配式輕鋼結構建筑又有了很大的發展。各種類型的裝配式輕鋼結構建筑不斷涌現，如部分發達地區的工業廠房，超級市場等。

二、裝配式輕鋼結構建筑的種類

板式結構：板式體系可以分縱向承重、橫向承重和混合承重。板式結構的建筑圍護、承重以及空間分隔都是按照一定的規格，一定的模數制成的定型框架在現場裝配而成。這種結構的建筑有它本身的優點也有相應的缺點。例如它的優點就是具有規格統一、構件類型少、簡單方便的特點，缺點是建筑物一旦建成后很難再改變，因為墻體都是承重的。

框架體系：框架體系的承重和圍護是由兩組不同的構件來分擔的，它的支撐功能由框架承擔，框架的空間則由非承重的板材封閉。這種體系的特點是受力明確，平面分隔靈活，節約地方，適應面比較廣。

三、裝配式輕鋼結構建筑的優點和特征

輕型門式剛架結構有自己固定的結構形式，采用這種結構建造的建筑物具有以下顯著的優點：一是從5個方面形成了一套完整的構造體系，分別是屋面、墻面、墻架、保溫層還有承重結構，它可以批量生產。二是輕鋼結構的建筑無論從安裝的角度還是從供貨方面都比混凝土結構的速度快，效率高。一般來說，從購買到安裝短時間都可以完成，節約時間，節省體力。三是空間大，可以根據需要設計安裝，可以任意分隔，這樣很大的滿足了一些廠房和庫房的需求。四是外形統一，美觀大方，輕型鋼結構重量是混凝土結構的1/8～1/10，是普通鋼結構的1/2～1/3，充分說明， 輕鋼結構的建筑重量很輕。五是輕鋼結構造價相對較低，輕型鋼結構的維護結構采用的是壓型金屬板，近幾年來，一些地震災區，還有一些地形地質條件不好運輸不便的地方都開始采用這種建筑物。六是結構構件可全部在工廠制作，工業化程度高，構件單元可根據運輸條件劃分，單元之間在現場用螺栓相連，安裝方便快捷，土建施工量少。七是輕鋼結構系統大量使用采光帶，利用自然光線體現環保這一理念。通風設備根據生產車間工藝要求，采用自然通風或機械通風。八是綜合來說，這類的建筑特點還有節水、節地、節材、節能環保的優點。

另外建筑的規模、線條、色彩和變化是輕鋼結構建筑的4個特征。一是建筑規模：輕鋼結構建筑有自己特別的建筑風格，其中比較突出的是一脊雙玻或帶女兒墻的大跨度輕鋼結構建筑，充分的體現了輕鋼結構建筑獨到恢弘的建筑規模。二是金屬壓型鋼板的線條：不同的材質賦予了建筑物不同的線條美感，輕鋼結構的建筑搭建方便，可根據不同的設計任意搭建出富有現代工業氣息的建筑物，輕鋼結構線條勻稱，屋面采光板具有采光的作用，節能環保。三是建筑色彩：輕鋼結構建筑使用多種色彩的金屬壓型鋼板，和傳統的建筑相比較大膽的采用了跳躍性色彩和冷色調，從視覺上給人美的享受。金屬壓型鋼板從兩個部分表現建筑色彩，一部分是屋面、墻面板的色彩表現，另一部分是收邊泛水等飾件的色彩表現。四是建筑變化：規模較小的建筑可以結合混凝土建筑的裝飾方法從而賦予建筑物更多的變化，使小規模的建筑物也有靈動變幻的一面。

輕鋼結構建筑之所以比混凝土建筑更容易被裝飾其使用的簡便易裝的材料是最大的特征，從而使輕鋼結構建筑可以有更大更多的發揮空間，和表現力！再來輕鋼結構建筑的裝飾物，既有使用功能，又有裝飾功能。舉例來說外天溝，它既有組織排水的功能，又是建筑屋檐重要的裝飾物。尤其是雨蓬處的兩個轉彎的落水管可作成優美的弧形變化，使之成為輕鋼結構建筑一道亮麗的風景線。其他如收邊、泛水等，都可以有很多種變化。

作為一名建筑師，應能很好的掌握輕鋼結構的這些特點，在設計中靈活運用。

四、輕型鋼結構的廣泛應用

第一，單層工業廠房。采用輕型鋼結構構建的廠房結構簡單輕巧，節約內部空間，外觀大方，輕型結構門式剛架建造大、中型廠房可設置1～3t的懸掛吊車，或起重量小于20t的中輕級工作制的單梁或橋式吊車。如由我院設計的新疆金風科技股份有限公司總裝車間懸掛吊車為32t，但是輕巧的外觀設計使整棟建筑并不顯得笨重、呆板。大玻璃窗使得車間內部通風采光均良好。

第二，單層庫房。由門式鋼架作成的庫房它的優點就是成本低、安裝快捷、簡單方便、完工速度快、外形美觀、庫內空間大，非常適用于倉庫和工廠的各種庫房。

第三，現代商業、文化娛樂設施和體育館。有些建筑物再建設的時候要求跨度大，視野要開闊，這時采用輕型門式剛架最合理，興建快，拆除改建都比較容易，造價低等，就像很多商業建筑如超級市場、貿易中心、農貿綜合市場以及各種名義的商業城都比較適用于這類建筑！

第四，多層工業廠房。受工藝條件的限制，大多具有以下特點：一是建筑復雜且不規則；二是荷載大，并伴有動力荷載，而且分布不均勻；三是層高變化大，不均勻；四是樓板開洞率高。這些都給結構設計帶來一定難度，而輕鋼結構充分體現“輕”這一特點，且抗震性能好，在多層工業廠房中發展和應用輕鋼結構會是未來一段時間里的發展趨勢。

第五，輕型鋼結構住宅。鋼結構住宅提倡“三節一環?！钡脑瓌t，即節能、節地、節材和優化環境提高住宅質量環保。在住宅建設中采用鋼結構承重，使住宅建設用材更加多樣化。鋼結構承重構件更適于系列化、標準化和工廠規模生產，材料產品的成本低、工期短。

第六，舊建筑的翻修改造與加層。原有建筑物上加層采用的都是輕鋼結構，方便簡易。有些建筑物的使用年限久了人們大多都會翻修與改造建筑物，使用輕鋼結構，如輕質隔墻和高級裝修的內外墻面，都或多或少的給人們帶來很多方便。

五、對發展我國輕型鋼結構提出的建議

第一，鋼鐵工業發達國家的重要技術政策就是重視鋼結構和擴大鋼結構的使用范圍。我國鋼產量居世界首位，擴大鋼結構的使用范圍，發展應用廣泛的輕型鋼結構已經是大勢所趨，普遍的使用輕型鋼結構可以加快我國經濟建設速度，促進建筑業的現代化，同時也可以為鋼材消費提供可觀的市場，促進經濟消費。我國每年建筑鋼結構的用鋼量與國外相比差距相當大，有人估計，我國每年建筑鋼結構其用鋼量大約80～100萬t，僅占鋼材年產量的1%。發達國家建筑鋼結構的用鋼量占鋼材產量的5%～10%。從整體上來看發展輕型鋼結構潛力更大。如果建設部門和冶金部門通力合作，進行鋼結構體系的研究開發，優先進行輕型鋼結構的推廣與應用，發展建筑鋼材，研究耐候性好、防火性能強、強度高的新鋼種，積極發展H型鋼，T型鋼、薄壁型鋼、閉合型鋼等經濟斷面型材，就可以很好的促進輕型鋼結構的發展。

第二，我國的鋼產量居世界首位，擁有著巨大的鋼結構市場，這就使一些像美國、英國、日本等這樣從事鋼結構生產的公司加強了對我國鋼結構市場的開發和占領。面對當前鋼結構行業的迅速發展，是一種機遇也是一種挑戰，我們吸取了國外一些公司的先進技術與設備，加強新的經營管理模式，可是這些國家的報價高，像我國這樣的中小業主不太容易接受。中國鋼結構市場的回旋余地很大，我國鋼結構企業，包括企業家、工程技術人員應通過實踐和努力，不斷提高研究開發能力，掌握國外先進技術，積極參與國內外市場競爭，開拓鋼結構市場，在競爭中求發展，我國鋼結構行業的全面發展指日可待。

第三，我國的輕型鋼結構設計與國外相比存在著一定的差距，因此為了縮短與當前國際先進水平的距離頒布實施的《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》(CECS102∶98)，為我國企業參與市場競爭提供了基礎條件，將推動我國輕型鋼結構的發展。根據國外的經驗，輕型鋼結構公司應實行銷售、設計、制作、安裝一體化服務，提高鋼結構加工的生產效率，降低成本，保證產品的可靠性，增強市場的競爭力。

第四，學習鋼結構設計、制作、安裝一系列的基礎知識也是至關重要的。發展輕型鋼結構的對人才的需求，員工素質的教育也是實施鋼結構教育計劃的一個重點。對于在校學習建筑的學生來講，加強基本知識的教育是相當必要的。同時，有關高等學校和鋼結構協會等行業組織，應不斷地舉辦各種類型的短期培訓班，對在職的鋼結構技術人員進行繼續教育。 當前，輕型鋼結構以其自身的優越性條件為以后鋼結構的發展創造了許多發展機會，它正在工程中得到越來越廣泛的應用，經濟的發展也為輕型鋼結構提供了發展機遇，但仍需科研和生產部門共同努力，不斷提高科研、設計、制作和安裝能力，使輕型鋼結構有較快的發展。

【作者單位：新疆生產建設兵團規劃勘測設計研究院建筑分院】