冷彎薄壁型鋼結構的設計思考

童公明

廈門尚匠住工建筑科技有限公司（361008）

冷彎薄壁型鋼結構的設計思考

童公明

廈門尚匠住工建筑科技有限公司（361008）

冷彎薄壁型鋼截面種類多、成型靈活，可以制作成多種特殊形狀的鋼材，受力性能好，能夠提高整體建筑結構的剛度和承載能力、施工簡單、安裝方便，縮短建筑施工周期，因此在高層建筑中廣泛應用。這里主要分析了冷彎薄壁型鋼結構設計原理、制作工藝、制作要點以及結構安裝流程，希望能提高冷彎薄壁型鋼結構設計水平和安裝水平。

冷彎薄壁型鋼；建筑建筑；制作工藝

0 引言

冷彎薄壁型鋼結構是一種新型的建筑結構，冷彎薄壁型鋼是由厚度為1.5~1.6 mm的鋼板或者帶鋼，經過冷加工成型，同一截面部分的厚度相同，截面各個角頂呈圓弧形。冷彎薄壁型鋼可以加工制成成屋架、鋼架、墻梁、網架等結構和構件，它能夠將墻體、樓蓋、屋頂等進行工業化生產，提高施工效率，國外美國、日本等國家應用比較廣泛。由于冷彎薄壁型鋼體系的結構與傳統的混凝土結構有一定的差異性，因此，需要加深對冷彎薄壁型鋼結構的認識和研究，進一步在建筑領域中進行推廣。

1 設計原理

冷彎薄壁型鋼結構是一種板結構體系，由屋蓋、樓蓋、墻體、基礎工程等結構構成，主要水平承重結構是樓蓋和屋蓋，主要豎向承重構件是墻體，墻體既是圍護結構也是承重結構。所以在設計的時候，要考慮到建筑結構的要求。冷彎薄壁型鋼結構建筑房間布局比較靈活，建筑平面多種多樣，所以建筑結構的傳力路線比較復雜，給冷彎薄壁型鋼結構的設計增加了難度。冷彎薄壁型鋼結構結構的承重力和水平荷載等方法與普通的鋼結構一樣，但是在計算軸心受壓、偏心受壓和受彎構件受到壓強、穩定性時，都只計算有效凈截面。而計算鋼結構時，受壓強度計算凈截面，穩定性則按照毛截面計算。按照水平荷載作用下，由于兩端橫墻的約束，分析結構受力情況時，將單元屋蓋和樓蓋結構看成是水平方向的梁支撐在兩端橫墻，其跨度則看成是兩端橫墻間距。兩端橫墻則看成豎向懸臂梁，鑲嵌在建筑結構基礎上。風荷載通過外墻分別傳力給建筑外墻的基礎、屋蓋，由于兩端有橫墻，所以屋蓋、樓蓋作為水平梁受到水平荷載后容易發生彎曲，又將荷載傳給橫墻，最后通過橫墻將這部分風荷載傳給橫墻基礎結構。其傳遞路徑為一部分風荷載經過縱墻、屋蓋、山墻、山墻基礎，然后到達地基基礎結構；另外一部分風荷載經過縱墻基礎,最后達到地基。在設計過程中，縱墻和橫墻的概念是相對的，如果將水平力改成垂直方向的作用力,則縱墻變成橫墻，橫墻變縱墻，橫墻在設計的時候，必須確保其有一定的剛度，橫墻上還留有一個洞口，洞口的水平橫截面積不能超過整個橫墻全截面面積的50%,單層房屋的橫墻長度不能比高度小；多層房屋橫墻的長度大于建筑總高度的一半。由于冷彎薄壁型鋼結構的受力情況比較復雜，為了確保設計質量，可以通過有限元方法對結構整體受力情況進行分析。

2 制作構件

2.1 工藝流程

放樣劃線→鋼梁、屋架等下料→機械、火工校正→螺絲釘連接成型→除銹、油漆→現場安裝→工程驗收。

2.2 制作要點

鋼結構的制作方式采用流水作業，板材、型鋼采取半自動切割或者全自動切割方式，由于鋼板和型材的長度有限，所以大部分構件都需要拼接，拼接前通過冷加工輥壓的方式調直調平，駁接部位需要補強處理。為了降低加工變形量，立柱、屋架的H鋼采用自動焊接方法，施焊的時候要注意焊接的順序和方向。構架加工過程中可能出現彎曲變形，所以還需要通過水壓機、矯直機對矯正；安裝現場則可以使用火工調校矯正。

3 結構安裝

3.1 預埋螺栓

冷彎薄壁型鋼結構在鋼筋綁扎好以后，準備澆筑混凝土前，預埋螺栓，防止鋼結構在澆筑混凝土時出現移位,從而導致結構安裝不準確的問題。一般預埋的螺栓有兩種，一種是主體螺栓，一般埋設在承重墻體的轉彎處或者門窗兩側；另外一種則是一般的螺栓，一般埋設在承重墻體部位，每隔12 cm埋設一根。預埋螺栓時，要仔細檢查螺栓的尺寸，確保螺栓位置預埋的正確性，普通螺栓的埋設深度大于15 cm，加強螺栓的埋設深度大于25 cm。螺栓埋設以后，還要在螺紋上進行防銹處理。

3.2 鋪設鋼梁

按照設計圖紙鋪設鋼梁，第一層鋼梁使用1.5U254，1.5C254型號，最后一層鋼梁使用1.2U254，1.2C254。U型鋼梁則放在C形鋼端頭，起到固定作用。在鋪設鋼梁的時候，首先應該鋪設槽鋼，為了提高鋼梁的承重力，往往采取縱橫交錯的鋪設方法，這種鋪設方法還需要在相交地方使用角鐵或者廢鋼鐵將其連接起來，才能使鋼梁形成一個整體。如果構件長度比較短的時候，可以使用非承重結構，比如U型鋼頂梁、底梁進行拼接。如果外墻部位的鋼梁和墻體在同一個方向,則應該鋪設雙梁。

3.3 鋪設木樓板

鋪設的樓板有兩種，一種是打企口，另外一種是沒有打企口的，但是通常來說打企口的鋪設效果比較好，沒有打企口的木樓板應該在板與板相交的地方打上橫撐，鋪設的樓板才牢靠。

3.4 安裝墻體

安裝墻體的時候，要先將墻下軌放到指定的地方，并在上面打上釘子，用水平尺找到墻體四周豎直地方，對其進行固定，防止墻體發生變形移位。墻體上下豎直范圍的偏差在±3 mm，墻體上軌帶線找平，平整度與左右偏差控制在±3 mm左右，墻與基礎部分連接如圖1所示。

圖1 墻與墻之間的連接方式有L形連接、T型連接、十字型連接

3.5 安裝樓梯

樓梯大致可以分成兩種:一種是用斜墻做支撐，另外一種是用斜梁作為支撐，這兩種又可以從側面看到臺階或者看不到臺階兩種情況。安裝樓梯的時候，首先用斜梁對準設計的孔洞，然后用螺絲固定，每一根龍骨上釘上3顆釘子，然后沿著上弦平行移動3 cm左右的彈跳斜線，找到第一個臺階頂端A的位置，測量出頂端到末端臺階的距離S，然后用S除以臺階數量，從而得到L，從A點向上斜測量L,找到每一個臺階頂點，用水平尺按照橫平豎直的方式去畫點，另外一側則在各個臺階上打上角鐵。先將掛梁放在角鐵上，一端與腳步線齊平，用鉗子將其夾住，同時調節水平線，用水平尺靠住以后用另外一個鉗子夾住，然后用釘子將其固定下來，每一邊用三個釘子固定。梁掛好以后，才可以封板，按照由下至上的方式封板，先封腳步板，然后踢面板，將踢面板放在腳踏板上面，上一個臺階壓一個。

3.6 安裝屋架

在安裝屋架之前，要先假設好三腳架，三腳架的平面一側向外與直角三角梁連接，連接的時候，從釘子背面直接打入并與直角梁連接在一起。直角三角梁的高度要比建筑主梁略低，大致1~2 cm，這樣便于直角梁的連接，架設主梁的時候要先固定好主脊，主脊的位置在正中心，并且與中立柱豎直，墻壁和梁可以用1.2L100 mm×100 mm×100 mm的角鐵連接起來，兩個屋架架設好以后，主屋架采可以按照尺寸一個一個的排列，將其連接起來。安裝好以后，再將安裝墻角的斜三腳架，并在斜三角梁上掛小直三角梁，直到全部安裝好屋架以后，還要按照設計圖紙對其進行檢驗，檢查屋架是否安裝正確,是否有移位或者銜接不好的現象，只有確定屋架安裝好以后，才能正式投入使用。

4 結語

冷彎薄壁型鋼結構施工簡單、快捷，可以工業化生產、安裝，未來在建筑將廣泛應用。但是當前我們國家的冷彎薄壁型鋼在建筑方面應用比較少，因此，必須加強對這方面的研究。文章分析了冷彎薄壁型鋼的設計原理、施工路程以及安裝要點，以期能夠提高冷彎薄壁型鋼施工水平，對未來冷彎薄壁型鋼建筑的發展具有一定的意義。

[1]關心勇.淺談冷彎薄壁型鋼建筑結構體系的設計應用問題[J].城市建設理論研究（電子版）,2014(22):5486.