浅谈轻钢结构姓名:日期:目录 1. 前言2. 轻钢结构概念及适用范围3. 材料选择4. 轻钢结构的特点5. 蒙皮效应在轻钢结构中的应用6. 轻钢结构的塑性设计及腹板屈曲后强度7. 轻钢结构在我国的发展及遇到的问题前言轻钢结构建筑为工业及民用建筑的一种结构形式，可适用于大跨度工业厂房、仓储库房、体育馆场及装配式民用住宅等。
它具有造价低、工期快、质量优、造型新颖和各项使用功能齐全完善等优势，并符合我国现行的的规范和验收标准，每年可节约10亿元以上;适于在我国推广应用同是对传统建筑模式的变革，今后市场更广阔。
20世纪90年代以来，我国钢结构建筑的发展十分迅速，特别是轻钢结构的发展轻钢结构概念及适用范围所谓轻钢结构通常是指由下列钢材所构成的结构:?冷弯薄壁型钢结构;?热轧轻型钢结构;?焊接或高频焊接轻型钢结构;?轻型钢管结构;?板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。
原来轻钢结构主要用于荷载较小，跨度不大的建筑。
轻钢结构系新型建筑材料，它采用H型钢及薄壁冷弯C、Z型钢组合而构建房屋骨架，屋面和墙体采用彩色涂层压型钢板或夹芯彩板，并逐步取代传统的钢筋混凝土建筑。
它具有轻型美观、成本低、施工周期短、安全可靠等优点。
广泛应用于工业厂房、仓库、商业建筑、办公大楼、报刊岗亭及民宅等建筑物。
应用范围: 轻型钢结构是H型钢为承重主体附以C型、Z型檩条及柱间支撑连接件，通过螺栓或焊接等方式固定，屋面和墙面以彩色压型钢板围护而形成的新型建筑体系，，已大量应用于单层工业厂根据我国目前情况来看，这种结构由于其用度广、优势明显房、多层工业厂房、办公楼以及高层建筑中的非承重构件等。
对单层工业厂房而言，通常以H型钢，采用焊接连接作为梁柱，以C形或Z形轻钢板作檩条，屋盖系统或楼面系统用压型彩色钢板作面层，上面可浇混凝土，压型钢板既可作为钢筋，必要时也可以再配钢筋。
墙面围护也可采用单层或夹层压型钢板，夹层板内部可充填各种保温层。
轻型钢结构是H型钢为承重主体附以C型、Z型檩条及柱间支撑连接件，通过螺栓或焊接等方式固定，屋面和墙面以彩色压型钢板围护而形成的新型建筑体系，下列结构是否适合用轻钢结构是否为轻钢，可以根据结构承受荷载的大小，以及结构类型来定的:1、楼、屋面结构体系:如果是钢筋混凝土楼、屋面板，荷载较大不能用轻钢结构;2、吊车荷载:如果有较大吨位的吊车就不符合轻钢结构的要求;3、结构体系:建筑物为多层，或是比较高的单层结构也不宜按轻钢设计。
轻钢结构的材料选择材料选择和设计中的注意事项轻钢结构作为普通钢结构的衍生结构，其基本计算理论和后者基本相同。
这里着重强调几点:1、在用材上应优先采用“H”形钢，它受力合理，拼接方便，加工容易。
对于承重结构宜用Q235钢或低合金钢中的16Mn、15MnV或15MnV钢，但需注意Q235—A钢的含碳量不作为交货条件，可焊性无保证，故不宜用作焊接结构。
对于板厚大于25mm的梁翼缘与柱，现场焊接的梁柱节点不宜用Q235—B.F，应尽量选用Q235—B.F或Q235—B.b，对于特别重要结构宜选用Q235—C或Q235—D。
2、对厚度为17—40mm的Q235钢的设计指标比现行GBJ17—88《钢结构设计规范》中的规定值提高5Mpa(上海标准)，焊缝强度也作了相应调整。
3、考虑了技术进步因素，将主要受力构件的壁厚调小了，即在现行GBJ18—87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中的主要受力构件的壁厚不小于2mm调整为不小于1.5mm，框架梁柱构件不小于3mm。
4、在风荷载作用下，门式刚架的侧移按GBJ18—87《冷弯薄壁型钢结构技术规范》规定为柱顶高度的1,150。
但在这2个规程中均作了细化规定并作相应调整，但具体数值不尽相同。
设计者在使用时应予以注意。
5、在设计刚架、屋架和檩条等时，应考虑由风吸力作用所引起构件内力变化的不利影响，此时永久荷载分项系数取为1.0。
这一规定主要是考虑到当设计的刚架、屋架、檩条在屋面材料较轻的情况下，若受风吸力作用，构件内力将会变号，会出现拉杆变为压杆的情况。
在内力变号时永久荷载起减载作用，若仍将永久荷载分项系数取为1.2，则会造成结构可靠度的降低，导致不安全因素。
轻钢结构的特点轻型钢结构是H型钢为承重主体附以C型、Z型檩条及柱间支撑连接件，通过螺栓或焊接等方式固定，屋面和墙面以彩色压型钢板围护而形成的新型建筑体系，与传统建筑结构相比具有以下优越特性:轻型钢结构，经过了近几年的发展，已经形成一种固定的结构形式，形成自己的系列，采用这种结构具有以下明显的特点和优势:1、轻钢结构，从屋面、墙面、墙架、保温层和承重结构，形成完整的体系，具有高度的系列化和装配化，因此它可以象其它商品一样批量生产。
钢的自重不大，但强度却高得多，与其它建筑材料相比具有柔韧性大的特点。
2、工业化生产程度高:钢结构工业化生产程度最高，能成批大量生产，制造精确度高。
采用工厂化制造、工地安装的施工方法，可大大缩短工期，提高经济效益。
供货迅速、安装方便，可以比混凝土结构至少缩短一半工期。
如有完善的报价、设计系统和制作上的程序管理，短时间即可供货。
3、外形美观，内部空旷，比一般结构更符合使用要求。
厂房和库房内部可以实行任意分隔。
美观大方:轻钢结构的围护为彩色压型钢板，使用年限为三十年不褪色，不锈蚀。
由于彩涂板颜色的多样性，使得建筑物线条明朗，观感舒适，且比较容易造型。
4、重量轻，轻钢建筑主体结构的含钢量通常在25KG,80KG左右，是混凝土结构的1/8,1/10，是普通钢结构的 1/2,1/3，围护结构采用压型金属板，每平方米用钢量8,15kg，可大大降低基础的造价。
对地震区、地质条件差和运输不便的地区，其优越性更为明显。
5、轻钢结构造价相对较低，特别是对轻型厂房和多层住宅等类建筑，能取得较好的经济效果。
6、施工周期短:轻钢结构的最大优点是所有构件均可以由工厂制作现场拼接安装，对一般规模较小的工业厂房仅需45天至2个月，而若采用钢筋混凝土结构则需要8—12个月左右。
安装方便，施工速度快，不需大型起重设备，结构构件和围护结构在现场采用螺栓、自攻螺丝、拉铆钉连接，焊接工作量少，无湿作业，不受季节影响。
7、轻钢结构安装方便，拆除也容易，拆除部件可再利用。
重复利用:钢结构的主体骨架连接为高强螺栓连接，围护板为自攻钉连接，拆卸比较方便，一旦业主对所选厂址不满意或外界环境发生意想不到的变化，则整个建筑可在很短时间内拆迁，损失极小，只要拆掉螺栓把钢构件运到需要的地方，重新组合即可，而这是钢筋混凝土建筑所无法具备的8、增加有效使用面积:与混凝土结构相比，轻钢结构建筑结构柱面积减少，从而增加使用面积6~10%，在同样跨度时可减少建筑高度，并可在梁上开孔穿越管线等，故可在净空相同时降低建筑高度，从而降低工程造价。
9、施工进度快:轻钢结构施工速度约为混凝土结构施工速度的2~3倍，减少了工程施工周期，缩短了业主的还贷时间，发挥投资效益快。
10、安全可靠:钢材质地均匀，各向同性，弹性模量大，有良好的塑性和韧性。
为理想的弹性-塑性体，因此钢结构计算准确，可靠性强。
11、减少环境污染，符合环保要求:轻钢结构使施工方式发生了根本性转变，避免了钢筋混凝土结构施工所造成的环境污染和噪声污染，便于拆卸回收和重复使用，同时也解决了混凝土建筑物报废时，难以拆除和垃圾处理困难这一世界性难题。
12、建筑形式灵活多样:在梁高相同的情况下，轻钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%，从而使建筑布置更加灵活，同时轻钢结构由于在工厂加工，产品制作精度高，质量有保证;与混凝土结构现场施工相比，更易符合结构设计要求。
13、抗震性能好:由于主要承重构重构件为钢结构，其韧性和弹性较大，檩条的抗剪和抗扭作用以及柱、梁间的支撑，大大加强了整体结构的稳定性。
抗震、美观:我国是多地震国家，轻钢结构在屋面和围护结构施工中采用长向连续铺设、紧固件连接、强度高、韧性好、有弹性、抗震性能力优越，辅以彩色压型钢板的围护结构及保温、隔热、防水、装修于一体，色彩鲜艳，线条挺拔，不用二次装修14、综合经济效益好:施工周期短，可以提前投入使用，提前获取投资效益;采用色彩鲜艳的彩色压型钢板，改善了周边环境的动态感;建筑物本身的自重轻，可以节省投资，耐久性也较好。
根据目前我国的市场价格，轻钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结构，当厂房的跨度越大时，其优势更为明显，这也是竞争的一大优势。
15、有利于环保:轻钢结构与目前普遍使用的混凝土结构相比，一是可干式施工，节约用水，施工占地少，产生的噪音小、粉尘少;二是由于自重减轻，基础施工取土量少，对土地这一宝贵资源破坏小;三是大量减少混凝土和砖瓦的使用;四是建筑使用寿命到期，结构拆除产生的固体垃圾少，废钢资源回收价格高。
从目前来看，钢结构建筑是对城市环境影响最小的一种结构之一，在西方已被广泛采用，所以有“绿色建筑”之称。
16、适用范围广:适用于各类工业厂房、仓库、办公室、报刊岗亭等。
当然，轻型钢结构也有一些不足之处。
如耐火性、耐腐蚀性差等。
因此对有较高耐火性要求的钢结构建筑和一些酸洗车间等结构，用于钢结构防火和防腐蚀上的投入也相当大。
蒙皮效应在轻钢结构中的应用蒙皮效应是指在建筑物的表面覆盖材料(如屋面板和墙板)利用本身的刚度和强度对建筑物整体刚度的加强作用。
蒙皮效应的结构概念来自于飞机和轮船行业。
它是在纵横肋上蒙上金属薄板而形成的带肋薄壳结构，蒙皮与肋共同工作，蒙皮自身在其平面内具有很大的拉、压和剪切强度，且由于有肋的作用，蒙皮不会失稳。
蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻。
蒙皮效应工作原理是:围护板与檩条以及板与板之间通过不同的紧固件连接起来，形成了以檩条作为其肋的一系列隔板。
这种板在平面内具有相当大的刚度，类似于薄壁深梁中的腹板，檩条类似于薄壁深梁中的加劲肋，板的四周连接墙梁或檩条类似于薄壁深梁中的翼缘，可以用来传递板平面内的剪力，承受板平面内的各种荷载作用。
蒙皮效应在工程中只将其作为一种结构上的储备。
目前在满足一定条件的压型钢板以及轻型钢框架组成的轻钢住宅和门式刚架体系中存在着较大的蒙皮效应。
根据蒙皮效应的工作机理可以看出，并不是所有的结构和结构构造在设计时都可以考虑蒙皮效应，目前在满足一定条件的压型钢板以及轻型钢框架组成的轻钢住宅和门式刚架体系中存在着较大的蒙皮效应。
蒙皮效应使得各平面的刚架组合在一起，形成了具有空间刚度的和稳定的建筑，可取代或部分取代屋盖系统支撑间的纵向系杆，可减少屋面的横向水平支撑，有很好的经济效益;将山墙框架设计成全部简支的小排架，且不设柱间支撑，对于边墙，如果门窗开洞数量多，使蒙皮效应大大减弱，此时，可全部由柱间支撑抵抗纵向水平荷载;可省去檩条上翼缘拉条系统的设置，带来一定经济效益;在檐口较高、由刚架侧移控制设计时，可减小刚架侧移，从而减少用钢量。