轻钢结构别墅

轻钢构造别墅

传统建筑材料，施工方案已经开场落伍。一种改善人类社会居住环境，实现住宅产业工

业化轻钢构造别墅代替传统房屋。轻钢构造别墅不仅可代替传统住宅构造模式，还可完全使

用工业化生产建材，以钢代木、钢代砖、钢代混凝土环保节能型住宅。轻钢构造别墅成为改

善人类社会居住环境最正确产品。

建造轻钢构造别墅对施工单位说，除了施工省时省力，也有很多优点和方便之处。建造

轻钢构造别墅不需要二次找平，只要构造完成后可随时布线穿管。无梁无柱，增大可利用空

间，大大简化装修流程，同时材料、用工本钱可节约很多。生产建造轻钢构造别墅主要有四

大构造：轻型钢架构造、墙体构造、楼板构造和屋面构造。钢架构造具有强度高、抗震性能

好、组装施工简单快捷等特点；墙体构造分很多品种，根据气候和地区选择不同墙板能为室

内保温或降热带来很大作用；屋面构造采取墙体板材原理设计，到达保温、隔热、隔声、防

水、防潮性能；楼板构造重量轻，隔音效果好，安装简便。轻钢构造别墅不用一个多月就能

完成房屋主体建筑，轻钢构造别墅建造防止了繁琐施工工序，减轻工人劳动强度及完成大局

部墙外装饰盒室内装饰。

轻钢构造别墅节约能源，清洁环保，建造轻钢构造别墅综合本钱较低，许多人看价格容

易误解轻钢构造别墅质量。应该转变观念，大力支持应用轻钢构造别墅，让更多人了解。

1、轻钢构造别墅建筑过程

建房施工过程中，将轻型钢架焊接固定在地基上，然后，用普通锯条在板材上把门窗开好，

再把各种板材依次镶嵌在钢架上，进展胶合固定，一幢建筑面积600多平方米三层中型别墅，

只需要12个工人，用不到一个月时间就可完成房屋主体建筑，并且完成大局部外墙装饰和

室内装饰。建造施工只需要普通建筑施工工期六分之一，并且在整个施工建造过程中，由于

建筑材料集合利用，加上材质轻，简化了烦琐施工工序，不必使用大型施工机械，大大减轻

了工人劳动强度。

2、轻钢构造别墅部件

生产建造房屋所用主要部品部件，有4大构造：轻型钢架构造、墙体构造、楼板构造和屋面

构造。

轻型钢架构造：在工厂加工后，在现场组装，具有强度高、抗震性能好、组装施工简单快捷

等特点。采用高效防腐剂对钢构件外表进展防锈处理，保证了钢构件经久耐用。由于钢架构

造包裹在保温墙体内，不会产生热桥。用钢量少，重量轻，每平方米用钢20到30公斤，用

钢量只有普通钢架构造房屋60%左右，节省用钢量至少1/3。

墙体构造：有外墙板、内墙板、隔墙板、保温砌块4类品种。可根据不同地区气候温度，组

合成不同墙体。 寒冷地区组合成既保温由隔热复合墙体，保证室内热量不被墙体吸收或渗

漏，节能效果到达80%，也就是说，只需要普通建筑1/5能源消耗就可到达室内保温需求。

在炎热地区那么采用具有中空对流作用外墙板组合成复合墙体，太阳辐射热被墙体内流动空

气带走，从而可以保持室内舒适凉爽。

屋面构造：同样采取墙体板材原理设计，具有高标准保温、隔热、隔声、防水、防潮性能，

还可以根据房屋设计随意造型。

楼板构造：重量轻，强度高，独有密闭微孔构造和空气隔音层，使隔声效果到达41分贝，

而且安装简便，承载力每平方米超过200公斤，远远超过普通楼板每平方米承载力150公斤

国家标准。

3、轻钢构造别墅主要性能

环保性：钢材及大局部材料可再生利用，符合生态建筑要求。节能性能好〔保温、隔热、隔

音〕先进技术使耗能仅相当于传统住宅体系40%，大大减少耗能费用。

防腐、防虫：采用镀锌钢材，无原生木材，既防腐又免受虫蛀蚁蚀。

耐火、耐久性：所有材料均为不可燃，同时考虑防火构造，到达国家防火标准。

抗震、防风性：自重轻，抗震性能好，设计时充分考虑风荷载和雪荷载，可抵御暴风暴雪

轻钢别墅

简介

轻钢别墅，又被称为轻钢构造房屋，其主要材料是由热镀锌钢带经冷轧技术合成轻钢龙

骨，经过准确计算加上辅件支持与结合，起到合理承载力，以取代传统房屋。

特殊性能

一、轻钢别墅相比于传统住宅，有其突出优点：

〔1〕轻钢别墅轻钢构造配件制作工厂化和机械化程度高，商品化程度高。

〔2〕轻钢别墅现场施工速度快，不会影响到附近居民有利于文明施工。

〔3〕轻钢别墅钢构造建筑是环保型可持续开展产品。

〔4〕轻钢别墅自重轻，抗震性能好。

〔5〕轻钢别墅综合经济指标不高于钢筋混凝土构造。

〔6〕轻钢别墅相比砖混住宅来说，可以防止用土烧砖带来资源浪费

〔7〕轻钢别墅因为轻钢构造墙体厚度小，比砖混构造可以增加有效使用面积；

〔8〕轻钢别墅与钢筋混凝土住宅相比，由于轻钢构造钢材以后可以循环使用，但混凝

土不能循环使用，以后肯定是建筑垃圾，造成环境压力并且，混凝土要40年时间才能全部

枯燥，因此容易造成室内湿气、潮湿，不利于人体安康。但是轻钢构造完全不用混凝土，因

此不存在这个问题。

〔9〕轻钢别墅抗震性能好。由于地震活动为左右和上下活动，所以用螺丝钉连在一起

轻钢构造组成了一个平安稳定盒子，不会因为地震摇晃而出现墙体倒塌或楼板掉下危及人身

平安。

〔10〕轻钢别墅施工采用干施工法，不会造成水资料浪费。并且节省了费用。

二、轻钢别墅楼面构造

轻钢别墅楼面由冷弯薄壁型钢架或组合梁、楼面OSB构造板，支撑、连接件等组成。 所

用材料是定向刨花板，水泥纤维板，以及胶合板。 在这些轻质楼面上每平方米可承受316～

365公斤荷载。 轻钢别墅楼面构造体系重量仅为国内传统混凝土楼板体系四分之一到六分

之一，但其楼面构造高度将比普通混凝土板高100～120毫米。

三、轻钢别墅屋面系统

轻钢别墅屋面系统是由屋架、构造OSB面板、防水层、轻型屋面瓦〔金属或沥青瓦〕

组成。 轻钢构造屋面，外观可以有多种组合。材料也有多种。在保障了防水这一技术前提

下，外观有了许多项选择择方案。

四、轻钢别墅墙体构造

轻钢别墅墙体主要由墙架柱、墙顶梁、墙底梁、墙体支撑、墙板和连接件组成。 轻钢

别墅一般将内横墙作为构造承重墙，墙柱为C形轻钢构件，其壁厚根据所受荷载而定，通常

为～2毫米，墙柱间距一般为400～600毫米， 轻钢别墅这种墙体构造布置方式，可有效承

受并可靠传递竖向荷载，且布置方便。

五、轻钢别墅建筑保温节能技术

轻钢别墅为确保到达保温效果，在建筑物外墙和屋面中使用保温隔热材料能长期使用并

能保温隔热。 轻钢别墅一般除了在墙墙柱间填充玻璃纤维外，在墙外侧再贴一层保温材料，

有效隔断了通过墙柱至外墙板热桥；楼层之间搁栅内填充玻璃纤维，减少通过楼层热传递；

所有内墙墙体墙柱之间均填充玻璃纤维，减少户墙之间热传递。

4．建筑防火技术

轻钢别墅一个最关键问题是防火技术应用，轻钢别墅耐火等级为四级。轻钢别墅在墙两

侧与楼盖天花处贴防火石膏板，对于普通防火墙和分户墙用毫米厚(1吋)石膏板保护，以到

达1个小时防火要求，另外在墙体墙柱间与楼盖搁栅间填充玻璃纤维对于防火与热传递也起

了积极保护作用。

5．建筑隔声技术

轻钢别墅在内外墙及楼盖搁栅间填充玻璃棉，有效阻止了通过空气传播音频局部，而对

于通过固体传播冲击声，作如下构造处理：对于分户墙用二道墙柱构成带有中间空隙二道墙

体；而对于吊顶用固定石膏板小龙骨，用带有小切槽弹性构造以有效减少楼层间固体声传播。

开展历史

轻型钢构造低层住宅建造技术是在北美式样木构造建造技术根底上演变而来，经过百年

以上开展，已形成了物理性能优异、空间和形体灵活、易于建造、形式多样成熟建造体系。

在世界上被誉为人居环境最好北美大陆，有95%以上低层民用建筑，包括住宅、商场、学校、

办公楼等均使用木构造或轻钢构造建造〔甚至包括我们近邻日本和韩国〕。北美木构造和轻

钢构造在整个建筑市场占有绝对优势。当前，随着木材价格节节攀升，北美轻钢构造体系市

场开展正以超过30%增长率快速增长，逐步为市场所广泛承受。同时在我们近邻日本〔在日

本成为KC体系〕和韩国，以及澳大利亚也被大量采用。

总结北美轻钢构造当前来快速开展原因，可以总结为技术成熟可靠，构造体系灵活利于

建立及商业开发，建筑经济性高，技术先进符合环保节能可持续开展潮流几个方面。

中国钢铁工业产量已居于世界前列，但钢材在建筑业使用比例远低于兴旺国家水平，轻

钢构造低层民用住宅建筑技术符合国家对建筑业产业导向；居其美业参与或主持建造每一个

轻钢构造住宅工程，都引起了业内人士与各级政府相关部门强烈反响和关注，并得到各级政

府相关部门在政策上和技术上支持。

优点

轻钢构造技术及产品配置非常成熟，产业化程度高，是北美近百年建筑技术和建材工业

开展结晶。建筑构造使用镀锌钢板抗腐蚀性能优异经久耐用，其在正常使用情况下使用年限

为275年。

轻钢构造抗震性能远优于传统混凝土和砖混住宅。同时，由于轻钢构造构造自重轻，单

位面积重量仅相当于同等面积砖混构造重量1/4，所以其根底处理简便，适用于大多数地质

情况。钢构造住宅不再像木构造住宅那样担忧白蚁危害。

由于构造所用钢料均采用工厂化加工，所以轻钢构造别墅构造准确度相当高，一栋别墅

构造体系由上万个构件组成，每个构件平均误差低于2毫米，确保了房屋品质，是传统建筑

方式所无法到达。

具有以下四种特点：

1、构造稳定。

2、造价低廉。

3、轻型钢构造别墅屋内空间跨度比混凝土建筑跨度大。

4、工期短，比常规建筑要快多。

关于数据

一、轻钢住宅抗震性：由于轻钢构造建筑自重轻，金属材料属性以及必须剪力墙构造形

式决定了轻钢构造系统天生抗震性能。由于地震活动为左右和上下活动，所以用紧固件连在

一起轻钢构造组成了一个平安稳定盒子，不会因为地震摇晃而出现墙体倒塌或楼板掉下危及

人身平安。地震烈度为9级时，可满足不倒塌要求。

二、轻钢住宅隔声性： ①墙体隔声量 ≥45db

②楼板撞击声压≤70db 保温隔热 根据全球气候带要求，外墙、屋面保温隔热层厚度

可任意变化。

三：抗风性：抗风荷载可到达12级台风〔㎡〕。

四：轻钢住宅环保性：生态可循环 钢材、木材、塑料100%可回收再利用。

五：轻钢住宅平安性：永久建筑 与彩板房、活动房有本质上区别。房屋使用年限到达

国家要求标准50年。

钢构造设计步骤和设计思路

(一) 判断构造是否适合用钢构造

钢构造通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车

间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆构造。直观说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、

电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢构造自身特点相一致。

(二) 构造选型与构造布置

此处仅简单介绍. 详请参考相关专业书籍.由于构造选型涉及广泛,做构造选型及布置应

该在经历丰富工程师指导下进展。

在钢构造设计整个过程中都应该被强调是"概念设计",它在构造选型与布置阶段尤其重

要. 对一些难以作出准确理性分析或标准未规定问题，可依据从整体构造体系与分体系之间

力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经历所获得设计思想，从全局角度来确定控制

构造布置及细部措施。 运用概念设计可以在早期迅速、有效地进展构思、比拟与选择。所

得构造方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可防止构造分析阶段不必要繁琐运算。

同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否主要依据。

钢构造通常有框架、平面(木行)架、网架〔壳〕、索膜、轻钢、塔桅等构造型式。其理

论与技术大都成熟。亦有局部难题没有解决,或没有简单实用设计方法，比方网壳稳定等。

构造选型时，应考虑它们不同特点。在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，

就可考虑放弃门式刚架而采用网架。根本雪压大地区，屋面曲线应有利于积雪滑落〔切线

50度内需考虑雪载 〕，如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降

雨量大地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单节点刚接框架有更好经济性。

而屋面覆盖跨度较大建筑中，可选择构件受拉为主悬索或索膜构造体系。高层钢构造设计中，

常采用钢混凝土组合构造，在地震烈度高或很不规那么高层中，不应单纯为了经济去选择不

利抗震核心筒加外框形式。宜选择周边巨型SRC柱，核心为支撑框架构造体系。我国半数以

上此类高层为前者。构造布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑.一般说要刚

度均匀.力学模型清晰.尽可能限制大荷载或移动荷载影响范围,使其以最直接线路传递到根

底. 柱间抗侧支撑分布应均匀.其形心要尽量靠近侧向力(风震)作用线. 否那么应考虑构造扭

转. 构造抗侧应有多道防线. 比方有支撑框架构造,柱子至少应能单独承受1/4总水平力框架

构造楼层平面次梁布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同要求。通常为了减小截面

沿短向布置次梁，但是这会使主梁截面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，

此时把次梁支撑在较短主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子.

(三) 预估截面

构造布置完毕后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等断面形状与尺寸假定。

钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨

度1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑间距按l/b限值确定时，可回避钢梁整

体稳定复杂计算，这种方法很受欢送。 确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按标

准中局部稳定构造规定预估。

柱截面按长细比预估. 通常50<λ<150, 简单项选择择值在100附近。根据轴心受压、

双向受弯或单向受弯不同,可选择钢管或H型钢截面等.

初学者需注意，对应不同构造，标准中对截面构造要求有很大不同。 如钢构造所特有

组成构件板件局部稳定问题。在普钢标准和轻钢标准中限值有很大区别。

除此之外，构件截面形式选择没有固定要求，构造工程师应该根据构件受力情况，合理

选择平安经济美观截面。

(四) 构造分析

目前钢构造实际设计中,构造分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ. 新近一

些有限元软件可以局部考虑几何非线性及钢材弹塑性能.这为更准确分析构造提供了条件。

并不是所有构造都需要使用软件: 典型构造可查力学手册之类工具书直接获得内力和变形.

简单构造通过手算进展分析. 复杂构造才需要建模运行程序并做详细构造分析.

(五) 工程判定

要正确使用构造软件，还应对其输出结果做"工程判定"。比方，评估各向周期、总剪力、

变形特征等。根据"工程判定"选择修改模型重新分析,还是修正计算结果. 不同软件会有不同

适用条件.初学者应充清楚了.此外,工程设计中计算和准确力学计算本身常有一定距离, 为了

获得实用设计方法,有时会用误差较大假定, 但对这种误差, 会通过"适用条件、概念及构造"

方式来保证构造平安. 钢构造设计中,"适用条件、概念及构造"是比定量计算更重要内容.

工程师们不应该过分信任与依赖构造软件.美国一位学者曾警告说：“误用计算机造成构

造破坏而引起灾难只是一个时间问题。〞 注重概念设计和工程判定是防止这种工程灾难方

法.

(六) 构件设计

构件设计首先是材料选择. 比拟常用是Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn). 通常主构造

使用单一钢种以便于工程管理. 经济考虑,也可以选择不同强度钢材组合截面. 当强度起控

制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235. 构件设计中,现行标准使用是弹塑性方法

来验算截面.这和构造内力计算弹性方法并不匹配.

当前构造软件,都提供截面验算后处理功能。由于程序技术进步,一些软件可以将验算时

不通过构件，从给定截面库里选择加大一级.并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000

等。这是常说截面优化设计功能之一。