第2章冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)概述結(jié)構(gòu)體系組成0102構(gòu)件及節(jié)點連接構(gòu)造設(shè)計要點0304目錄CONTENT冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)概述圖2-2冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的工程實例冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)是以冷彎薄壁型鋼構(gòu)件作為主要承載單元的結(jié)構(gòu)，它由木結(jié)構(gòu)演變而來。這種結(jié)構(gòu)體系適用于6層以下及檐口高度不大于20m的各種建筑類型，尤其在低多層住宅中應(yīng)用廣泛。01定義與起源特點與應(yīng)用現(xiàn)狀冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高強度的特點，能有效減輕建筑自重，提高結(jié)構(gòu)安全性。其設(shè)計靈活，可滿足多樣化的建筑設(shè)計需求。工業(yè)化程度高，構(gòu)件可在工廠預(yù)制，現(xiàn)場組裝，大大縮短施工周期。同時，抗震性能好，符合我國建筑綠色、低碳化的發(fā)展方向。在現(xiàn)代建筑中，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用，為高效、可持續(xù)的建筑方案提供了可能。通過展示相關(guān)工程實例圖片，如某商業(yè)建筑、某住宅小區(qū)等，讓觀眾直觀感受其在實際項目中的應(yīng)用效果。結(jié)構(gòu)體系組成墻體主要由蒙皮面板、冷彎薄壁型鋼立柱、上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌組成，各組件通過自攻螺釘連接。蒙皮面板通常采用定向刨花板（OSB板）、石膏板、硅酸鈣板等。墻體不僅承受樓蓋和屋蓋傳來的豎向荷載，還抵抗風(fēng)荷載和地震作用，并將荷載傳至基礎(chǔ)，同時起圍護作用。01基本構(gòu)造冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)立柱有多種組合形式，較為常見的有2C形鋼背靠背、1箱形2C形鋼背靠背、4C形鋼背靠背和2箱形背靠背。每種形式都有其特點和適用場景，如2C形鋼背靠背適用于一般承重需求，1箱形2C形鋼背靠背則可提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。02立柱組合形式為解決冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的空心特性帶來的問題，冷彎薄壁型鋼-輕質(zhì)材料組合墻體結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生。該結(jié)構(gòu)以冷彎薄壁型鋼為輕鋼龍骨架，以O(shè)SB板、纖維水泥板等為蒙皮板，以輕質(zhì)混凝土或輕質(zhì)砂漿為填充，整體成型。填充材料可在工廠通過立?；蚱侥仓瓿?。03組合墻體結(jié)構(gòu)墻體系統(tǒng)樓蓋不僅要承擔(dān)恒荷載和活荷載，還要有足夠的剛度防止顫動，兼具隔聲和防火功能。一旦安裝完畢，它將成為上一層施工的“平臺”。功能與要求樓蓋可選擇干樓板和濕樓板兩種做法。干樓板做法是在托梁上鋪設(shè)輕質(zhì)混凝土板，如蒸壓加氣混凝土板等，通過自攻自鉆螺釘連接，托梁間距一般在400-600mm之間。濕樓板做法是在壓型鋼板上澆筑約50mm的混凝土，并加入鋼絲網(wǎng)以防開裂。兩種做法各有優(yōu)缺點，干樓板施工簡單、工期短，但整體剛度較小；濕樓板防水、隔聲效果好，整體剛度大，但施工復(fù)雜，操作時間長。樓板做法樓蓋系統(tǒng)組成部分屋蓋包括屋面瓦（板）、防水層、屋面檁條、屋架、保溫層、天溝和落水管等。它是房屋最上層的外圍護結(jié)構(gòu)，抵御自然界的各種不利因素。功能實現(xiàn)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅中，防水通常用防水卷材實現(xiàn)，保溫隔熱則通過鋪設(shè)孔隙率大、導(dǎo)熱率小的保溫材料，如玻璃纖維保溫棉實現(xiàn)。低多層住宅類建筑常采用坡屋頂，屋架形式多采用由屋面梁和斜梁組成的三角形屋架，保溫材料可置于屋架的下弦上，也可沿屋面布置。常用的屋面材料有彩色油氈瓦、太空板、壓型鋼板等，其中壓型鋼板因其輕質(zhì)、高強、耐用、美觀、安裝方便，是使用最廣泛的屋面材料。0102屋蓋系統(tǒng)緊固件連接自攻螺釘連接由于冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑中所用的冷彎薄壁型鋼構(gòu)件壁厚較薄難以施焊，緊固件連接是最常用的連接方式。螺釘、自攻螺釘、射釘、拉鉚釘、螺栓和扣件等都是常用的緊固件。自攻螺釘連接施工便利、連接剛度好、承載能力高、外形美觀，在目前冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中最為常用。通過展示樓層梁間連接、樓層梁與墻體立柱連接、樓蓋與墻體連接等自攻螺釘連接形式的圖片，詳細(xì)介紹其連接方式和作用。連接形式構(gòu)件及節(jié)點連接構(gòu)造冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中基本構(gòu)件一般采用U型截面和C型截面的冷彎薄壁型鋼。U型截面一般用作頂導(dǎo)軌、底導(dǎo)軌或邊梁；C型截面一般用作樓面梁、墻體立柱及屋架構(gòu)件。截面類型用于此類結(jié)構(gòu)體系的冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的鋼材厚度一般為0.6~2mm?？紤]到可靠性分析，規(guī)定U型截面和C型截面承重構(gòu)件的厚度應(yīng)不小于0.75mm。此外，鋼蒙皮、壓型鋼板一般采用厚度為0.46~0.84mm的鋼材，非承重構(gòu)件的基材厚度不宜小于0.60mm。尺寸要求根據(jù)我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的受壓板件寬厚比不應(yīng)大于規(guī)定限值，受壓構(gòu)件和受拉構(gòu)件的長細(xì)比也有相應(yīng)的限值要求。同時，對于同一平面內(nèi)的承重梁、柱構(gòu)件，在交接處的截面形心軸線的最大偏差要求小于15mm。寬厚比與長細(xì)比限值冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的腹板開孔時，梁、柱的翼緣板和卷邊不得切割、開槽或開孔，只允許在梁、柱腹板中心線上開孔，且對孔的間距、大小等有嚴(yán)格要求。當(dāng)孔的尺寸不滿足要求時，應(yīng)對孔口進行加強。腹板開孔要求冷彎薄壁型鋼構(gòu)件03020104設(shè)計規(guī)范墻體立柱設(shè)置墻板材料與連接拐角與支撐構(gòu)造冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的承重墻體可參照國家現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術(shù)規(guī)程》（JGJ227）進行設(shè)計。墻體立柱宜按照模數(shù)上下對應(yīng)設(shè)置，可采用卷邊冷彎槽鋼構(gòu)件或由冷彎槽鋼構(gòu)件組成的拼合構(gòu)件。立柱與頂、底導(dǎo)梁應(yīng)采用螺釘連接，間距一般為400mm或600mm，且不應(yīng)超過600mm。承重墻體的端部、門窗洞口的邊部應(yīng)采用拼合立柱，拼合立柱間采用雙排螺釘固定，螺釘間距不應(yīng)大于300mm。承重墻的外側(cè)墻板可采用OSB板、水泥纖維板等材料；內(nèi)側(cè)墻板以及內(nèi)承重墻的兩側(cè)墻板可采用石膏板、玻鎂板等材料。墻板的長度方向宜與立柱平行，周邊和中間部分都應(yīng)與立柱或頂梁、底梁進行螺釘連接。墻體結(jié)構(gòu)的拐角可采用特定構(gòu)造，同一平面內(nèi)的墻體連接處采用拼合立柱，頂、底導(dǎo)軌壁厚不宜小于所連接墻體立柱的壁厚，且頂、底導(dǎo)軌翼緣尺寸不低于32mm。對兩側(cè)無蒙皮板的抗剪墻，應(yīng)設(shè)置水平支撐，水平支撐可采用扁鋼帶拉條和剛性撐桿，根據(jù)層高不同設(shè)置位置也不同。對一側(cè)無墻面板的承重墻，也應(yīng)設(shè)置相應(yīng)支撐。承重墻構(gòu)造010203連接方式冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的上、下層墻段通過設(shè)置貫通樓板的抗拔錨栓連成整體，并在支座處加設(shè)加勁件對梁抗局部屈曲進行補強。抗拔錨栓布置抗拔錨栓的布置間距不宜大于6m，沿外部抗剪的墻體錨栓間距不應(yīng)大于2m。抗拔連接件的立板厚度不宜小于3mm，底板鋼板及墊片厚度不宜小于6mm，與立柱連接的螺釘不宜少于6顆，確保上下層墻體間、墻體與基礎(chǔ)間能夠可靠傳力。抗拔錨栓直徑大小及數(shù)量需按計算確定，規(guī)格不宜小于M16。其他連接樓層梁與邊梁、樓層梁與墻體上、下導(dǎo)軌間均采用自攻螺釘連接以抵抗上部結(jié)構(gòu)傳來的彎矩和剪力。樓層梁對應(yīng)支承在組合墻體的立柱上，保證荷載傳遞，使得上下層墻體協(xié)同受力。上、下層墻體連接構(gòu)造邊梁與基礎(chǔ)連接邊梁與基礎(chǔ)連接可采用特定構(gòu)造，連接角鋼的規(guī)格宜采用150mm×150mm，厚度不應(yīng)小于1.0mm。角鋼與邊梁應(yīng)至少采用4個ST4.2的自攻螺釘可靠連接，與基礎(chǔ)應(yīng)采用地腳螺栓連接，地腳螺栓的布置有嚴(yán)格要求。樓面梁與承重外墻連接樓面梁與承重外墻連接可采用相應(yīng)構(gòu)造，墻體頂導(dǎo)梁與立柱、樓面梁之間的連接螺釘數(shù)量和間距有規(guī)定，頂導(dǎo)梁與U型鋼邊梁也應(yīng)采用自攻螺釘可靠連接，間距應(yīng)不大于對應(yīng)墻體立柱間距。樓面板與樓面梁的連接樓面板宜采用結(jié)構(gòu)用OSB板或壓型鋼板，OSB板厚度不應(yīng)小于15mm。樓面板與樓面梁連接的自攻螺釘間距根據(jù)不同位置有不同要求，在基本風(fēng)壓不小于0.7kN/m2或地震基本加速度為0.3g及以上的區(qū)域，樓面板的厚度和螺釘間距也有特殊規(guī)定。樓蓋系統(tǒng)連接構(gòu)造0102030405連接要求屋架節(jié)點連接有詳細(xì)的要求，屋架下弦桿與承重墻的頂梁、屋面板與屋架上弦桿、端屋架與山墻頂梁、屋架上弦桿與屋架下弦桿或屋脊構(gòu)件的連接，對緊固件的數(shù)量、規(guī)格和間距都有明確規(guī)定。屋架下弦桿的支承長度不應(yīng)小于40mm，在支座位置及集中荷載作用處宜設(shè)置加勁件。當(dāng)上弦桿和下弦桿采用開口同向連接方式連接時，宜在下弦腹板設(shè)置垂直加勁件或水平加勁件，加勁件厚度不應(yīng)小于弦桿構(gòu)件厚度，下弦桿在支座節(jié)點處端部下翼緣應(yīng)延伸與上弦桿下翼緣相交。當(dāng)采用水平加勁件時，水平加勁件的長度不應(yīng)小于200mm。加勁件設(shè)置除屋架下弦桿外，屋架上弦桿和其他構(gòu)件不宜采用拼接。屋架下弦桿只允許在跨中支承點處拼接，拼接的每一側(cè)所需螺釘數(shù)量和規(guī)格應(yīng)和屋架上弦桿與下弦桿連接所需的螺釘數(shù)相同。構(gòu)件拼接屋脊構(gòu)件采用U型或C型鋼的組合截面，其截面尺寸和鋼材厚度與屋架上弦桿相同，上、下翼緣采用ST4.8螺釘連接，螺釘間距600mm。屋脊處無集中荷載時，屋架的上弦桿與腹桿在屋脊處可直接連接；有集中荷載時應(yīng)通過連接板連接，采用連接板連接時，連接板宜卷邊加強或設(shè)置加強件。弦桿與腹桿或與節(jié)點板之間連接螺釘數(shù)量不宜少于4個。采用直接連接時，屋脊處必須設(shè)置縱向剛性支撐。屋架的腹桿與弦桿在弦桿中部連接時，可直接連接或通過連接板連接，有不同的連接要求。屋脊與腹桿連接當(dāng)屋架與外墻頂梁連接時，應(yīng)采用三向連接件或其他類型抗拉連接件，以保證可靠傳遞屋架與墻體之間的豎向力和水平力。連接螺釘數(shù)量不宜少于3個。山墻屋架的腹桿與山墻立柱宜上下對應(yīng)，并沿外側(cè)設(shè)置間距不大于2m的條形連接件。屋架與外墻連接屋蓋節(jié)點構(gòu)造設(shè)計要點一體化設(shè)計冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件與配件宜與其建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和裝修進行一體化設(shè)計，并按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《住宅建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50100）的要求，充分考慮構(gòu)、配件和設(shè)備的模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化和定型化，以提高效率、保證質(zhì)量、降低成本。荷載組合計算截面計算當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接按不考慮地震作用的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009）采用荷載效應(yīng)的基本組合進行計算。當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接按考慮地震作用的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011）荷載效應(yīng)組合進行計算。鑒于冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的延性較差，承載力抗震調(diào)整系數(shù)取0.9。同時，隨著地震烈度的增大，應(yīng)注意抗震構(gòu)造措施的加強。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受拉強度應(yīng)按凈截面計算，受壓強度應(yīng)按有效凈截面計算，穩(wěn)定性應(yīng)按有效截面計算，變形和各種穩(wěn)定系數(shù)均可按毛截面計算。構(gòu)件中受壓板件的有效寬度應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB50018）的要求。一般設(shè)計要求受力分析冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)建筑的樓（屋）面豎向荷載及結(jié)構(gòu)自重假定僅由承重墻體的立柱獨立承擔(dān)，但雙面覆板對立柱構(gòu)件失穩(wěn)的約束將在立柱的計算長度中考慮。結(jié)構(gòu)的水平風(fēng)荷載和水平地震作用應(yīng)由抗剪墻體承擔(dān)。通過墻體受力簡圖，詳細(xì)分析雙層墻體傳力、上層墻體傳力和底層墻體傳力情況?？拱芜B接件設(shè)置冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的抗剪墻體，在上、下墻體間應(yīng)設(shè)置抗拔連接件，與基礎(chǔ)間應(yīng)設(shè)置地腳螺栓和抗拔連接件?？拱芜B接件是連接抗剪墻體與基礎(chǔ)以及上下抗剪墻體并傳遞水平荷載的重要部件，其設(shè)置必須保證房屋結(jié)構(gòu)整體傳遞水平荷載的可靠性。端柱軸向力計算計算與抗拔連接件相連接的抗剪墻體的端柱時，應(yīng)考慮由各層水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩而引起的向上拉拔力和向下壓力，通過公式詳細(xì)說明計算方法。受剪承載力確定墻體的受剪承載力根據(jù)足尺模型在水平單調(diào)和低周反復(fù)荷載作用下的試驗確定，我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)給出了各類墻體在風(fēng)荷載和地震作用下的受剪承載力。同時，對受剪墻體的構(gòu)造有規(guī)定，如墻體立柱的厚度、翼緣寬度等要求，墻體高寬比、單片墻體寬度的限制，墻體兩端應(yīng)設(shè)置抗拔螺栓，不同材料墻面板的受剪承載力計算方法等。立柱承載性能驗算承重墻體設(shè)計時應(yīng)驗算墻體立柱的承載性能，將墻體立柱按軸心受力構(gòu)件進行強度和整體穩(wěn)定性計算。強度計算時可不考慮蒙皮板的作用，但整體穩(wěn)定性計算時宜考慮蒙皮板和支撐的作用，其計算長度系數(shù)可參照相關(guān)表格取值。其他設(shè)計要點考慮木板與螺釘連接孔的松動對承載力的影響，覆木質(zhì)結(jié)構(gòu)面板墻體的受剪承載力分短期水平荷載和長期水平荷載，有不同的折減系數(shù)。開洞承重墻體的受剪承載力設(shè)計值應(yīng)根據(jù)洞口大小進行折減，在計算水平地震作用時，阻尼比可取0.03，結(jié)構(gòu)基本自振周期可按公式計算。墻體設(shè)計樓面構(gòu)件宜采用冷彎薄壁槽型（U型）、卷邊槽型鋼（C型）。樓面梁宜采用冷彎薄壁卷邊槽形型鋼，跨度較大時也可