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多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系在美國(guó)

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:15 [收藏]

    摘要： 美國(guó)多層輕鋼結(jié)構(gòu)主要用于多層公寓、酒店，最早一幢多層輕鋼住宅于1990年開始設(shè)計(jì)。至目前多層輕鋼結(jié)構(gòu)總面積發(fā)展到約30萬(wàn)平方米。從發(fā)展形勢(shì)看，美國(guó)已成功開展了多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的研發(fā)與工程應(yīng)用，并有許多成熟的技術(shù)可以作為我國(guó)發(fā)展多層輕鋼住宅體系的參考。
    關(guān)鍵詞： 鋼結(jié)構(gòu) 住宅體系

    美國(guó)多層輕鋼結(jié)構(gòu)主要用于多層公寓、酒店，最早一幢多層輕鋼住宅于1990年開始設(shè)計(jì)。至目前多層輕鋼結(jié)構(gòu)總面積發(fā)展到約30萬(wàn)平方米。從發(fā)展形勢(shì)看，美國(guó)已成功開展了多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的研發(fā)與工程應(yīng)用，并有許多成熟的技術(shù)可以作為我國(guó)發(fā)展多層輕鋼住宅體系的參考。

    美國(guó)的多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)是一項(xiàng)綜合的技術(shù)，集輕鋼結(jié)構(gòu)、建筑節(jié)能保溫、建筑防火、建筑隔聲、新型建材、設(shè)計(jì)施工于一體的集成化技術(shù)，社會(huì)化分工明確，各種產(chǎn)品的生產(chǎn)商、施工方、設(shè)計(jì)方緊密合作，在北美金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)的促進(jìn)下，依靠新編的輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與廣泛的宣傳發(fā)展很快?？梢灶A(yù)計(jì)，對(duì)于美國(guó)多層公寓與多層酒店的建造來(lái)說(shuō)，輕鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)將是一個(gè)主要的結(jié)構(gòu)發(fā)展方向。

    發(fā)展多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)，最關(guān)鍵的問(wèn)題是其結(jié)構(gòu)本身的性能，樓蓋結(jié)構(gòu)要具有適當(dāng)?shù)目缍炔⒈M可能輕，并希望有較好的樓蓋平面內(nèi)剛度，墻體結(jié)構(gòu)在承擔(dān)豎向荷載（自重與樓面活荷載）的同時(shí)還要承擔(dān)橫向荷載（風(fēng)荷載與水平地震作用）。美國(guó)多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點(diǎn)為：

    1.輕質(zhì)樓蓋系統(tǒng)其樓蓋由C型的輕鋼擱柵與鋪于擱柵上的薄板組成。擱柵一般跨度為3.6米～4.8米，擱柵高為254毫米（擱柵的最大跨度可達(dá)11米），擱柵間距為 600毫米。由美國(guó)迪垂馳公司研發(fā)的擱柵專利產(chǎn)品在腹板上開有大孔，這樣對(duì)于管線的穿越與布置極為方便。樓面有三種做法，分別為：高密度木纖維水泥板；滿鋪壓型鋼板再澆筑20毫米的陶粒輕骨料混凝土；滿鋪定向木纖維板或高密度層壓膠合板。在這些輕質(zhì)樓蓋上每平方米可承受316～365公斤的荷載。

    該樓蓋結(jié)構(gòu)體系重量?jī)H為國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的混凝土樓板體系的四分之一到六分之一，但其樓蓋的結(jié)構(gòu)高度將比普通混凝土板高100～120毫米。

    2.豎向墻體結(jié)構(gòu)一般將內(nèi)橫墻作為結(jié)構(gòu)的承重墻，墻柱為C形輕鋼構(gòu)件，其壁厚根據(jù)所受的荷載而定，通常為0.84～2毫米，墻柱間距一般為400～600毫米，墻柱的下端為U形開口朝上的底槽梁，墻柱上端為U形開口向下的頂槽梁，擱柵固定于上槽梁側(cè)邊。為提高墻柱的穩(wěn)定性，一般墻柱高度范圍內(nèi)設(shè)三道輕鋼拉條。這種墻體結(jié)構(gòu)布置方式，可有效承受并可靠傳遞豎向荷載，且布置方便，但該墻體結(jié)構(gòu)不能承受水平荷載。




    為抵抗水平風(fēng)荷載與地震作用，美國(guó)多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系中有二種方式，分別為采用輕鋼剪力墻或采用帶十字交叉支撐的普鋼框架結(jié)構(gòu)。輕鋼剪力墻一般布置在分戶墻，采用0.5毫米鍍鋅薄鋼板蒙于石膏板上，再固定于輕鋼墻柱上，形成類似于應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)的剪力墻，每層之間有一個(gè)特殊的構(gòu)件對(duì)上下樓層剪力墻進(jìn)行連接，以有效傳遞水平剪力與由于水平力作用在墻柱上而產(chǎn)生的拉力。在地震區(qū)，為保證結(jié)構(gòu)安全，采用帶十字交叉支撐的普鋼框架作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，形成以輕鋼承受豎向荷載，以普鋼承受水平荷載的混合結(jié)構(gòu)體系。

    3.建筑保溫節(jié)能技術(shù)美方輕鋼住宅體系中，對(duì)保溫節(jié)能技術(shù)十分重視，對(duì)于墻來(lái)說(shuō)為確保達(dá)到保溫效果，一般除了在墻的墻柱間填充玻璃纖維外，在墻外側(cè)再貼一層保溫材料，有效隔斷了通過(guò)墻柱至外墻板的熱橋；樓層之間擱柵內(nèi)填充玻璃纖維，減少通過(guò)樓層的熱傳遞；所有內(nèi)墻墻體的墻柱之間均填充玻璃纖維，減少戶墻之間的熱傳遞。

    4.建筑防火技術(shù)

    對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)一個(gè)最關(guān)鍵的問(wèn)題是防火技術(shù)的應(yīng)用，在墻的兩側(cè)與樓蓋的天花處貼防火石膏板，對(duì)于普通防火墻和分戶墻用25.4 毫米厚（1?）石膏板保護(hù)，以達(dá)到1個(gè)小時(shí)的防火要求，另外在墻體墻柱間與樓蓋擱柵間填充的玻璃纖維對(duì)于防火與熱傳遞也起了積極的保護(hù)作用。這些產(chǎn)品都通過(guò)了美國(guó)UL認(rèn)證試驗(yàn)室的試驗(yàn)測(cè)試與認(rèn)證。美國(guó)住宅對(duì)耐火極限的要求比中國(guó)低一些，這與美國(guó)的住宅設(shè)計(jì)中更多強(qiáng)調(diào)保證逃生需要的時(shí)間有關(guān)，而不過(guò)分強(qiáng)調(diào)住宅本身的耐火極限要求。

    5.建筑隔聲技術(shù)輕鋼建筑中，美國(guó)的研發(fā)工作對(duì)于隔聲處理下了較大功夫，在內(nèi)外墻及樓蓋擱柵間填充玻璃棉，有效阻止了通過(guò)空氣傳播的音頻部分，而對(duì)于通過(guò)固體傳播的沖擊聲，在美國(guó)的多層輕鋼住宅中，作了如下構(gòu)造處理：對(duì)于分戶墻用二道墻柱構(gòu)成帶有中間空隙的二道墻體；而對(duì)于吊頂用的固定石膏板的小龍骨，用帶有小切槽的彈性構(gòu)造以有效減少樓層間的固體聲傳播。


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