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轻型钢结构的应用

浏览: 发布日期:2019-09-29 23:50

       钢结构作为一种结构形式,从1889年至今这一个多世纪的时间里,在世界各国的工业和民用建筑中得到广泛应用。钢结构的结构形式日趋广泛,其设计理论及制造工艺亦日趋完善。由于具体的结构体系不同,轻型钢结构一般可应用于轻型厂房、仓库、交易市场、大型超市、体育馆、展览厅及活动房屋、住宅、办公等建筑。
       由于门式刚架轻钢结构体系具有重量轻、跨度大、工业化程度高、施工周期短、综合经济效益高和柱网布置比较灵活的特点,目前已广泛应用于各地工业园区、物流园区的现代轻型工业厂房和物流仓库等建筑中图15和图16分别是轻型变截面H型钢单跨门式刚架结构的单层厂房和仓库,这种建筑一般都是工厂化预制、现场安装,施工速度快、周期短,经济效益高。其单跨跨度般最大可达42m。如果连跨布置,空间更为宏大。此结构形式不但造价经济,而且容易满足现代化工业厂房的日益复杂的工艺要求和宏大的规模要求,因此,此结构体系推广应用最为普遍。
图1-5钢结构门式刚架厂房内景   图1-6钢结构门式刚架仓库内景
       轻型钢框架结构,是一种最广泛为建筑师所理解和运用的轻钢结构形式。首先它的构件截面要小于混凝土结构,解决了钢筋混凝土结构肥梁胖柱的问题;二是可以实现建筑师需要的较大悬挑造型和结构错层,实现建筑师眼中的结构自由问题;三是钢结构外露构件表现力强,建筑外形的视觉冲击力大。因此,无论是早期的西方建筑大师、还是当今国内外的实验派建筑师们,他们的建筑创作活动都常常离不开轻型钢框架结构的运用。如图1-7所示,为1950年密斯设计的范斯沃斯钢结构别墅,既准确反映了密斯的“少就是多”的建筑理念,也充分闸述了密斯的“皮包骨”的现代建筑创作手法。
       图1-8为当代实验派华人建筑师李晓东的代表作品“桥上书屋”,该作品曾获得了亚洲建筑师协会建筑金奖,整个桥形建筑的独特空间处理和造型震撼力,同其独特的H型钢结构框架的巧妙应用密不可分。
图1-71950年密斯设计的范斯沃斯钢结构别墅图1-8桥上书屋
       交错桁架结构,一般适用于建筑平面长面狭的平面的多、高层公共建筑,如公寓、学校、宾馆、医院等重复小空间建筑。国外对交错桁架结构体系的研究和应用已有一定的基础,图1-9为2009年建成的位于美国芝加哥市中心的斯桥公寓式酒店外观及桁架示意图,该酒店为芝加哥市中心的第一个交错桁架结构建筑,在建筑的经济性、空间的实用性和外观的独特性方面都取得了难得的成功。目前的国内外研究和实践都表明,此种结构体系在节约建筑空间层高和提高空间使用灵活性方面具有独特优势。因此,交错桁架体系确实是种经济、适用、高效的新型结构体系。

图19交错钢桁架结构的美国芝加哥斯桥公寓式酒店外观及桁架示意图
        低层龙骨体系结构,国外又称为隔扇式框架建筑体系,力学原理同西方的传统木结构体系最接近。由于这种体系的主要支撑结构是由薄壁型钢龙骨组成的框架隔扇,因此,建筑空间的灵活性受到较大的限制,未来建筑的可改性也较差。如图1-10所示,目前一般大量应用于工业化水平较高的低层钢结构住宅和别墅项目。
       最后,还有一种工业化程度更高的盒子组合式建筑体系。此种建筑体系一般是在工厂用薄壁型钢组装成一个房间大小的盒子骨架,然后运到施工现场,只要把各个盒子吊装就绪,作好节点的结构和防水处理,接上管线即可使用。有的盒子单元为了减小运输中的体量,做成可以折叠的盒式构件,运到现场,在吊装时打开构件,进行组装。有的还可做成拖车式或集装箱式活动房屋,便于搬运。这种建筑体系常常被用来作为临时建筑、边缘地区建筑、可移动的建筑。图1-11为国外街头的临时建筑—集装箱式店铺。

图1-10低层龙骨体系结构    图1-11集装箱式店铺
       总之,轻型钢结构的技术优势非常明显,同时它又具有建筑设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和管理科学化等“新建筑工业化”的特点,因此,轻型钢结构体系无疑属于当今可持续发展的绿色建筑技术体系之一。随着我国城市化进程的不断加快,绿色建筑国策的进一步贯彻执行,轻钢结构建筑体系必将在未来的现代化建设过程中得到进一步的推广和应用。

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