轻钢住宅体系简介

北美低层住宅冷弯薄壁型钢结构体系是在２×４英寸木结构住宅体系的基础上开发的轻钢结构住宅体系，主要采用厚度０.55ｍｍ～２.00ｍｍ的Ｃ型冷弯薄壁型钢作立柱、梁、支撑等钢构件与结构板组成板框式结构，这种结构体系的住宅适用于带地下室的二层或局部三层的或联排住宅，其建筑平面尺寸长度小于１８ｍ，宽度小于１２ｍ，檐口高度小于12ｍ。

下面将从几个方面对北美低层住宅冷弯薄壁型钢结构体系进行技术与经济方面的分析。

一、冷弯薄壁型钢结构体系的主要材料构成

１、冷弯薄壁型钢龙骨的技术指标 美国标准规定冷弯薄壁型钢钢构件采用钢材屈服强度是２３０Ｎ／ｍｍ２、抗拉强度３１０Ｎ／ｍｍ２、屈服强度２３０Ｎ／ｍｍ２、抗拉强度４５０Ｎ／ｍｍ２的钢材，相当于我国标准《碳素结构》ＧＢ７００—８８规定的Ｑ２３５钢和《低合金高强度结构钢》ＧＢ／Ｔ１５９１—９４规定的Ｑ３４５钢。用于加工冷弯薄壁型钢的热镀锌钢板及钢带相当于我国标准《连续热镀锌薄钢板和钢带》ＧＢ／Ｔ２５１８的规定，双面镀锌层的重量：承重钢构件不小于１８５ｇ／ｍ２ ，非承重钢构件不小于１２５ｇ／ｍ２ ，处于恶劣环境的钢构件不小于１８５ｇ／ｍ２ 。在美国规范中，镀锌钢板根据厚度分成十几个等级（Ｇａｇｅ），从１２ｇａｇｅ至２５ｇａｇｅ（换算成公制就是厚度从２．５８ｍｍ－０．４６ｍｍ）；另外一个重指标就是Ｇ－４０、Ｇ－６０、Ｇ－９０（换算成公制则镀锌量分别为９５－１２６ｇ／ｍ２、１５７－１８９ｇ／ｍ２、２５２－２８３ｇ／ｍ２）。其中Ｇ－４０采用于非承重墙部分（如分隔墙、吊顶等）；Ｇ－６０采用于普通承重墙部分；Ｇ－９０采用于沿海地区或亚热带地区。根据我们国家的标准ＧＢ２５１８－８８中规定，我国生产的镀锌钢板完全适用于美国的规范。 镀锌钢板要冷压成型后便能应用于建筑构件，冷弯薄壁型钢龙骨的截面形状主要分两大类，也就是［型槽钢及Ｃ型龙骨。槽钢及龙骨的宽度可以从６０ｍｍ－３０５ｍｍ不等，可以满足不同结构部位、不同荷载、不同构件的需要。作为承重龙骨，镀锌钢板的厚度一般采用０．８９～２．５８ｍｍ。 ２、冷弯薄壁型钢结构住宅中采用的板材

冷弯薄壁型钢龙骨结构体系中板材起着重要的维护及分隔作用。结构性板材主要指外墙及屋面用板材和楼板用板材，在国外广泛应用的是防水防腐处理过的定刨花板（ＯＳＢ板、欧松板）、水泥木屑板、中密板（ＭＤＦ）、ＡＬＣ加气混凝土板、中、低密度水泥纤维板，这些板的厚度一般为９ｍｍ－１８ｍｍ。目前，中国已有多家这种板的生产线。另外，也可以采用防水夹板做结构性板材。而内墙采用的板材是防火石膏板，厚度可采用９ｍｍ－１５ｍｍ厚。厨房及卫生间的墙面可采用防水石膏板或其它防水、防火板材。 ３、保温隔热、隔音材料

冷弯薄壁型钢结构的住宅所采用的保温隔热材料以玻纤棉、ＥＰＳ／ＸＰＳ板为主，目前国内主要的生产厂家均有按照美国的热阻值标准生产相应的产品，保温隔热材料热阻值通常采用Ｒ１３－Ｒ３０之间，墙体的隔音采用玻纤棉

也能取得比较好的效果。 ４、防水材料及屋面材料

冷弯薄壁型钢住宅的防水材料主要应用于外墙及屋面部位。墙体采用单向透气透水的建筑纸（ｂｕｉｏｄｉｎｇ ｐａｐｅｒ）或其它优质防水卷材。在美国民用住宅屋面采用最多的是多彩瓦（彩色沥青瓦），多彩瓦的保持期一般为１５－２５年。由于这种瓦质轻、色彩多样、成本低、更换容易，且粘接防漏性能强，因此深受用户的偏爱。由于多彩瓦具备以上特点，应用于坡度大及坡度变化复杂的屋面尤其方便。冷弯薄壁型钢结构的住宅也同样可采用重瓦，如西班牙、日本瓦、罗马瓦、彩色水泥瓦、彩色金属瓦等。 二、冷弯薄壁型钢的结构体系

冷弯薄壁型钢龙骨承重墙的龙骨间距一般为６１０ｍｍ，墙体龙骨厚度一般仅为８９ｍｍ－１４０ｍｍ。楼面桁架龙骨的高一般采用２０３～３０５ｍｍ高。这样墙体和楼面的空间可为住宅中任何管、网提供方便条件。由于低层住宅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由龙骨做成的三角型屋架体系，这种间距基本上为６１０ｍｍ间距密度的龙骨在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的“板肋结构体系”，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，因为它把建筑物自重中的集中荷载分解到最小的程度。由［型钢及Ｃ型钢龙骨可以组合成不同断面的梁、柱，非常灵活，最大跨度的梁可以做到１１米。钢龙骨与钢龙骨之间的连接是采用自攻自钻螺钉连接。在美国这种结构技术体系中，可根据不同的荷载数据在手册中查出不同的应采用的龙骨截面及等级，使结构计算变得非常简捷方便。

美国对这种结构体系房屋在防火方面的规定与我国的防火规范差距是比较大的。美国二层以下的低层住宅的耐火极限为３０分钟，美国建筑规范要求设计的建筑物万一失火，居住者能有足够的时间安全离开建筑物，并且要求必需有２个逃生出口。对二层以下的的低层住宅而言，所有的门窗洞口都是逃生出口，几分钟就可以逃出屋外。也就是说美国规范更注重火灾发生时的逃生功能，而不是强调材料及件的耐火极限。由于这种轻钢结构房屋的承重墙体耐火极限一般为１．０小时左右，因此按中国的防火规范暂只能排列于四级防火等级的建筑。当然，如果需要的话，可以通过加厚石膏板使耐火极限达到２．０小时以上也是轻而易举的。

三、冷弯薄壁型钢结构住宅的科技含量

冷弯薄壁型钢结构的住宅体系彻底抛弃了传统的“秦砖汉瓦”，而且墙体所采用的材料均可回收再利用，有着极高的环保意义。单以墙体保温隔热这一项就要比传统的砌体优越得多，外墙外保温材料——ＥＰＳ板的保温效果是红砖的３１倍，外墙内保温材料—玻璃丝棉的保温效果是红砖的１９倍，也就是说１００ｍｍ左右厚的Ｒ１５保温棉，热阻值可达１米左右的砖墙厚度。因此这种墙体有着更高的科技含量和节能效果。另外，外墙防水、防潮材料的应用也采用了当今最新的建材。房屋的内墙全部采用石膏板。石膏板除具有防火功能外，还有一个特性常常不为人所注意，这就是石膏板所具有的呼吸功能，可在梅雨季节吸收室内空气中大量的水分，使室内的空气保持干燥，而在秋冬季节比较干燥的时候就会把水分释放出来调节室内的湿度。所以住在周围是石膏板的房子里，要比砖石水泥砌筑的房子舒适得多。

冷弯薄壁型钢结构房屋的窗一般是采用中空玻璃不仅有很好的保温隔热功能可节省大量的能源，而且有较高的隔音功能，隔音程度一般达４０分贝以上，为住

房大大减少噪音的污染。

冷弯薄壁型钢结构房屋的室内水电管线布置全部可暗埋在墙体中，而且布置非常灵活修改也非常方便，一般这种住宅的实用面积可达９２％以上。住宅中一般配备较高科技含量的设备，主要有空调系统、热水系统、除尘系统、红外线防盗报警及防火报警系统、电动遥控车库门等。厨房一般配有现代炉灶、排烟机、洗碗机、垃圾处理机、直饮水等设备。由于冷弯薄壁型钢结构的墙体构造更容易布置住宅智能化的综合布线系统，这种民用的智能化设计可以把住宅所有的用电设备联成一个整体系统，用户可以电话或遥控装置操作住宅中的所有家用电器。

四、冷弯薄壁型钢结构住宅的经济性探讨及它的优点 首先，对于承重结构体系采用镀锌轻钢龙骨就是一种很大的革新。这种结构体系有着更好的抗震、防腐、防虫、环保和节能效果。我们曾对一栋６００ｍ２的轻钢结构进行计算，用钢量仅为３３－３５ｋｇ／ｍ２，建成后的建筑物自重仅为７０－８０吨（含装修）。由于建筑物的自重非常轻（相当于砖混结构的１／４－１／６自重），因此地基及基础的处理就简单，一般的基础是采用钢筋砼条形基础（只需构造配筋）。对地耐力要求一般是在８－１０吨／ｍ２。 其次，这种体系房屋的另外一个突出的优点表现在它的施工安装上。由于建筑材料大量采用成品及半成品，这种房屋的施工安装速度非常快，全部由工厂预制现场装配的房屋，包括所有的精装修及设备安装，整个建造过程大约只需要３个半月的时间，如工厂预制程度更高，仅需１个半月左右的时间就可完成全部工程。

其三，这种工程施工几乎全是干作业，施工现场非常干净，所采用的施工机械也比较简单，但机械化程度却较高，施工工序管理先进也是其主要优点之一。 由于这种房屋的施工特点，所占用的施工现场、建筑垃圾、建筑施工噪音等都减少到最低的程度，也可以称为是环保型建筑的典范。

关于目前这种房屋的综合造价，我们可以从两个方面去分析，这就是不含装修的“清水房”及含所有装修及电器配置的“成品房”。但由于这种房屋建筑体系的特点不同于传统做法，属于精装修部分的许多管线是预先含埋夺墙体内的，所以两者不可断然分割。我们一般也不主张这样不科学的分割，若硬要分开来说的话，那么第一种情况目前参考百得豪斯集成住宅的造价分析数据的综合造价大约在１５００－２０００元／ｍ２左右，随着产业化程度的提高用及采用建筑材料的进一步优化，预计成本还可以不断地有所降低。第二种情况实际上是要加上装修及设备的综合造价，这种造价完全可以与目前市场上的装修成本相比，甚至更低。这种房屋所具有的更多的科技含量效应、节能效益等暂且不计，仅就它比传统的建筑可增加８％－１５％左右的使用面积而言，就已经可明显的看到它的经济效益。对于具体的建造项目的成本更取决于业主对房屋的装修标准及电器设备配置的确定。我们更主张按国外比较通常的做法，即：“一步装修到位”，这样不仅为业主节省了很多事情，也才是对这种体系房屋造价的比较科学和客观的评价，这也是我国商品房消费的一种必然趋势。

在2011年12月1日，我国的《低层冷弯型钢建筑技术规程》JGJ227-2011将颁布实施，届时冷弯薄壁型钢建筑将有可能成为三层及以下建筑的主流建筑形式。