冷弯薄壁型钢建筑体系的技术性浅析

2020-11-02

冷弯薄壁轻钢建筑体系根据地域和标准可以初步划分为三大体系:(澳新标)澳大利亚新西兰结构体系,(美日标)美国结构体系,日本结构体系(由于日本和美国冷弯薄壁型钢结构体系区别不是很明显,在本文中不做过多的讲解)。


1. 澳大利亚新西兰结构体系

澳大利亚新西兰体系(简称澳新标,两个国家采用相同轻钢标准)薄壁轻钢所采用的钢板厚度不超过2.5mm,用在低层冷弯薄壁型钢建筑结构的厚度为0.55mm~1.5mm高强度镀铝锌或锌铝合金镀层建筑结构钢板,屈服强度可达550mpa ,外墙厚度大多数采用C型89/90结构墙体,屋顶为平板框架结构,墙体多采用K型加强支撑,“蒙皮效应”的引入加大结构自身的承载力、刚度及抗侧向力,而自重却很轻,全套结构生产均可以由一套设备生产完成。

最大的区别是新西兰的FrameCAD体系是主流市场上唯一真正的结构力学计算体系。其软件是真正进行力学弯曲、挠度、剪切等力学分析的软件并出具计算书及转换成CNC生产文件。


2. 美国结构体系

美国体系(简称美标)薄壁轻钢所采用的钢板厚度不超过2mm,用在低层冷弯薄壁型钢建筑结构的为0.8mm~2.0mm高强度镀锌层建筑结构钢板,屈服强度可达345mpa,由于地理环境和气候的影响,外墙厚度大多数采用采用常说的140结构墙体,屋顶、楼板,过梁结构多采用Ω型桁架结构,屋顶和墙体采用不同的设备生产线。


两大冷弯薄壁轻钢建筑体系认识的误区:

1. 墙体厚度:

“美标比澳标墙体外围护墙体厚。”

外围护墙体厚度主要是由当地的气候条件及所用材料的R值决定的。

2. 结构成本:

“美标用钢量大,感官性能好,澳新标看起来比较单薄,所以美标的造价肯定高于澳标。” 美标采用Q235,Q345的镀锌钢造价相对澳标采用的Q460,Q500,Q550镀铝锌钢价格上相对便宜。

3. 安全性:

澳新标结构中“蒙皮效应”的应用使得结构整体看起来较为简洁、单薄,美国独特的屋架设计、过梁、楼板系统使得整体感观比较稳固,安全性能看起来更高。这个其实往往是一个误区,道理就跟1kg铁球和1kg的棉花比重量,谁更重一样。其实只要设计得当计算准确,两个体系都一样坚固耐用。而真正的计算体系会更加优化材料的实际用量,长远来看成本效益更加显著。


冷弯薄壁轻钢建筑与传统钢结构建筑住宅的区别:


一、 结构材料

1. 传统钢结构建筑

Q235-B钢或Q345-B钢,也有采用Q345-A钢,厚t≤2mm,镀锌层z180

2. 冷弯薄壁轻钢建筑

目前国内采用的主要是澳标和美标2种型号的钢材,

澳标多采用LQ550钢带(G550钢)冷弯成型,厚0.6<t≤1.5mm,镀铝锌AZ150

美标多采用Q235级,Q345钢带冷弯成型,厚0.8<t≤2mm, 镀锌层z275


二、 模数协调

1. 传统钢结构建筑

多按照国内公制尺寸协调,方便施工;

2. 冷弯薄壁轻钢建筑

美标多按照英制尺寸为主,澳新标多用公制尺寸,国内设计需要注意考虑调整建筑模数,方便和其他配套部品协调。


三、安全性,耐久性

1. 传统钢结构建筑

抗震设防烈度6-8度,建筑高度6-8层,主要承重构件要到达相应建筑的计使用年限,维护成本较高;

2. 冷弯薄壁轻钢建筑

抗震设防烈度9度,建筑高度6层以下,主要承重构件设计使用年限为70年(国内规范为50年),理想状态下结构寿命可达100-200年。所有结构密闭在复合墙体内部,不易腐蚀,霉变,不怕虫蛀,维护费低。


四、设计软件

1. 传统钢结构建筑

国内虽然已经开发出多个钢结构的CAD专用软件,如STS、3D3S、SFCAD、MESTEEL 等软件,但主要是以辅助设计为主,不能很好的转换成生产文件指导设备工厂化生产,自动化程度不高,这不仅影响了杆件的制造精度,而且也加大了现场施工的操作难度。

2. 冷弯薄壁轻钢建筑

其体系供应商有着自己独立的智能化配套软件和工厂化制造设备, 其设计图纸可以直接转换成生产用工艺文件及智能制造的生产文件, 全自动进行结构杆件的批量生产、精度高、效率高,构件到达现场后不需要进行二次加工,工业化、自动化程度高。劳动强度小。


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