摘要：輕鋼結構作為鋼結構技術的一種，是近年來在我國發展起來的新型結構， 以其眾多優點在我國受到越來越多行業的青睞，當前形勢下，輕鋼結構的設計與未來發展就顯得尤為重要。筆者結合輕鋼結構的具體設計與施工情況，總結了輕鋼結構設計中經常遇到的問題以及設計工作中的一些常見錯誤，并對其進行相應分析，對輕鋼結構的設計工作有一定的參考意義。

　　關鍵詞：輕鋼結構,設計,拉條設置,施工難度特點

　　1、 鋼材選用

　　設計中通常根據構件功能不同而選擇不同的鋼材。例如，式剛架、吊車梁、焊接的檁條及墻梁等構件宜采用Q235B 或Q345A 及以上等級的鋼材。非焊接的檁條和墻梁等構件可采用Q235A 等較低強度鋼材。鋼材的選用還應根據具體實際情況考慮以下幾個方面：

　　1.1經濟性選用鋼材

　　通常Q235 鋼與Q345 鋼的差價在700 元/t 左右。一些研究表明，一般的無吊車剛架結構，其柱距在6 m ～ 9 m 之間，并且其跨度在15 m ～ 27 m 之間時，從經濟角度考慮宜選用Q345，則結構整體用鋼量可降低16%～ 28%。在設計工作中，構件截面以強度進行控制設計時，應優先選用Q345 較高強度鋼材;構件截面以剛度進行控制設計時，應優先選用Q235 鋼。

　　1.2設計荷載采用不同鋼材

　　例如，直接承受動荷載的構件，考慮結構共振等動力效應，一般采用Q235. B，Q235. C，Q235. D及Q345 鋼。直接承受靜荷載或間接承受動荷載的構件則可選用Q235. B，Q235. B·F。

　　1.3施工溫度采用不同鋼材

　　例如，施工過程中，工作溫度通常低于- 20 ℃ 時，宜選用Q235. C 或Q235. D 等鋼材;工作溫度高于- 20 ℃時，可選用Q235. B 等鋼材。

　　2、結構尺寸設計

　　輕鋼結構的諸多設計因素都會對結構的經濟效應產生影響，例如，跨度、柱距、檁距、結構檐口高度、屋面坡度、構件截面形式等因素。一般的設計中，設計人員在考慮結構經濟性的基礎上，重點放在構件應力比的控制上，而忽視以上提到的諸多影響因素。研究表明，從結構的經濟效應出發，常規門式剛架的合理跨度范圍在18 m ～ 30 m 之間，吊車噸位較大時的合理跨度在24 m ～30 m;無吊車或吊車噸位較小時的合理跨度在18 m ～ 21 m。常用門式剛架的合理柱距一般為7 m ～ 9 m，當無吊車或吊車噸位較小時的合理柱距可取8 m ～ 9 m; 當吊車噸位較大時的合理柱距可取7 m。因此，輕鋼結構應當根據具體使用要求同時考慮各種影響因素，在結構截面強度或剛度控制下，充分考慮經濟效應的基礎上進行相應的設計工作。

　　3、柱腳設計

　　輕鋼結構中柱腳采用鉸接還是剛接形式應該根據具體工程情況，綜合考慮房屋高度、風荷載大小、有無吊車、吊車噸位大小和工作情況及土質情況等因素進行設計。一般設計要求中，工業廠房并且內有5 t 以上橋式吊車時，柱腳宜采用剛接;門式剛架柱腳與基礎宜采用鉸接。

　　4、支撐設計

　　支撐系統設計是整個輕鋼結構設計的關鍵，假如支撐系統未能形成完整的傳力路線，則部分結構構件就不能發揮作用，造成浪費。一般支撐系數設計錯誤如下：

　　4.1屋面支撐設置壓桿

　　一般屋面支撐只承受拉力作用，所以屋面支撐多采用施加預拉力的圓鋼。此時，在屋面支撐設置壓桿構件，其壓桿實際不起任何作用，無法傳遞水平力。一般設計中，輕鋼結構中壓桿要單獨設置。若檁條能夠滿足壓桿的設計要求 ( 壓桿輕度和長細比)，則可以用檁條替代壓桿。

　　4.2通長壓桿設置位置不當

　　縱向通長壓桿是整個支撐系統的重點部位，廠房內通過縱向通長壓桿將廠房縱向連成整體，將各道屋面支撐或柱間支撐連接為整體受力結構。假如生搬硬套設計規范中的要求，則有可能造成通長壓桿的設計不當，造成受力不均或無法傳力等情況，造成不必要的浪費等。

　　5、拉條設置

　　拉條是輕鋼結構中的輔助構件，其作用主要為：承受檁條側向力、減小檁條側向變形、對檁條起到側向支撐作用、減小檁條的計算長度等。其中，拉條的力學傳遞機理如下：通常雙坡對稱結構屋面內，在屋脊處設置拉條構件，將屋脊檁條連接起來，使兩側拉條的受力互相平衡。此時，拉條會對檁條產生垂直于屋面向下的合力。在一般設計中，屋脊檁條由于其承受的屋面荷載面積較小，所以與其他檁條相比其受力較小，但如果考慮了拉條對其產生的垂直力，則應對屋脊檁條的受力情況進行單獨計算。

　　6、輕鋼在結構設計中的運用、施工工程難度特點以及可行性

　　輕鋼在結構設計中的運用在施工時是運用鋼框架結構吊裝施工，主要是分為地下室鋼結構吊裝、地上部分鋼結構吊裝、鋼柱和鋼梁的吊裝、型鋼斜撐的吊裝幾個部分。而筒勁性鋼柱、外圍鋼柱及柱間鋼斜撐則是地下室鋼結構吊裝核心部分。但是，具體問題具體分析，在施工現場，由于條件的限制，開設坡道至地下室的難度較大，而且如果汽車吊裝設備開至地下室進行鋼結構吊裝，與土建施工相互影響較大，施工進度難以提高。因此，在地下室底板施工初期就安裝一臺外爬塔吊，就顯得尤為重要。地上部分鋼結構吊裝中鋼柱和鋼斜撐的運用則均需要考慮的因素是盡可能地減少節點數、保證鋼柱節點數以滿足塔吊的起重能力和構件的運輸能力，以便于安裝施工。鋼柱和鋼梁在吊裝的時候要先裝主梁后裝次梁，從而加快施工進度，有利于框架的穩定性。然而高層建筑工程中型鋼斜撐的吊裝則是整個工程中的難點，型鋼斜撐的長度長，使得整根吊裝的難度較大，因此在施工中為了保證型鋼斜撐的整體剛度和安裝的穩定性，則采取分節吊裝，使鋼梁起到臨時支撐作用，以防止鋼梁在吊裝過程中變形。柱間型鋼斜撐與懸挑鋼斜撐相比尺寸重量較小，可以直接吊裝。

　　20 年來輕鋼結構也在不斷地發展，已經由原來的幾家迅速發展到幾百家，我國輕鋼結構各方面都在不斷地發展，特別是人員、設備和技術、管理水平等有了進一步的提高，然而在某些方面與國外依然有一定的差距，我們所需要的就是加強質量的管理，在這些方面把關會使得輕鋼行業某些資質得到提升，使一些質量不合格的廠家被勒令停辦，提高輕鋼產業的質量進步與發展。而對于加工方面的輕鋼廠家，我們所要做的就是嚴格審查其設備、技術水平，因為這些方面關系到輕鋼的質量問題，如果焊縫過大就會影響到最后的成品。我國設計院等方面也開始重視這些問題，同時推廣使用馬鋼、萊鋼等鋼材，而對于國外的技術，如夾芯板生產設備，我們在引進的時候更要注重自身技術的發展，創造自身的發展空間。

　　7、焊縫等級的不同嚴格按照規定檢驗

　　因為鋼結構焊接缺陷的存在會對焊接鋼結構的力學性能和安全使用產生重要的影響，所以一定要按規定嚴格檢驗。危害主要是缺陷端部造成嚴重的應力集中;削弱焊接接頭承載截面;降低焊接接頭的強度和致密性，導致焊接接頭承載力的下降，縮短使用壽命，甚至造成焊接接頭脆性斷裂或結構倒塌事故。此外，有些焊接缺陷，如焊縫浹渣、電弧擦傷等會降低焊接結構的耐腐蝕性能。

　　8、輕鋼結構的除銹和涂裝

　　輕鋼結構的除銹和涂裝是目前輕鋼結構施工中較易被忽視的一項工作，也是鋼結構工程施工的薄弱環節。這種現象不糾正，對鋼結構的施工質量影響甚大。因為除銹和涂裝質量的合格與否直接影響鋼結構今后使用期間的維護費用，還影響鋼結構工程的使用壽命、結構安全及發生火災時的耐火時間(防火涂裝)，因此必須對除銹和涂裝工作給予高度重視，嚴格按照規范對各個工序進行嚴格的檢查驗收，這是確保鋼結構涂裝質量的基礎和保障。

　　9、結束語

　　所謂輕鋼結構, 即輕型鋼結構建筑體系, 一般是結構荷載較小, 結構桿件也較小, 構件壁厚較薄的一類結構。輕鋼結構是以熱軋輕型H 型鋼、輕型焊接型鋼、高頻焊接型鋼、冷彎薄壁型鋼、薄鋼板和薄壁鋼管等高效能結構鋼材和高效功能材料為主, 以各類高效裝飾連接材料為輔組裝而成, 能滿足建筑特定使用功能和特定空間需求的輕型全裝配鋼結構建筑。