鋼結(jié)構(gòu)體系、多層框架結(jié)構(gòu)體系、薄壁折皺拱殼屋面體系。對于無吊車的工業(yè)和民用建筑，輕型鋼結(jié)構(gòu)的鋼材用量一般為20-50kg/m2，主要取決于結(jié)構(gòu)形式、跨度、柱距和活荷載的大小，預(yù)制裝配式輕鋼房屋建筑體系誕生于本世紀(jì)初，主要用于車庫，采用鋼波紋板屋面和墻面，二十年代出現(xiàn)了定型化生產(chǎn)的廠房。二戰(zhàn)期間輕鋼房屋建筑迅速發(fā)展，多用于快速建設(shè)戰(zhàn)地飛機庫，戰(zhàn)后重建對工業(yè)廠房的大量需求，進一步刺激了輕鋼房屋的發(fā)展。四十年代出現(xiàn)門式剛架結(jié)構(gòu)，六十年代開始大量應(yīng)用彩色壓型板、Z型條、保溫墻板和屋面板。目前輕鋼結(jié)構(gòu)已成為發(fā)達國家的主要建筑結(jié)構(gòu)型式，例如，英國新建的非居住類房屋建筑中，90%的單層和60%的多層房屋都采用輕鋼結(jié)構(gòu)。目前我國的鋼產(chǎn)量己達1億噸，普通碳素鋼質(zhì)量可靠，價格平穩(wěn)，供應(yīng)充足，鍍鋅及彩色鋼板性能優(yōu)良，在輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作和安裝方面已積累了成功的經(jīng)驗，各類焊接、冷成型、壓型板等輕鋼生產(chǎn)線上百條，已經(jīng)制定了門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS102：98）和相應(yīng)的設(shè)計手冊。目前國內(nèi)的一些多層廠房開始采用上述結(jié)構(gòu)，而多層住宅體系的發(fā)展為多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用提供了巨大潛在市場。采用組合梁可實現(xiàn)提高結(jié)構(gòu)剛度，減小結(jié)構(gòu)尺寸，增加建筑使用空間。腹板開洞梁可為設(shè)備管道提供通行空間，但在孔洞周圍要設(shè)加勁肋，提高抗剪能力。樓屋蓋次梁采用圓形或六邊形蜂窩梁，在不增加用鋼量的前提下可使梁高增加70%，組合桁架可使跨度進一步加大。

　　多層輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 17-88），中國工程建筑標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會組織編制的輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程正在報批中，按空間剛架分析設(shè)計，無柱間支撐按有側(cè)移框架設(shè)計，柱截面采用H形或箱形，梁為工形實腹梁，主梁和柱間剛接或鉸接，主次梁間宜鉸接；組合樓蓋可采用壓型鋼板或預(yù)制板疊合樓蓋。樓層梁宜按組合梁設(shè)計，栓釘?shù)瓤辜艏臄?shù)量和大小應(yīng)按受力要求布置，如不考慮組合作用，可按構(gòu)造要求布置栓釘?shù)瓤辜艏?/p>

　　采用蜂窩梁即能提高截面利用率也為設(shè)備管道提供通過空間，關(guān)于蜂窩梁的設(shè)計和計算，國內(nèi)尚無明確規(guī)定，但有國內(nèi)外試驗研究資料可供設(shè)計。柱間支撐、墻面支撐和屋面支撐傳遞吊車縱向力及應(yīng)按抗風(fēng)、抗震和構(gòu)造要求設(shè)計。

　　新型壓型鋼板密肋組合樓蓋支承在梁的加寬下翼緣（Slimdek），梁肋之間可布置設(shè)備管道，梁板總體結(jié)構(gòu)高度僅300mm，也改善了梁的防火性能，但需要解決梁的抗扭設(shè)計問題。

　　2.3冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系冷彎薄壁型鋼過去多用做屋面、隔斷和圍護結(jié)構(gòu)的單體構(gòu)件，如檁條、墻梁、山墻架，鋼屋架、桁架等，只有少量作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件在中、小跨門式剛架（無吊車），單、多層住宅，別墅，貨架、等建筑中推廣應(yīng)用。由于冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系多采用組合樓蓋，輕質(zhì)圍護和隔斷，現(xiàn)場施工干作業(yè)、全螺栓拼裝，具有安裝簡便，搬運重量輕、僅需小型起重設(shè)備等優(yōu)勢，在低層住宅方面具有很大的發(fā)展?jié)摿?。香港已建成多棟全部采用高強鍍鋅冷彎薄壁型鋼的四六層住宅，自重極輕、安裝簡便。英國生產(chǎn)的鍍鋅冷彎薄壁型鋼別墅，完全手工安裝，施工僅需一星期，并在牛津建成的三層住宅示范房中進行了保溫、隔聲、溫濕度、耗能等建筑物理性能的長期觀測，以證明它的優(yōu)越性。冷彎薄壁型鋼住宅建設(shè)研究己列入歐州的重點研究項目，并陸續(xù)開發(fā)了各類樣品房，目前已進入批量化商業(yè)生產(chǎn)階段。

　　冷彎薄壁型構(gòu)件主要由。5~3.5mm厚普通鋼板或鍍鋅鋼板經(jīng)冷壓或冷彎而成，基本形狀為C形、Z形和方（矩）管型，并可形成各種折皺和卷邊、拼成I形或T形提高截面剛度和承載力?？颍▌偅┘芰汉椭刹捎秒pC或四C槽鋼組成I、T形截面。承重結(jié)構(gòu)為平面框架，布置柱間支撐保證整體穩(wěn)定性，樓層采用主次梁體系，組合樓蓋。不上人屋面采用條和壓型鋼板，內(nèi)墻為輕質(zhì)隔斷，外墻采用輕質(zhì)保溫板。

　　冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)為冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范（GB18- 87）'按平面或空間框架結(jié)構(gòu)分析，門式剛架多采用鉸接柱腳，框架梁柱連接多為鉸接或半剛接，次梁多為C型或Z型鋼。

　　冷彎薄壁型鋼在輕鋼住宅建筑中應(yīng)用在國內(nèi)外發(fā)展很快，主要采用鍍鋅C型鋼，并進行了各種荷載條件下的結(jié)構(gòu)試驗，通過建造樣品房，對樓（屋）蓋和墻板的振動與隔聲、保溫與結(jié)露等建筑物理性能進行了綜合測試。

　　2.4薄壁鋼板拱殼屋面結(jié)構(gòu)體系大跨度金屬折皺拱形屋面是90年代初從美國引進的一種新型建筑結(jié)構(gòu)形式，是一種采用彩色鋼板現(xiàn)場滾壓成型的屋面結(jié)構(gòu)體系，具有無梁、無柱、無鉚釘螺栓，施工速度快，用鋼量省，集承重與圍護結(jié)構(gòu)于一體的優(yōu)勢，廣泛用于廠房、倉儲、商業(yè)、農(nóng)業(yè)和機庫建設(shè)，最大跨度可超過40m. 3國內(nèi)輕型鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展存在的主要問題3.1設(shè)計方法輕型鋼結(jié)構(gòu)是近幾年在國內(nèi)才發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)形式，由于宣傳力度不夠，未得到廣泛認(rèn)同，工程應(yīng)用多集中在東南沿海地區(qū)，且主要用于中小型工業(yè)建筑，公共建筑和商業(yè)建筑中應(yīng)用較少，設(shè)計人員也沒有充分認(rèn)識到輕型鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。在設(shè)計輕型鋼結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員鋼結(jié)構(gòu)知識和概念陳舊，缺乏相關(guān)知識培訓(xùn)，對輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不熟悉，且受傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計思想束縛，導(dǎo)致設(shè)計用鋼量比國外同類結(jié)構(gòu)高。此外我國對輕型鋼結(jié)構(gòu)的理論和試驗研究尚不夠深入，例如如何考慮結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、空間作用、蒙皮效應(yīng)等，國外己有成熟的規(guī)范，國內(nèi)尚無可靠的設(shè)計依據(jù)。一些工程的制作和安裝技術(shù)還停留在手工操作階段，從而制約了輕型鋼結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用。

　　計算機輔助設(shè)計、計算機輔助繪圖、計算機輔助制造技術(shù)還處于初級階段，國內(nèi)尚無公認(rèn)的成熟專業(yè)化輕鋼設(shè)計軟件，國外已實現(xiàn)計算機三維建模分析、設(shè)計、繪圖和輔助集成制造一體化，在節(jié)點設(shè)計、構(gòu)件詳圖標(biāo)準(zhǔn)化，信息系統(tǒng)管理、工程量、造價自動計算，材料表生成等方面已全部計算機化。計算機成圖自動化，減少了尺寸計算錯誤，設(shè)計與制作加工集成，實現(xiàn)無圖紙下料加工，在制作和加工方面國內(nèi)外有相當(dāng)大的差距。

　　3.2結(jié)構(gòu)鋼材國內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼材仍以Q235為主，寬厚鍍鋅鋼板短缺，大截面冷彎型鋼市場供貨較少；而國外主體結(jié)構(gòu)鋼材多采用高強鋼，冷軋彩板、鍍梓或鍍鋁鋅鋼板也采用高強鋼材。

　　輕鋼結(jié)構(gòu)的突出特征是主體和圍護結(jié)構(gòu)均采用薄鋼板加工制作，結(jié)構(gòu)的耐久性、防火和防腐是輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的關(guān)鍵技術(shù)問題。目前國內(nèi)的通行做法是采用防銹漆，并且要定期重刷，結(jié)構(gòu)的維護工作量相當(dāng)大，而且對非外露的部位重新刷漆也很困難，國外現(xiàn)在主要采用鍍鋁鋅鋼板或不銹鋼板解決輕鋼的防銹問題，采用專利涂層墻板和屋面板以解決結(jié)露和積塵問題。

　　3.3構(gòu)造處理在構(gòu)造處理方面也還存在著彩色壓型鋼板耐久性、鋼結(jié)構(gòu)防火和節(jié)點連接方面的問題。國外在公共建筑中大量采用鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)用外露弧形構(gòu)件、蜂窩梁和鋼管結(jié)構(gòu)來表現(xiàn)建筑藝術(shù)，大面積采用保溫型玻璃圍護結(jié)構(gòu)加強建筑物的通透性和自然采光率，符合節(jié)能和環(huán)保原則。

　　輕型鋼結(jié)構(gòu)由主、次結(jié)構(gòu)，屋面、墻面維護結(jié)構(gòu)等根據(jù)組合而成，在建筑構(gòu)造處理、建筑配件選用等方面目前大多由各生產(chǎn)廠家自行處理，其工程質(zhì)量往往難以保證。建筑構(gòu)造處理問題，不僅牽扯建筑使用功能，而且如果處理不當(dāng)，還會影響建筑物的結(jié)構(gòu)安全，曾經(jīng)發(fā)生過柱間支撐設(shè)置不當(dāng)，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在臺風(fēng)中倒塌的事故，應(yīng)盡快組織編制通用的輕型鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)圖集，以規(guī)范輕型鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造處理。

　　3.4施工安裝在加工、制作和安裝方面，除個別新建生產(chǎn)線外，大多數(shù)生產(chǎn)線工藝落后、加工精度低，施工單位良莠不齊，半路出家，缺少必要專用設(shè)備和技術(shù)培訓(xùn)，安裝工期和質(zhì)量都難以保證，工程事故時有發(fā)生，也無法體現(xiàn)輕鋼結(jié)構(gòu)速度快的優(yōu)勢。歐洲國家已起動鋼結(jié)構(gòu)教育計劃，面向高等教育和職業(yè)教育，組織了20多個國家的400多位鋼結(jié)構(gòu)專家進行編著，歷時六載，目前己有40多個國家引進了這套教學(xué)資料。

　　輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作和安裝是專業(yè)性很強的技術(shù)工作，對從業(yè)人員的教育程度、專業(yè)水平和操作技能要求相當(dāng)高，并非普通工人經(jīng)過簡單培訓(xùn)就能勝任，需要經(jīng)過多年的工程實踐和經(jīng)驗積累才能勝任。我國的鋼結(jié)構(gòu)施工與驗收規(guī)范不僅對制作和安裝工藝及質(zhì)量控制做出了明確規(guī)定，而且嚴(yán)格規(guī)定了對焊接人員的考核和資格認(rèn)證的要求。從事輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作和安裝的人員和單位必須具備國家技術(shù)監(jiān)督部門和資質(zhì)認(rèn)證機構(gòu)頒發(fā)的資質(zhì)證明，才能保證工程質(zhì)量，避免工程事故。

　　減少輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作和安裝的中間環(huán)節(jié)是提高工程質(zhì)量，保證工期的重要措施，國外的輕鋼公司為客戶提供從工程可行性研究到項目后期維修的全方位服務(wù)。輕鋼結(jié)構(gòu)工程涉及的部門很多，一個項目的管理效率直接影響著工程的質(zhì)量和效益。因此各部門間的信息交流、工藝配合和技術(shù)協(xié)調(diào)是保證項目質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)客戶的要求提供輕鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)劃、設(shè)計、制作、安裝和維修實行工程總承包一條龍服務(wù)，根據(jù)工程的實際情況合理配備人力和設(shè)備資源，合理調(diào)配資金投入和利益收入，實行項目統(tǒng)一管理，在保證質(zhì)量和工期的前題下也可為公司帶來最佳的經(jīng)濟效益。

　　4國內(nèi)輕型鋼結(jié)構(gòu)的研究和發(fā)展趨勢4.1工程應(yīng)用方面我國曾在70年代提倡過門式剛架鋼結(jié)構(gòu)，但受鋼材限制和傳統(tǒng)設(shè)計理論約束，并未得到推廣。改革開放以后，深圳上海等地率先引進國外設(shè)計和制造的門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其十分輕巧，比按我們傳統(tǒng)的做法用鋼量少的多得多，從而逐漸擯棄了鋼結(jié)構(gòu)貴的觀念。

　　由于歷史的原因，我國鋼結(jié)構(gòu)大多應(yīng)用于重型冶金廠房、大跨度橋梁和大跨度公共建筑，歸口管理部門也由原冶金工業(yè)部負(fù)責(zé)。隨著鋼結(jié)構(gòu)，特別是輕鋼結(jié)構(gòu)在民用建筑中的大量應(yīng)用，作為主管的建設(shè)部也意識到必須規(guī)范建筑鋼結(jié)構(gòu)市場和發(fā)展民族建筑鋼結(jié)構(gòu)，1996成立在中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會下設(shè)立了建筑鋼結(jié)構(gòu)委員會，鼓勵和推動鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，組織制定了輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程，2000年又成立了建設(shè)部與冶金局的鋼材應(yīng)用協(xié)調(diào)組，以指導(dǎo)、協(xié)調(diào)工程中鋼結(jié)構(gòu)及鋼材的應(yīng)用。

　　我國鋼產(chǎn)量己超過1億噸，建筑鋼材供應(yīng)充足。國家在政策方面鼓勵建筑行業(yè)積極采用鋼結(jié)構(gòu)，以促進建筑市場的健康發(fā)展，緩解鋼材積壓，為冶金工業(yè)提供產(chǎn)品市場。在國外建筑行業(yè)以成為鋼材的主要消耗市場（20%30%）。

　　近年來我國糧食和棉花大豐收，急需儲藏空間，興建鋼結(jié)構(gòu)倉庫是一個有效途徑。新建的高新技術(shù)生產(chǎn)企業(yè)，如現(xiàn)代化食品加工、輕紡、電子產(chǎn)品、制藥和高科技農(nóng)業(yè)項目，對生產(chǎn)和工作環(huán)境要求高，基本上都傾向于采用輕鋼結(jié)構(gòu)。另外港口和海關(guān)倉庫，鐵路沿線的貨運倉庫，也逐步采用了輕型鋼結(jié)構(gòu)。

　　現(xiàn)在鋼材供應(yīng)充足，價格較低，輕鋼結(jié)構(gòu)已不再是造價比混凝土貴的結(jié)構(gòu)型式。其用鋼量一般在2050kg/m2，綜合造價已和混凝土結(jié)構(gòu)持平，且多數(shù)情況下還低于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并具有施工快、建筑美觀的競爭優(yōu)勢。

　　越來越多的建設(shè)單位已開始認(rèn)識到輕鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，逐漸成為工業(yè)建筑首選結(jié)構(gòu)型式，在多層民用建筑也已得到了認(rèn)同。

　　4.2輕鋼住宅體系研究輕鋼住宅包括承重結(jié)構(gòu)體系、施工和安裝技術(shù)研究、新型圍護結(jié)構(gòu)體系研究、承重結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)的連接方法和相互作用研究。

　　輕鋼住宅體系研究的主要問題是合理樓蓋和墻板體系研究應(yīng)用。有效的連接方式應(yīng)能體現(xiàn)干作業(yè)、施工速度快的優(yōu)勢，還要考慮外墻和屋面保溫隔聲，內(nèi)部裝修的方便與靈活等因素，需要開發(fā)新型墻體材料以及高效、節(jié)能環(huán)保的新型裝配式樓蓋體系。多層輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑中，最常用的為混凝土預(yù)制板與現(xiàn)澆樓蓋相結(jié)合的組合樓蓋結(jié)構(gòu)體系，由于工業(yè)建筑一般無需精裝修，外露壓型鋼板不妨礙使用功能要求，公共建筑可以通過吊頂和外包把壓型鋼板隱藏在內(nèi)部，但是壓型鋼板作為住宅建筑的墻板和屋面板就不是一種合適的選擇。

　　在平面布置上要求提供大開間，便于住戶靈活分割，如何提高整體剛度，在不影響使用的前提下合理布置支撐體系也是需要解決的問題。

　　此外為推動我國輕鋼住宅體系的發(fā)展，發(fā)展形成專業(yè)化的輕型鋼結(jié)構(gòu)工程大型企業(yè)，完善硬件與軟件，建立品牌輕鋼房屋體系，形成商品化和規(guī)模化，以占領(lǐng)市場。

　　4.3設(shè)計方法和理論研究輕鋼結(jié)構(gòu)屋面和墻面圍護結(jié)構(gòu)在風(fēng)力作用下的整體穩(wěn)定性，己成為人們曰漸關(guān)注的技術(shù)難題。屋面板和條、墻板和墻梁相互作用分析，以及構(gòu)件整體穩(wěn)定性分析的實用設(shè)計方法、節(jié)點半剛性的理論與試驗研究，也是需要進一步關(guān)注的課題。

　　多層建筑采用何種結(jié)構(gòu)體系以保證結(jié)構(gòu)整體剛度和抗震性能，如何考慮空間整體作用，也是尚未完全解決的難題。

　　4.4軟件開發(fā)隨著輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的日益廣泛，計算機輔助設(shè)計技術(shù)發(fā)揮了越來越重要的作用，國內(nèi)許多單位和設(shè)計部門都開發(fā)了專用和通用的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。這些軟件具有三維建模、結(jié)構(gòu)靜動力分析、非線性穩(wěn)定分析、構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計、典型節(jié)點構(gòu)造等功能，有些還可自動生成結(jié)構(gòu)平立面圖和構(gòu)件施工圖、零件大樣和材料表等27.國外的軟件公司也看好中國工程設(shè)計的潛在市場，大舉推銷各種漢化版的分析和設(shè)計軟件，各種軟件都配有型鋼截面庫、節(jié)點構(gòu)造庫，能與AutoCad自動連接對施工圖進行修改。

　　目前的發(fā)展趨勢是使軟件的適用性更強、應(yīng)用范圍更廣，以便分析設(shè)計出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)型式。焊接和熱軋鋼結(jié)構(gòu)、冷彎薄壁鋼結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)的混合應(yīng)用對設(shè)計軟件提出了更高的要求?，F(xiàn)代化鋼結(jié)構(gòu)制作加工廠始采用計算機輔助集成制造技術(shù)，新的設(shè)計軟件應(yīng)實現(xiàn)設(shè)計和制作一體化，軟件開發(fā)應(yīng)從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域擴展到工程的制作安裝，開發(fā)人員不僅要熟悉鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，也要精通制作安裝的操作和運行，開發(fā)高效控制加工過程的軟件。

　　5結(jié)束語輕型鋼結(jié)構(gòu)在我國己進入了快速發(fā)展時期，已在工業(yè)建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，輕鋼住宅已成為輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的新領(lǐng)域和增長點，但與國外的發(fā)展水平相比，無論是在建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計，還是在制作安裝技術(shù)方面，我們都有很大差距，需要對結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和設(shè)計方法進行深入研究，需要對從業(yè)人員進行技術(shù)培訓(xùn)，需要開發(fā)新型圍護結(jié)構(gòu)和承重結(jié)構(gòu)體系，使輕型鋼結(jié)構(gòu)真正成為綜合經(jīng)濟效益高、具有競爭優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)體系。