从美国看多层轻钢结构住宅体系

美国多层轻钢结构主要用于多层公寓和酒店。第一座多层轻钢住宅设计于1990年。到目前为止，多层轻钢结构的总面积已发展到30万平方米左右。从发展情况来看，美国已经成功开展了多层轻钢住宅体系的研发和工程应用，有很多成熟的技术可以作为我国发展多层轻钢住宅体系的借鉴。【/br/】美国多层轻钢结构住宅技术是集轻钢结构、建筑节能保温、建筑防火、建筑隔声、新型建筑材料、设计施工于一体的综合性技术。社会化分工明确，各种产品的生产商、施工商、设计师密切配合。在北美金属结构协会的推动下，依托新编制的轻钢结构设计标准和广泛的宣传，发展迅速。可以预见，轻钢结构的建造将是美国多层公寓和多层酒店建造的一个主要结构发展方向。
发展多层轻钢结构住宅技术最关键的问题是其结构本身的性能。楼板结构要有合适的跨度，尽可能的轻，希望有好的楼板面内刚度。墙体结构承受竖向荷载(自重和楼面活荷载)以及横向荷载(风荷载和水平地震作用)。美国多层轻钢结构住宅的特点如下:
1。轻质楼板体系
它的楼板由C型轻钢龙骨和铺设在龙骨上的薄板组成。一般搁栅跨度3.6m ~ 4.8m，搁栅高度254mm(搁栅跨度可达11m)，搁栅间距600mm。美国迪特里希公司开发的托梁专利产品，腹板有一个大孔，非常方便管道穿越和布置。地板方式有三种，分别是:高密度木纤维水泥板；铺设压型钢板，浇筑20毫米陶粒轻骨料混凝土；铺设定向木质纤维板或高密度层压胶合板。这些轻质地板每平方米可承受316 ~ 365公斤的荷载。
这种楼盖结构体系的重量仅为我国传统混凝土楼盖体系的四分之一到六分之一，但其楼盖的结构高度会比普通混凝土板高出100 ~ 120mm。
2。竖墙结构
一般以内部横墙作为结构的承重墙体，墙柱为C型轻钢构件。壁厚一般为0.84 ~ 2mm，墙柱间距一般为400 ~ 600mm。墙柱的下端为U形开口朝上的底槽梁，墙柱的上端为U形开口朝下的顶槽梁。为了提高墙柱的稳定性，一般在墙柱高度范围内设置三根轻钢支撑。这种墙体结构布置能有效承受和可靠传递竖向荷载，布置方便，但墙体结构不能承受水平荷载。
为了抵抗水平风荷载和地震，美国多层轻钢结构住宅体系有两种方式，即采用轻钢剪力墙或采用带横撑的一般钢框架结构。一般轻钢剪力墙都是分墙布置，在石膏板上覆盖0.5mm镀锌钢板，然后固定在轻钢墙柱上，形成类似受力蒙皮结构的剪力墙。一个特殊的构件将上下两层的剪力墙在各层之间连接起来，从而有效地传递水平剪力和作用在墙柱上的水平力引起的拉力。在地震区，为保证结构安全，采用普通钢框架加横撑作为抗侧力结构，形成轻钢承担竖向荷载，普通钢承担水平荷载的混合结构体系。
3。建筑保温节能技术
在美国的轻钢住宅体系中，非常重视保温节能技术。对于墙体来说，为了保证保温效果，一般来说，除了在墙体的墙柱之间填充玻璃纤维外，还在墙体外侧贴一层保温材料，有效地切断了墙柱到外墙板的热桥；玻璃纤维填充在地板之间的托梁中，以减少通过地板的热传递；玻璃纤维填充在所有内墙的柱子之间，以减少墙与墙之间的热传递。
4。建筑防火技术
轻钢结构最关键的问题之一是防火技术的应用。防火石膏板贴在墙壁两侧和地板的天花板上，用25.4mm厚(1英寸)的石膏板保护普通防火墙和家庭墙壁，以满足一小时的防火要求。此外，玻璃纤维填充在墙壁和柱子之间以及地板的搁栅之间也起到了防火和传热的积极作用。这些产品通过了美国UL认证实验室的检测和认证。美国房屋的耐火要求比中国低，这与美国房屋设计更强调逃生所需时间，而不太强调房屋本身的耐火性有关。
5。建筑隔声技术
在轻钢建筑中，美国的研发工作在隔声处理上下了很大功夫。建筑楼层的内外墙与托梁之间填充玻璃棉，有效防止空空气传播的音频部分。关于固体传递的撞击声，美国的多层轻钢房屋做了如下结构处理:用两根墙柱做隔断墙。对于吊顶用固定石膏板的小龙骨，采用带小槽的弹性结构，有效减少固体声音在楼层间的传递。