淺析美國多層輕鋼房屋體系

　美國已成功進(jìn)行了多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的研發(fā)與工程應(yīng)用，對鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展具有很高的參考價(jià)值。

　　美國的多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系是一項(xiàng)綜合的技術(shù)，集輕鋼結(jié)構(gòu)、建筑節(jié)能保溫、建筑防火、建筑隔聲、新型建材、設(shè)計(jì)施工于一體的集成化技術(shù)，社會(huì)化分工明確，各種產(chǎn)品的生產(chǎn)商、施工方、設(shè)計(jì)方緊密合作。在北美金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)的促進(jìn)下，依靠新編的輕鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與廣泛的宣傳發(fā)展很快。對于美國多層公寓與多層酒店的建造來說，輕鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)將是一個(gè)主要的結(jié)構(gòu)發(fā)展方向。

　　美國多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的特點(diǎn)明顯。一是輕質(zhì)樓蓋系統(tǒng)。輕質(zhì)樓蓋系統(tǒng)其樓蓋由“C”形的輕鋼擱柵與鋪于擱柵上的薄板組成。擱柵一般跨度為3.6米～4.8米，擱柵高為254毫米（擱柵的**跨度可達(dá)11米），擱柵間距為600毫米。由美國迪垂馳公司研發(fā)的擱柵專利產(chǎn)品在腹板上開有大孔，這樣對于管線的穿越與布置極為方便。在這些輕質(zhì)樓蓋上每平方米可承受316公斤～365公斤的荷載。該樓蓋結(jié)構(gòu)體系重量僅為國內(nèi)傳統(tǒng)的混凝土樓板體系的四分之一到六分之一，但其樓蓋的結(jié)構(gòu)高度將比普通混凝土板高100毫米～120毫米。

　　二是豎向墻體結(jié)構(gòu)。豎向墻體結(jié)構(gòu)一般將內(nèi)橫墻作為結(jié)構(gòu)的承重墻，墻柱為“C”形輕鋼構(gòu)件，其壁厚根據(jù)所受的荷載而定，通常為0.84毫米～2毫米，墻柱間距一般為400毫米～600毫米，墻柱的下端為“U”形開口朝上的底槽梁，墻柱上端為“U”形開口向下的頂槽梁，擱柵固定于上槽梁側(cè)邊。為提高墻柱的穩(wěn)定性，一般在墻柱高度范圍內(nèi)設(shè)三道輕鋼拉條。這種墻體結(jié)構(gòu)布置方式，可有效承受并傳遞豎向荷載，且布置方便，但該墻體結(jié)構(gòu)不能承受水平荷載。

　　為抵抗水平風(fēng)荷載與地震負(fù)作用，美國多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系采用了兩種方式，分別為采用輕鋼剪力墻或采用帶十字交叉支撐的普鋼框架結(jié)構(gòu)。輕鋼剪力墻一般布置在分戶墻上，采用0.5毫米鍍鋅薄鋼板置于石膏板上，再固定于輕鋼墻柱上，形成類似于應(yīng)力蒙皮結(jié)構(gòu)的剪力墻，每層之間有一個(gè)特殊的構(gòu)件對上下樓層剪力墻進(jìn)行連接，以有效傳遞水平剪力與由于水平力作用在墻柱上而產(chǎn)生的拉力。在地震區(qū)，為保證結(jié)構(gòu)安全，采用帶十字交叉支撐的普鋼框架作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，形成以輕鋼承受豎向荷載，以普鋼承受水平荷載的混合結(jié)構(gòu)體系。

　　三是建筑保溫節(jié)能技術(shù)。在輕鋼住宅體系中，美國對保溫節(jié)能技術(shù)十分重視，為確保達(dá)到保溫效果，一般除在墻柱間填充玻璃纖維外，在墻外側(cè)再貼一層保溫材料，有效隔斷了通過墻柱至外墻板的熱橋，并在樓層之間擱柵內(nèi)填充玻璃纖維，減少樓層的熱傳遞。

　　四是建筑防火技術(shù)。輕鋼結(jié)構(gòu)一個(gè)最關(guān)鍵的問題是防火技術(shù)的應(yīng)用，即在墻的兩側(cè)與樓蓋的天花處貼防火石膏板，對于普通防火墻和分戶墻用25.4毫米厚（1英寸）石膏板保護(hù)，以達(dá)到1個(gè)小時(shí)的防火要求。另外在墻體墻柱間與樓蓋擱柵間填充的玻璃纖維對于防火與熱傳遞也起了積極的保護(hù)作用。這些產(chǎn)品都通過了美國認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的測試與認(rèn)證。美國住宅對耐火極限的要求比我國低一些，這與美國的住宅設(shè)計(jì)中更多強(qiáng)調(diào)保證逃生需要的時(shí)間有關(guān)，而不過分強(qiáng)調(diào)住宅本身的耐火極限要求。

　　五是建筑隔聲技術(shù)。美國研發(fā)部門對于輕鋼建筑中隔聲處理下了很大的力氣，在內(nèi)外墻及樓蓋擱柵間填充玻璃棉，有效阻止了通過空氣傳播的音頻部分。在美國的多層輕鋼住宅中，做了如下構(gòu)造處理：對于分戶墻采用二道墻柱構(gòu)成帶有中間空隙的二道墻體，而對于吊頂用的固定石膏板的小龍骨，用帶有小切槽的彈性構(gòu)造以有效減少樓層間的固體聲傳播。