新型輕鋼建筑的發展歷史
發布時間：
2023-04-12 15:35
輕鋼結構建筑，起源于上世紀四十年代的美國，當時人們是基于木結構房屋的基礎研發而出的輕鋼房屋，所以輕鋼建筑的結構設計也與木結構建筑非常相似。在后來輕鋼結構經歷了哪些發展與突破呢？本文將從基礎技術、材料工藝以及應用領域三個方面淺談一下輕鋼建筑數十年來取得的進步。
初的美式輕鋼建筑，其結構設計與新式木結構房屋十分相似，可以簡單的理解為就是將木材換成了鋼材，美式體系下中輕鋼龍骨，和木結構房屋所使用的木方、重鋼房屋所使用的H型鋼一樣，都屬于是普通建材。到了九十年代，人們基于美式輕鋼房屋的基礎研發出了澳新輕鋼體系，澳新輕鋼與傳統的美式輕鋼最大的不同，就是改變了輕鋼龍骨的生產方式和連接工藝。美式輕鋼龍骨是一種普通建材，輕鋼房屋廠家在購買時就已經是C字型的龍骨，因為長度等規格都是統一固定的，所以后期一定會有大量的切割等二次加工。而澳新輕鋼體系，則是把將鋼帶加工成C字型龍骨這個工程交由輕鋼房屋廠家來完成，這樣的好處是通過專門的龍骨打印機的定制化生產，廠家能根據實際所需來制造龍骨。機器折彎、沖孔后制造出來的龍骨就是可直接進行安裝的最終形態了，龍骨的長度裁剪、折彎變形、預留鉚釘孔、預留水電孔、沖壓加強筋等所有工序都在一個機器內同時解決，徹底擺脫了美式輕鋼中大量的二次加工，同時還能避免鋼材的浪費。而且澳新輕鋼采用的是與美式輕鋼所不同的鉚釘連接方式，這種“柔性”連接的好處是龍骨之間的可活動性比直接打入螺絲的美式輕鋼更高，能夠更好地緩沖外力的沖擊。而正是由于澳新輕鋼采用機器定制生產龍骨精度高、無需現場二次加工，所以人們在設計輕鋼建筑時，就可以將其主體鋼結構設計得更加錯綜復雜，所以澳新輕鋼所使用的鋼材會比美式輕鋼更薄，常用厚度僅為0.8mm-1.2mm，但是卻能夠達到比美式輕鋼建筑更好的穩定性和整體性。工人在現場只需按照圖紙對每一根擁有不同編碼的龍骨進行拼接，房屋每一個小的結構模塊都會有單獨的詳細圖紙，再將一個個不同的模塊組裝成為房屋整體即可，這使得輕鋼建筑的施工變得非常簡單易懂，“傻瓜式”搭積木般的安裝方式最大程度降低了出錯的幾率。
再說到輕鋼結構的材料工藝，這就要涉及到鋼材制造技術水平的提升了，人們用重鋼建房，不用過多考慮鋼材腐蝕的問題，因為重鋼足夠厚實，不是一些常見的腐蝕源能夠穿透的，所以重鋼的防腐蝕處理，只是在其表面冷鍍一層防腐涂層或是油漆，保證其輕易不會出現銹跡即可。而輕鋼結構則不然，鋼材較薄就必須將防腐工作做好，否則時間久了可能會直接被銹蝕穿透。所以輕鋼行業一開始選用的就是熱鍍鋅鋼材，在鋼材基板兩面鍍上一層鋅層，能夠有效地保護鋼材基板免受外界腐蝕，耐腐性能是重鋼的很多倍。不過隨著建造輕鋼房屋的地區越來越多，人們也就發現了鍍鋅鋼材的局限性，就是它的耐腐蝕性能不足以在一些沿海或是鹽堿地帶長久使用，在保護基板不被腐蝕的時候鋅層也會越來越薄直到暴露基板，而人們通過增加鋅層重量也只是疊加性地增加鋼材的防腐能力而已，還是無法應對環境腐蝕更強的地區使用。所以后來人們就將鍍鋁鋅鋼材運用于輕鋼龍骨的生產，這種鋼材的防腐蝕性能可謂取得了質的改變，基板外部的涂層中同時含有鋅和鋁以及少量的硅，使得這種鋼材同時具備鋁的物理保護和鋅的電化學保護特性，當鋅層遭到破壞時，鋁元素在空氣中會形成一層致密的、不活潑的氧化膜來保護剩余涂層，所以同樣鋅層厚度條件下，鍍鋁鋅鋼材的耐腐蝕性能是鍍鋅鋼材的3-6倍，而且鍍鋁鋅鋼材具有良好的耐熱抗氧化性，在500度高溫中仍可長期使用，熱反射率高達75%，是鍍鋅鋼材的2倍。在解決了防腐問題后，人們又通過工藝升級進一步提升了鋼材的受力強度，生產出來了建筑用高強度鍍鋁鋅鋼材，它的屈服強度、抗拉抗扭等性能都是普通鍍鋁鋅和鍍鋅鋼材的三倍以上，所以現在輕鋼結構建筑所用的鋼材厚度能夠控制在1mm左右，顯著降低了整體用鋼量，節約成本。
現在輕鋼結構的應用領域非常的廣泛，這要得益于輕鋼設計水平的進步以及機械化制造龍骨的優勢，所以輕鋼能被用于制造小到一張桌子、一把椅子；大到一棟酒店、一座教堂。現在輕鋼結構的使用局限主要在于其單根的橫向承重龍骨不能過大，需要控制在十米以內，所以一些大型廠房設施或是跨度較大的商場建設都不適合用純輕鋼進行建造，但是可以采用輕重鋼結合的方式，主體承重部分使用重鋼，其余部分使用輕鋼即可。
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