科普 | 揭开“轻钢“结构的神秘面纱，为什么能100年不腐蚀不生锈？

轻钢别墅是以轻钢龙骨为主体材料，以其它保温、装饰材料，经工厂集成生产和现场装配而成的房屋建筑体系。那么这个“轻钢”到底是何方神圣，它的承重力、防腐蚀性为什么会那么强大，可以保持房屋风雨矗立100年以上？

轻钢别墅，又被称为轻钢结构房屋，其主要材料是由热镀锌钢带经冷轧技术合成的轻钢龙骨，经过精确的计算加上辅件的支持与结合，起到合理的承载力，以取代传统房屋。由于它的承重结构为轻钢结构，造型又特别优美，因此这种新型房屋被称为轻钢别墅。

轻型钢结构低层住宅的建造技术是在北美式样木结构建造技术的基础上演变而来的，经过百年以上的发展，已形成了物理性能优异、空间和形体灵活、易于建造、形式多样的成熟建造体系。在世界上被誉为人居环境最好的北美大陆，有95%以上的低层民用建筑，包括住宅、商场、学校、办公楼等均使用木结构或轻钢结构建造（甚至包括我们的近邻日本和韩国）。并且北美轻钢结构体系的市场发展正以超过30%的增长率快速增长，逐步为市场所广泛接受。同时在我们的近邻日本和韩国以及澳大利亚也被大量采用。

总结北美轻钢结构当前来快速发展的原因，可以总结为技术成熟可靠，结构体系灵活利于建设及商业开发，建筑经济性高，技术先进符合环保节能可持续发展的潮流几个方面。

轻钢结构的技术及产品配置非常成熟，产业化程度高，是北美近百年建筑技术和建材工业发展的结晶。建筑结构使用的镀锌钢板抗腐蚀性能优异经久耐用，其在正常使用的情况下的使用年限为275年。

轻钢结构的抗震性能远优于传统的混凝土和砖混住宅。同时，由于轻钢结构的结构自重轻，单位面积重量仅相当于同等面积砖混结构重量的1/4，所以其基础处理简便，适用于大多数地质情况。钢结构住宅不再像木结构住宅那样担心白蚁的危害。

由于结构所用的钢料均采用工厂化加工，所以轻钢结构别墅的结构精确度相当高，一栋别墅的结构体系由上万个构件组成，每个构件的平均误差低于2毫米，确保了房屋的品质，是传统的建筑方式所无法达到的。

具有以下四种特点：

1、结构稳定。

2、造价低廉。

3、轻型钢结构别墅屋内空间的跨度比混凝土建筑的跨度大。

4、工期短，比常规建筑要快的多。

为什么不锈？

轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系，已广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑，如办公楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域。

轻钢结构和重钢结构的区别

判定结构为重钢与轻钢结构确实没有一个统一的标准，很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白，但我们可以以一些数据综合考虑并加以判断：

1、厂房行车起吊重量：大于等于25吨，可以认为为重钢结构了。

2、每平米用钢量：大于等于50KG/M2，可认为是重钢结构。

3、主要构件钢板厚度：大于等于10MM，轻钢结构用的较少。

轻钢结构的优点

轻钢结构是一种年轻而极具生命力的钢结构体系，已广泛应用于一般工农业、商业、服务性建筑，如办公楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游建筑和低、多层住宅建筑等领域，还可用于旧房增层、改造、加固和建材缺乏地区、运输不便地区、工期紧、活动式可拆迁建筑等，倍受业主青睐，主要有以下特点：

1）采用高效轻型薄壁型材，自重轻、强度高、占用面积小。

2）构配件均为自动化、连续化、高精度生产，产品规格系列化、定型化、配套化。各部分尺寸精确。

3）结构设计、详图设计、计算机模拟安装、工厂制造、工地安装等以较小时间差同步进行。

4）基础以上干式工法没有湿作业，内装饰等易于一次到位。型材经过镀锌、涂层后外观优美且防腐，有利于减少围护和装修费用。

5）便于扩大柱距和提供更大分隔空间，可降低层高和增加建筑面积（住宅实用面积可达92%）。在增层、改造、加固方面优势明显。

6）新墙材应用范围广，大量使用采光带，通风条件好。

7）室内水暖电气管线全部隐蔽在墙体中和楼层间，布置灵活，修改方便。

8）房子可以搬迁、材料可全部回收利用，不会造成垃圾，符合可持续发展战略。

轻钢结构的特性

发达国家在非居住建筑上的应用十分迅速，并正在向多层居住建筑拓展。非居住建筑以四层以下的门式轻钢结构为主，跨径一般大于20m，普遍用在大跨的轻工、电子、仓库、加工等车间的建造，也有应用在日用的超市、临时用房、飞机库等。轻钢结构居住建筑一般用于多层（4～6 层）与高度 24m 以下（7～9 层）的高层。通过增设耗能支撑等消能部件，居住轻钢结构也可用于更高层。居住轻钢结构多采用由热轧H 型钢组成的框架结构，结点采用高强螺栓连接（辅以焊接），楼板多采用压型钢板衬底代替模板的钢筋砼结构，屋面板与外墙多采用集保温、防水于一体的彩色涂层钢板，分户墙多采用防水轻质墙板。

抗震性：低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。

抗风性：型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护。

耐久性：轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成，钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造，有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响，增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。

保温性：采用的保温隔热材料以玻纤棉为主，具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板，有效的避免墙体的“冷桥”现象，达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。

隔音性：隔音效果是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。

健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。

舒适性：轻钢墙体采用高效节能体系，具有呼吸功能，可调节室内空气干湿度；屋顶具有通风功能，可以使屋内部上空形成流动的空气间，保证屋顶内部的通风及散热需求。

快捷：全部干作业施工，不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑，只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。

环保：材料可100%回收，真正做到绿色无污染。

节能：全部采用高效节能墙体，保温、隔热、隔音效果好，可达到50%的节能标准。

轻钢结构防护技术现状

1.轻钢结构建筑的防腐

轻钢结构建筑的防腐可分为钢构件的防腐和围护系统的防腐两大部分

(1)钢构件的防腐

钢构件的防腐处理大部分在工厂制作时完成北方地区或者比较干燥的环境,也可以增加底漆一道干膜厚度达到70-80微米,取消中间漆。

防腐处理可分为硅烷化、磷化除锈→镀锌或涂底漆→中层漆→面漆几个工序来完成。根据轻钢结构建筑的用途、地理位置、气候条件的不同,来确定防腐方案和各个工序的基本要求。

抛丸(或喷砂)处理的钢构件表面一般要达到国家标准Sa2.5级以上,最低不低于Sa2级,处理后的构件8小时内要开始涂刷底漆,底漆一般采用红丹醇酸防锈底漆、无机富锌底漆和环氧富锌底漆,防腐能力较好的是富锌底漆,干漆膜中锌粉含量可达到80%以上,起到很好的阴极保护作用,防止电化锈蚀。中间漆多采用鳞片状的中层漆,漆膜颜料呈层状排列,可以提高涂层的屏蔽作用,加大了水汽、二氧化碳渗透阻力,起到了增强防腐蚀效果的作用,而面漆多采用醇酸调合漆、脂肪族聚氨脂漆,或防腐蚀性能更好的环氧面漆和氟碳漆。

就我们国内的现状来看防腐工艺的要求和材料的选用,大同小异,而防腐涂料本身的质量,却是大相竞庭。同一种油漆不同的生产厂家不同的品牌,甚至同一种品牌的质量和价格相差很大,因为油漆的生产厂家以小、散、低的私营企业占了相当大的比重,而一些不规范的钢结构生产企业,为了降低成本,不惜牺牲质量而选用低档次的防腐涂料,造成了工程质量的低劣。

(2)围护系统的防腐

围护系统的防腐,主要是彩板部分,它的表面涂层的处理是在彩板的专业制造厂家完成的。作为轻钢结构建筑的设计和生产厂家,主要是根据不同的建筑用途、不同的地理位置和气候条件选用不同的品牌、型号和表面特性，常用的彩板品牌和生产厂家有上海宝钢、澳洲BHP、台湾烨辉、韩国朴相等等。

2、轻钢结构建筑的防火

钢结构的锈蚀是一个较为缓慢的过程,是一种由表及里的破坏,易于直接观察,所以常常会受到重视,而火灾是一种突发性的事件,防火是对这一突发事件的预防措施,如果不发生火灾,也许昂贵的投资永远都发挥不了作用。再就是因为钢结构本身不会燃烧,所以从表面上看轻钢结构建筑应有很好的防火性能。因此,人们往往会怀有侥幸心理,而忽视了防火的重要性。事实上防火能力差恰恰是轻钢结构建筑的一大弱点,钢结构建筑如果遇到火灾,一旦火情使周围环境达到一定的温度,钢构件将在瞬间失去80%的机械强度,造成建筑物的倒塌。9.11恐怖事件中,美国的国贸大厦双子座大楼瞬间倒塌,就是因为大火使钢结构失去了强度而造成的。在国内也不乏由于火灾而引起的钢结构建筑垮塌的事例,如天津市体育馆火灾、上海文化广场火灾、北京友谊火灾等等,所以就轻钢结构的防护而言防火与防腐缺一不可,甚至防火比防腐更为重要。

轻钢结构建筑防火处理的工序与基本要求与防腐处理大同小异只不过其最后一道工序,防火涂料的施工必须在钢结构安装完成后,现场涂刷。

防火处理分为除锈(抛丸/喷砂)→涂底漆→中间漆→涂防火涂料几个施工步骤,中间漆有的地方可以省略。除锈和涂防锈底漆的步骤一般在工厂预制时完成,防火涂料要在施工现场钢结构安装后再进行涂刷。

当下防火涂料的生产厂家比较多，施工水平也是参次不齐,管理比较混乱，缺乏统一的检验标准和管理监督机制,消防部门的管理只是一种行政制度,没有规范的技术检验手段和严格的质量评定能力。造成国内的防火涂料产品普遍存在防火性能低、容易脱落,装饰性差,耐久性差等几大问题,与国外的同类产品比较存在较大的差距。

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