珠海市晶艺玻璃工程有限公司
摘要：近年来，随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快，进一步促进建筑业的发展，各种建设项目如雨后春笋般涌现。轻钢结构以其工期短、性价比高、环保好、抗震能力强等优点在建筑领域得到了广泛的应用。
关键词：轻钢结构；建筑；设计
一、轻钢结构简介
1.1轻钢结构概念
所谓的轻钢结构具体是指结构主要构件的钢板厚度大于等于10mm。从某种角度上讲，轻钢属于一个不太精确的名词，在建筑领域中，对它的解释有两种：其一，按照我国现行的GB50017-2003中的有关规定指出圆钢、小角钢的轻型钢结构是指采用圆钢和小于L45×4与L56×36×4的角钢制作而成的轻型钢结构，这种结构在钢材匮乏的年代用于不适宜钢混结构制造的小型结构当中，目前已经不叫少见；其二，根据《门框轻型房屋钢结构技术规范》的相关规定，指出门框轻型屋面、轻型外墙的单层实体门框钢结构，这里的轻型结构主要由轻质材料组成。由于目前我国没有重钢结构规范和技术文件，为了区别轻钢结构建筑，更准确的说法应该是一般钢结构。这是因为通用钢结构的范围比较广，它可以包括所有类型的钢结构，而不考虑荷载，也可以包括许多轻钢结构的元素。《轻钢结构施工技术规范》仅对轻钢结构的“轻”特性规定了一些具体内容，这些内容仅限于单层门框。可见，轻钢和重钢并不是结构本身的重量，而是周围材料的重量。
1.2轻钢结构材料选择
钢材的选用是关键环节，具体设计时，应结合工程的实际情况，考虑以下几个方面：第一，应遵循经济原则选用钢材。根据目前建材市场的情况，Q235钢和Q345钢的价差一般在几百元左右。对于没有特殊要求的轻钢结构建筑，需要选用Q345钢。其次，根据设计荷载选择钢材。轻钢结构建筑直接承受动荷载的构件采用Q235B、Q235C或Q345钢，直接承受静荷载或间接承受动荷载的构件采用Q235B或Q235BF钢。除选用钢材外，柱脚的设计也需要特别注意。目前，轻钢结构建筑中柱脚通常都是采用铰接或是刚接，具体选则时应当结合工程设计要求、建筑高度、风荷载大小等因素进行确定，如门式刚架柱脚应采用铰接，而厂房内有5t以上桥式吊车时柱脚则应采用刚接。
二、轻钢结构建筑的设计理念研究
（一）轻钢结构建筑的设计理念
由于轻钢结构自身所具备的特殊性，使其在设计理念上也与一般建筑结构有所不同，轻钢结构建筑的设计理念具体体现在以下几个方面上：
1.一体化的结构设计理念。最传统的钢结构建筑设计，通常遵循第一建筑设计和结构设计理念，和轻钢结构建筑材料由于自身的特殊性以及相关设计软件的发展，使轻钢结构建筑设计程序实现的集成设计，简而言之，是建筑设计和结构设计，可以在同一时间完成。目前，一些著名的国际设计公司都在轻钢结构建筑设计的概念，但由于缺少国内设计单位先进的设计软件，使轻钢结构建筑在设计过程中还进行按照传统设计的新思想，这不仅不能反映结构形式的风格，但也破坏了这种结构的特点。因此，对于国内设计单位来说，有必要在未来引进一些先进的设计软件，并在此基础上加以完善，相信在不久的将来，国内轻钢结构建筑的设计也能充分体现设计理念的融合。
2.主体与围护结构的一体化设计理念。目前，国内轻钢结构建筑通常是独立的主体结构和围护结构设计，应设计合理的方法，即主题和围护结构的一体化设计，为了进一步确保准确性的轻钢结构建筑作为一个整体安装施工，如果添加列和列之间的轻质墙板，应该建设模块系统。
3.截面优化设计理念。在轻钢结构设计过程中，减少钢的用量是主要任务之一。在门式刚架中，一般采用变截面轻型焊接工字钢柱和变截面分段工字钢梁，通过腹板屈曲后达到的强度来达到这一目的。轻钢结构截面优化常用的方法有优化理论、穷举法等。
4.建筑表现理念。轻钢结构建筑的性能设计理念可以概括为以下几个方面：一是建筑的整体规模，大跨度轻钢结构建筑具有宏伟的气势，这是普通建筑所没有的；第二，行。在轻钢结构建筑中，大量的屋面采光板普遍用于采光，有效减少了墙体上的窗户数量，既能保证良好的采光，又能保证墙体线条的流畅，从而形成独特的建筑风格；第三，颜色。金属压钢板具有非常丰富的色彩，这使得轻钢结构建筑在色彩表现上独具特色，色彩的多样性也为建筑师预留了一定的想象空间，避免了色彩单调、千篇一律的情况。
（二）轻钢结构设计的优点
抗震性：主要为坡屋顶，低层别墅的屋顶使用屋顶结构基本上是由冷弯钢构件三角型屋架系统，轻钢构件在结构板和石膏板封后，形成了一个很强的“肋板结构体系”，这种结构体系具有较强的地震和抵抗水平荷载的能力，适合以上8度地震烈度区。
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：轻钢结构住宅结构都是冷弯薄壁钢构件组成的，和钢骨的super-anticorrosive高强度冷轧镀锌钢板，可有效避免钢板腐蚀的影响在建设和使用，提高轻钢构件的使用寿命。这种结构可以持续100年。
保温性：保温隔热材料主要采用玻璃纤维棉，具有良好的保温隔热效果。外墙保温板可以有效避免墙体的“冷桥”现象，达到更好的保温效果。约100mm厚R15保温棉的热阻值可相当于1m厚砖墙。
隔音性：隔音效果是评价住宅的重要指标。轻钢系统安装的窗户均为中空玻璃。墙体即由轻钢龙骨、石膏板的保温材料组成，其隔音效果可高达60分贝。
舒适性：轻钢墙采用高效节能系统，具有呼吸功能，可调节室内空气干燥湿度；屋面具有通风功能，可使空气室在房屋内部流动，保证屋面的通风散热要求。
轻钢结构是一个年轻的和钢结构系统的强大的生命力，已广泛应用于工业和农业、商业、服务建设，如写字楼、别墅、仓库、体育场馆、娱乐、旅游、建筑和低、多层住宅，和其他领域，也可用于旧房子地板，改造和加固和缺乏建筑材料、交通不便地区，紧张，活动式房屋可拆卸，深受业主青睐。
三、轻钢结构设计方法
1.选用材料
用于承重的冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢和钢板，?应采用现行国家标准《碳素结构钢》规定的Q235和《低合金高强度结构钢》规定的Q345钢。
2.优化目标
在轻钢结构设计中，有必要保证结构的安全性，使结构的钢材最经济、成本最低。这就是我们优化设计方法的优化目标。但在实际设计中，轻钢结构的钢材数量和成本是由构件截面尺寸决定的。因此，我们的优化目标可以直接简化为如何选择经济合理的截面尺寸，使其在满足强度、刚度、稳定性等要求的前提下，截面面积最小。
3.优化方法
优化方法是类似于一个空间钢结构，门户框架结构优化方法还使用渐近满应力法，即龙门酒吧的框架结构进行了分析通过计算多项选择修改其截面尺寸，使其达到或接近尽可能完整的应力状态，直到所有的门户刚架结构杆不需要修改，型钢的截面尺寸是门式框架结构重量的最小值，以达到成本最低的优化目标。构件断面尺寸变化，断面尺寸优化，方法是选择的断面尺寸的飞机，飞机部分弯曲阻力矩，最大的两个不同的方向和最小截面积，即外载荷、截面尺寸的选择不仅要能满足强度和稳定性计算组件的设计材料的强度要求，并使材料使用大多数省份。
结束语
目前，随着经济发展的大势所趋，各行各业都想在今天的商业中赢得一席之地，留下浓墨重彩的一笔。是的，各行各业的竞争是不言而喻的，我们的轻钢结构也面临着同样的情况。面对复杂的商业战场，我们只有不断提高自己才是硬道理。我相信我们会在各个方面做得越来越完美，在未来的建筑行业会越来越受欢迎，明天会更好。
参考文献：
[1]白华.浅谈轻钢结构设计中的若干问题2017
[2]侯志祥.吴春野.基于轻钢结构抗冰雪设计研究2016