目前，轻型钢结构是在国内外应用且发展速度最为迅速的新型结构型式，它被广泛地运用于各类的工业建筑、公共建筑以及居住建筑，具备施工速度快的特点，建筑造型美观，用钢量少，造价低等诸多优势。本文针对国内外轻型钢结构的发展现状展开了回顾以及总结，并且对分析、设计以及应用过程中存在的主要问题给出了建议。

另外，轻钢结构能够取代砖石或木结构，具备可回收的特性，符合环保以及可持续发展原则。然而，作为一种科技含量较高、技术新颖的应用，它对设计人员素质提出了较高要求，需要开展专门培训。同时，对施工人员素质也有较高要求，同样需要进行专门培训。并且，其加工和制作行为需建立专业生产线，先期投入较大，结构的防腐问题需要专门处理。而且，结构的防火问题也需要专门处理。

这是国内常用的轻钢结构承重体系，有焊接门式钢架结构体系，有冷弯薄壁型钢结构体系，有多层框架结构体系，还有薄壁折皱拱壳屋面体系 。针对无吊车的工业和民用建筑而言，轻型钢结构的钢材应用数量大体是20~50千克每平方米，主要是由结构形式、跨度、柱距以及活荷载的大小来决定的 。

本世纪初诞生出预制装配式轻钢房屋建筑体系，其主要被用于车库，采用的是钢波纹板屋面以及墙面，20年代的时候出现了定型化生产的厂房，二战期间轻钢房屋建筑得以迅速发展，大多被用于快速建设战地飞机库，战后重建对于工业厂房存在大量需求，这进一步刺激了轻钢房屋的发展，40年代出现门式刚架结构，60年代开始大量应用彩色压型板，Z型檩条、保温墙板以及屋面板。现今，轻钢结构已然成为发达国家主要的建筑结构型式，举例来说，在英国新建的非居住类房屋建筑当中，单层房屋里有90%采用轻钢结构，多层房屋中则有60%采用轻钢结构。

美国低层非居住类房屋建筑呀，也是以轻钢房屋作为主要的呢，在1995年的时候呀，对于单体面积15000m2以下的单、双层建筑而言呢，其中金属房屋所占比例达到了65%呀，并且新建总面积达到了3500万m2呢，这些房屋主要是被用于各类厂房、商业建筑、公共建筑以及农业建筑等方面呀。把原本短时间内就能完成设计、绘图、工程量统计及工程报价的专用设计软件，应用到已经在分析、设计理论和方法以及制造工艺方面变得非常完善，还创新开发出多种专利产品的美国轻钢结构体系的主要形式门式刚架上，并且其制造实现了高度标准化、可通过工厂化生产出来 。

尽管欧洲建筑市场处于衰退状态，然而钢结构建筑的工程量却呈现出逐年递增的态势，并且年工程量已然超过了700万t。我国大面积应用轻型钢结构起始于宝钢工程，自此引进了采用压型钢板围护结构、将热轧H型钢作为主要承重结构的新型工业厂房。在80年代的时候，冶金建筑研究院等单位展开了研究与开发工作，研发出了轻钢建筑成套技术，同时还拥有H型钢、檫条、墙梁、压型板、夹芯板、保温板等配套生产线。在90年代的时候，国外有轻钢生产厂家，把整套的结构体系推向了国内市场，而国内呢，有轻钢生产厂家，还有设计单位，它们呢，也开始大面积地推广应用轻钢结构了。当前我国家的钢产量已然达到了1亿t，普通碳素钢质量具备可靠特质，其价格处于平稳态势，供应状况充足毫无欠缺，镀锌以及彩色钢板性能表现优良，于轻钢结构的设计环节、制作环节和安装环节已经积累下了取得成功的经验，各个类型的焊接、冷成型、压型板等轻钢生产线上有着100条之多，已然制定了门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：98）以及相应的设计手册26，并开发出了部分轻钢结构设计专业软件。在国内，应用最为广泛的轻钢结构是门式刚架体系建筑和拱型波纹屋面，北京西郊机库已建成，其单层门式刚架跨度达72m，大连储备粮库也已建成，其单层门式刚架跨度同样达72m，芜湖汽车零件公司的另一号厂房单体覆盖面积超过7.5万m2。此外，轻钢住宅已成为轻钢应用的另一个热点，国内外都在对轻钢住宅体系的成套技术进行研究和开发。

此文章主要介绍了轻型钢结构在国内的应用领域，具体如下，新技术开发区项目，尤其是高新技术企业，为了可以树立企业形象，大多采用轻钢结构，仓储，包含粮棉库、车库、储备库，配送转运中心，涵盖工业、商业，各类包含小吨位吊车的轻型工业厂房，商场、展厅、体育馆、候车室、飞机库、摄影棚等具备大跨度特质的公共建筑，多层住宅以及多层工业厂房，学校、医院、办公、娱乐等属于多层公共建筑范畴的建筑，超市、零售、百货等各种商业建筑，旧建筑物的改扩建、翻修以及加层。

二、轻型钢结构体系以及其特点，门式钢架轻型房屋钢结构体系运用门式刚架作为主要承重结构，采用压型钢板围护结构，其分析设计以及制作安装技术成熟，应用广泛，存在多种定型成套体系。应用的范围涵盖各类轻型工业厂房，体育场馆、娱乐场所、公共建筑，仓库及储运设施，超市、零售和商业服务等，其合理跨度普遍处于18到36m之间。

门式刚架结构的型式有着多种变化，它能够是单脊这种形式，还可以是多脊的样式，存在单跨的情况，也有多跨的情形，甚至有高低跨，或者是单坡的样子，又或者是双坡，还有陡坡、缓坡、平坡以及曲面屋面，在跨内还能够设置单个的摇摆柱，也能够设置多个摇摆柱。其构件大多呈工形截面，可以采用等截面的方式，也能采用变截面的方式，有加腋的情况，还有实腹的类型，以及空腹的样式，包括格构梁柱构建。典型的结构体系主要是由基础构成，还有主刚架，再有墙梁，接着是檩条，然后是屋面板，随后是墙面板，另外有抗风柱，还有屋面支撑，最后是柱间支撑等共同组成。

钢结构设计规范 （GB17 - 88）、冷弯薄壁型钢结构技术规范 （GB17 - 87）以及门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 （CECS102：98），是门式刚架结构设计的主要依据 。梁柱构件大多采用焊接工形实腹截面 ，板厚通常在16mm以下 ，腹板高度比较大 ，借助改变腹板高度达成变截面 ，能够利用腹板的屈曲后强度 ，依照有效截面特性计算构件的强度以及稳定性 。梁柱构件形状简易 ，利于采用工厂化加工技术 。

门式刚架结构里，梁柱节点以及斜梁的现场拼接节点，常用那种高强度螺栓端板连接方式，这种连接方式存在外伸式或者平齐式俩种，鉴于平齐式端板连接刚度比较小，又因为半刚性连接于我国尚无合适计算方法，故而建议采用外伸式端板连接，而且其端板厚度得足够（厚度在20mm以上），以此来保证节点的刚度，门式刚架的柱脚可以是刚接或者铰接形式，有吊车的厂房适宜采用刚接柱脚。

檩条或者墙梁选用C或者Z形冷弯薄壁型钢镀锌檩条亦或是黑檩条，檩（梁）的距离在1.5至2.5m之间，大多运用普通螺栓跟主刚架相连接，能够采用简支体系或者连续体系，檩条（墙梁）的端部能够添加隅撑，这不仅能够提升檩条（墙梁）的承载力，增大檩条（墙梁）的跨度，还能够强化横梁（立柱）的侧向稳定性。对于风荷载较大区域的开敞（半开敞）式建筑而言，同样能够强化横梁（立柱）的侧向稳定性。对于处于风荷载较大区域的开敞（半开敞）式建筑而言，此情形下应将檩条以及墙梁的负风压（反弯曲）工况纳入计算范畴，=支撑的布置原则跟普钢厂房（屋架）有着相似之处，屋面以及柱间支撑习惯于采用圆钢拉杆，针对有吊车厂房的下柱支撑应当按照压杆进行设计。墙板、屋面板能够采用单层或双层夹心板，采用复合形式或者单层板加保温层的方式，运用自攻螺栓或者扣件予以连接。

多层房屋钢结构体系，多层轻塑房屋钢结构体系，采用焊接或热轧H型钢作为主要承重框架结构，有压型钢板组合楼盖，且有轻质围护结构和内隔断，在必要的情况下才应设置支撑以此提高侧向稳定性。欧美日等国家当中，二至八层的办公建筑、公共建筑或者居住建筑，其主要的结构形式是轻钢框架、压型钢板组合楼盖体系，用钢量处于40至50kg/m2左右，主要采用的是热轧或者焊接H型钢梁柱或者方、圆管构件M。轻钢结构框架具备有着比钢筋混凝土施工速度快这样的优越性，并且采用组合楼盖能够保证钢梁的整体稳定性，提高梁的刚度以及承载力，不过施工和安装技术要求高，支撑可能会对使用存在一定影响。

多层轻型房屋钢结构，主要应用于住宅，多层工业厂房，学校、医院、办公娱乐等公共建筑，超市零售百货等商业建筑，旧建筑加层改扩建等，柱距在6至12m之间，典型的多层轻型房屋钢结构体系，由基础、框架梁柱、墙梁、檩条、屋面板、墙面板、屋面支撑、柱间支撑、楼层次梁、压型钢板楼盖等组成。承重结构设计成平面框架或者空间框架，必要之时布置柱间支撑以保证整体稳定性，进而减小侧向位移，楼层所采用的是主次梁体系，以及压型钢板组合楼盖或者预制板加现浇板叠合楼盖，不上人的屋面能够采用檩条和压型钢板，内墙是轻质隔断，外墙采用的是压型钢板或者其他轻质墙体结构。当下国内的一些多层厂房开端采用以上结构，而多层住宅体系的发展给多层轻型房屋钢结构应用提供了巨大的潜在市场。采用组合梁能够达成提高结构刚度的目的，减小结构尺寸，增多建筑使用空间。为设备管道提供通行空间者是腹板开洞梁，然而提高抗剪能力需在孔洞周围设加劲肋；楼屋盖次梁采用圆形或六边形蜂窝梁，梁高增加70%可在不增加用钢量的前提下达成，若采用组合桁架跨度能进一步加大。

多层轻型房屋钢结构设计所依据的是钢结构设计规范（GB17 - 88），中国工程建筑标准化协会组织编制轻型房屋钢结构设计规程，该规程正处于报批阶段，其设计会按照空间刚架进行分析，对于没有柱间支撑的情况，会按照有侧移框架来设计，柱截面会采用H形或者箱形，梁是工形实腹梁，主梁与柱之间的连接方式为刚接或者铰接，主次梁之间适宜采用铰接，组合楼盖能够采用压型钢板或者预制板叠合楼盖。应按组合梁来设计楼层梁，栓钉这类抗剪件的数量以及大小，得依据受力需求进行布置，要是不考虑组合作用，那么可依照构造要求来设置栓钉等抗剪件。采用蜂窝梁，既能提高截面利用率，又能为设备管道开辟通过空间，关于蜂窝梁的设计与计算，国内尚未有明确规定，不过有国内外的试验研究资料进而可供设计所需。柱间支撑、墙面支撑以及屋面支撑传递吊车纵向力且应按照抗风、抗震以及构造要求加以设计。新的那种压型钢板肋组合楼盖，是支承在梁的那加宽之后的下翼缘（就是Slimdek）上面的，梁肋相互之间能够去布置设备管道，梁板整体的结构高度仅仅只有300mm，并且还改善了梁的防火性能，不过呢需要去解决梁的抗扭设计方面对于问题。

过去，冷弯薄壁型钢常常被用以制作屋面、隔断以及围护结构的单体构件，像檩条、墙梁、山墙架，钢屋架、桁架这类，仅有少量被当成结构构件在中、小跨门式刚架（无吊车），单、多层住宅，别墅，货架等建筑里开展推广应用。因为冷弯薄壁型钢结构体系大多采用组合楼盖，轻质围护与隔断，现场施工是干作业、全螺栓拼装，具备安装简便，搬运重量轻、只需小型起重设备等优点，在低层住宅领域有着极大的发展潜力。香港有已建成的多栋住宅，这些住宅是四至六层的，且全部采用高强镀锌冷弯薄壁型钢搭建，其自重非常轻，安装也简便 。英国产出的镀锌冷弯薄壁型钢别墅，是完全通过手工来安装的，施工仅仅需要一星期时间就行，并且在牛津建成有三层住宅示范房，针对该示范房进行了保温、隔声、温湿度、耗能等建筑物理性能的长期观测，目的乃是证明它具备优越性 。冷弯薄壁型钢住宅建设研究被列入了欧洲重点研究项目范畴，还陆续开发出各类样品房，当前已经进入批量化商业生产阶段 。

冷压或冷弯而成的钢板或者镀锌钢板，其基本形状涵盖C形、Z形以及方（矩）管型，并且能够形成各类折皱与卷边，还可拼成I形或者T形以此提高截面刚度以及承载力。框（刚）架梁以及柱能够采用双C或者四C槽钢来组成I、T形截面。承重结构属于平面框架，布置柱间支撑用以保证整体稳定性，楼层选用主次梁体系，可以构成组合楼盖。不上人屋面采用檩条以及压型钢板，内墙是轻质隔断，外墙使用轻质保温板。

冷弯薄壁型钢结构的设计所依据的是冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB18 - 87），其按照平面或者空间框架结构展开分析，对于门式刚架而言，大多采用的是铰接柱脚，框架梁柱的连接大多是铰接的情况或者半刚接的状况，次梁大多是C型或者Z型钢的类型。

冷弯薄壁型钢在轻钢住宅建筑里有应用，在国内外，其发展速度很快，主要选取镀锌C型钢，还进行了结构试验，是在各种荷载条件下开展的，通过建造样品房，针对楼屋面与楼墙板，对其振动与隔声性能，保温与结露等建筑物理性能，进行了综合测试 。

大跨度金属折皱拱形屋面，这是位于薄壁钢板拱壳屋面结构体系里的一种屋面结构体系，它是在90年代初期从美国引入的新型建筑结构形式，此屋面结构体系是采用彩色钢板于现场滚压成型的，它有着无梁的特点，还有无柱的特性，也不存在铆钉螺栓，其施工速度快，用钢量节省，并且将承重与围护结构集合于一体，有着这样的优势，所以广泛应用于厂房建设，也用于仓储建设，还应用于商业建设，包括机库建设，农业建设等领域，其最大跨度能够超过40m，不过在构造处理方面，存在彩色压型钢板耐久性方面的问题，存在钢结构防火方面的问题，也存在节点连接方面的问题。国外于公共建筑里头，大量运用钢结构，借助外露弧形构件、蜂窝梁以及钢管结构去展现建筑艺术，靠大面积采用保温型玻璃围护结构来强化建筑物的通透性以及自然采光率，这是契合节能与环保原则的 。

轻型钢结构是由主结构、次结构，屋面维护结构、墙面维护结构等共同组合形成的，在当下，对于建筑构造处理、建筑配件选用等方面，大多是由各个生产厂家自行去进行处理的，所以其工程质量常常是很难得到保证的。建筑构造处理这个问题，它不仅仅是牵扯到建筑的使用功能的，还在于要是处理得不合适的话，那么还会对建筑物的结构安全产生影响的，曾经就发生过因为柱间支撑设置得不恰当，进而致使结构在台风当中倒塌的事故，因此应当尽快去组织编制通用的轻型钢结构标准图集，以此来规范轻型钢结构的构造处理。

在加工方面，除个别新建生产线外，多数生产线工艺落后，加工精度低，施工单位良莠不齐。这些施工单位多是半路出家，缺乏必要专用设备，也没有技术培训。如此一来，安装工期难以保证，质量也难以保证，工程事故时有发生，根本无法体现轻钢结构速度快的优势。而欧洲国家已启动钢结构教育计划，该计划面向高等教育与职业教育，组织了20多个国家的400多位钢结构专家进行编著，历经六载才完成。目前，已有40多个国家引进了这套教学资料。

轻钢结构的设计，是专业性很强的技术工作。其制作，也是专业性很强的技术工作。安装，同样是专业性很强的技术工作，对从业人员的教育程度要求相当高。对专业水平要求相当高。对操作技能要求相当高，并非普通工人经过简单培训就能胜任。需要经过多年的工程实践才能胜任。需要经过多年的经验积累才能胜任。我国的钢结构施工规范，不仅对制作工艺及质量控制做出了明确规定。而且对安装工艺及质量控制做出了明确规定。我国的钢结构验收规范，严格规定了对焊接人员的考核要求。严格规定了对焊接人员的资格认证要求。那些从事轻钢结构设计的人员和单位，从事轻钢结构制作的人员和单位，从事轻钢结构安装的人员和单位，必须具有国家技术监督部门所颁发的资质证明，必须具有资质认证机构所颁发的资质证明，才可确保工程质量，方能避免工程事故。

在轻钢结构这边，减少从设计再到制作往后到安装的中间环节，这可是提高工程质量并且保证工期的重要举措，国外的轻钢公司会给客户提供范畴超大的服务，从工程可行性研究开始一直继续到项目后期维修。轻钢结构工程所涉及的部门数量很是可观，一个项目的管理效率会对工程的质量以及效益产生直接影响。

因此，各部门之间的信息交流很重要，工艺配合亦是关键，技术协调同样不可忽视，这些都是保证项目质量的要点所在。应按照客户提出的要求钢结构工程厂家，提供轻钢结构从规划、设计、制作、安装到维修的工程总承包一条龙服务。要依据工程实际状况，合理配备人力以及设备资源。还要合理调配资金投入与利益收入，实行项目统一管理。如此，在保证质量和工期前提条件下，也能够为公司带来最佳的经济效益。

四、我国国内轻型钢结构的研究与发展趋势，我国在70年代的时候提倡过门式刚架钢结构，不过受到钢材方面的限制以及传统设计理论的约束，结果并没有得到推广，改革开放之后，深圳、上海等地率先引进国外设计并制造的门式刚架轻型钢结构，发现它十分轻巧，比起按照我们传统的做法用钢量少很多，进而逐渐摒弃了钢结构贵的观念。

起因是历史方面的缘故，我国钢结构多数被运用在重型冶金厂房，以及大跨度桥梁，还有大跨度公共建筑上，而归口管理部门是由原本的冶金工业部来进行负责的。由于钢结构，格外是轻钢结构于民用建筑里的大量运用，身为主管的建设部察觉到务必要规建建筑钢结构市场以及推动民用建筑钢结构发展，1996 年于中国建筑金属结构协会之下设立了建筑钢结构委员会，激励并推进钢结构的应用，组织制订了轻钢结构设计规程，2000 年又成立了建设部和冶金局的钢材应用协调组，用以指导、协调工程中钢结构及钢材的应用。

我国钢产量超出 1 亿吨，建筑钢材供给足以满足所有需求。出于建筑行业在国家政策层面被鼓励积极运用钢结构的目的，为推动建筑市场稳健发展，以缓和钢材面临的积压状况钢结构工程厂家，进而为冶金 industry 给予产品销售的市场。在国外建筑行业已然变成钢材的主要消费市场（近年来我国粮食与棉花获得大丰收那种程度的丰收），因为急需用于蕴藏的空间，所以兴建钢结构仓库是一条具备效力的途径。伴随新建的高新技术生产企业出现，像现代化食品加工、轻纺、电子产品、制药以及高科技农业项目这类企业，鉴于对生产工作环境拥有较高要求，基本上对于采用轻钢结构都持有倾向态度。之外，港口、海关仓库，铁路沿线的货运仓库，也渐渐采用了轻型钢结构。

如今，钢材供应处于充足状态，价钱较为低，轻钢结构不再属于造价比混凝土昂贵的那种结构型式，其用钢量的范围通常在 20 至 50kg/m2 之间，综合造价已然和混凝土结构处于持平状况，可以说多数状况下反而比传统的钢筋混凝土结构还要低些且具备施工速度快、建筑物外观颇美的竞争优胜处，越来越多的建设单位已然开始认识到了这种轻钢结构所拥有的优势之处呈现日益渐多的趋势，逐渐成为工业建筑之中居于首位的结构型式，在多层民用建筑领域同样已经获得了认可。

承重是轻钢住宅的结构体系，施工以及安装技术的全面研究，新型材质的围护结构体系的深入探究，承重结构与围护结构两者之间连接方法结合探讨，相互作用关系的细致研究。

轻钢住宅体系研究的主要问题在于，对合理楼盖进行研究和应用，对墙板体系进行研究和应用。有效的连接方式应当能够在作业中体现优势，施工速度需快，并且还要考虑外墙保温隔声，考虑屋面保温隔声，考虑内部装修的方便性，考虑内部装修的灵活性等因素，需要开发新型墙体材料以及成效高、节能环保的新型装配式楼盖体系。多层轻型钢结构住宅建筑里，最常被使用的是有混凝土预制板与现浇楼盖相结合的组合楼盖结构体系。工业建筑通常不需要精装修，这种情况下外露压型钢板不会妨碍使用的功能要求。在公共建筑里面，能够借助吊顶和外包把压型钢板隐匿在内部。然而，压型钢板当作住宅建筑的墙板以及屋面板，并非是一种恰当的选择。在平面布置方面要求给出大开间，从而方便住户灵活进行分割。那么，怎样提高整体刚度，在不影响使用的条件下合理布置支撑体系，这也是需要去解决的问题。

此外，为推动我国轻钢住宅体系发展，并发展形成专业化的轻型钢结构工程大型企业，需要完善硬件与软件，可以借由建立品牌轻钢房屋体系，进而形成商品化且规模化的状况，以此来占领市场。

风力作用之下，轻钢结构屋面以及墙面围护结构的整体稳定性，已然成为人们日益关注的技术难题。屋面板同檩条相互作用分析，墙板与墙梁相互作用分析，还有构件整体稳定性分析的实用设计方法。节点半刚性的理论研究，节点半刚性的试验研究，同样是需要进一步予以关注的课题。

对于多层建筑而言，采用哪一种结构体系，以此来保证结构整体的刚度，以及抗震性能，怎样去考虑空间整体作用，这也同样是还没有完全解决的难题。

随着轻钢 结构应用 越发广泛，计算机辅助设计技术 发挥的作用 越来越重，国内众多单位 以及设计部门 都开发了专用 还有通用的 钢结构设计软件。这些软件 具备三维建模 、结构静动力分析 、非线性稳定分析 、构件的优化设计 、典型节点构造等功能，有些软件 还能够自动生成 结构平立面图 以及构件施工图 、零件大样 和材料表等 。异国他乡的软件企业，同样瞅准中国工程设计潜藏的市场，大力去推销林林总总的汉化版分析以及设计软件，这些形形色色的软件全都配备着型钢截面库，还有节点构造库，并且能够跟AutoCad自动实现连接，进而针对施工图展开修改。

现在的发展走向是让软件的适用性能更强大、应用范畴更广阔，从而去分析设计出更为复杂的结构形态，焊接以及热轧钢结构、冷弯薄壁钢结构、组合结构的混合运用对设计软件提出了更加高的要求，现代化钢结构制作加工厂开始运用计算机辅助集成制造技术，新的设计软件应当达成设计和制作的一体化，软件开发要从建筑结构设计范畴延伸到工程的制作安装，开发人员不但要熟悉钢结构的设计方式，还要精通制作安装的操作与运行，开发可以高效控制加工过程的软件。

五、结束语，轻型钢结构于我国步入了快速发展阶段，在工业建筑里得以广泛运用，轻钢住宅成了轻型钢结构应用的新领域以及增长点，然而与国外发展水平相较，不管是在建筑方面，还是在结构设计方面，又或是在制作安装技术方面，我们存在很大差距，要对结构设计理论以及设计方法展开深入研究，要对从业人员开展技术培训，要开发新型围护结构以及承重结构体系，以使轻型钢结构切实成为综合经济效益高且具备竞争优势的结构体系 。