分析冷彎型鋼在房屋建筑中的應用與發展

摘要：本文介紹了在房屋建筑中冷彎型鋼的應用和發展，并對冷彎型鋼在建筑業發展和應用中存在的一些問題及對策進行了分析。

關鍵詞：房屋建筑；冷彎型鋼；力學性能；應用于發展

自改革開放以后，對輕鋼結構人們有了新的認識，建造了不少以門式鋼架為主要形式的輕型鋼結構房屋建筑，在此類輕鋼房屋中冷彎型鋼作為次要的圍護結構、承重結構、配件等被大量應用。

一、在房屋建筑中冷彎型鋼的應用

冷彎型鋼在房屋建筑中可用作桁架、柱、鋼架等主要的承重構建，也被用作圍護結構或次要受力構建（如：墻架梁柱、門窗、墻面板、屋面檁條、樓板、門窗、墻面板、龍骨等）。此外，利用鋼筋混凝土和冷彎型鋼組合板、柱、梁的混凝土冷彎型鋼組合結構已經成為了當前工程領域的研究熱點。

在房屋建筑中通常圍護結構所使用的冷彎板材的厚度為0.3-0.8毫米，冷彎型鋼板件的厚度為3-6毫米。鋼材利用率高、力學性能好，是冷彎型鋼斷面的優點。型材和板材是建筑上常用的兩類冷彎型鋼，其中型材類既可以是閉口截面，也可以是開口截面，既可以根據建筑外觀或承載力需要由單肢截面組合成格構式截面，也可以采用單肢截面。一般在房屋建筑中采用帶卷邊Z型或C型鋼檁條。常用帽型鋼墻梁，受壓柱壓力較小時，立柱構建有時也采用帶卷邊的C型鋼，壓力較大時，比較適合采用閉口截面構建。

相比用于多高層鋼結構、輕型門式鋼架房屋，冷彎型鋼更多的時候用在（如墻架柱、檁條、圍護構建等）次要承重構建。根據對已經建成的一棟門式鋼架方式的統計，其冷彎型鋼費用占40%左右，熱軋型鋼占30%左右，其他的占25%左后。由此我們可以得出結論，冷彎型鋼在一般輕鋼建筑中所占的費用實際上已經高過了熱軋型鋼。在房屋建筑中，隨著輕鋼房屋的大量應用以及建筑結構輕型化，冷彎型鋼的用量也必然會越來越大。

二、建筑用冷彎型鋼的幾個主要問題

（1）冷彎效應

冷彎型鋼是在常溫下由板帶或薄板冷彎成型，由于冷加工塑性變形截面轉角部分材料出現冷作硬化，也就是說塑性下降，提高了強度，我們稱這種現象為冷彎效應。由塑性變形引起的應變時效以及應變硬化形成的冷彎效應。

在一般情況下，如果按照原材料的強度而不計冷彎效應設計，那么也就是相當于提高了冷彎型鋼構建的強度安全籌備，如果進行構建設計時是按照利用冷彎效應提高后的強度，那么則可以節約鋼材10%-15%。

（2）提高板件局部屈曲性的措施

由于加工條件的限制，所以，一般冷彎型鋼板件寬厚比大，較薄，相應的屈曲時臨界應力較低。各國基本上為了他成孔板件局部屈曲性能，采用的都是在將板件在冷彎時加勁的方法，可以說，這是一種既有效又較為方便的措施。如下圖（c）在板邊緣加勁，此板件的屈曲臨界應力則提高了九倍以上。如下圖（a）在板中間加一個加勁后，只是減少了一半的板的計算寬度，則相當于提高了四倍的板件屈曲臨界應力。又如下圖（b）其臨界值應力值根據在截面腹板上彎折加勁也有不同程度的提高。

（3）材質要求

冷彎型鋼的鋼材多數為低合金結構鋼和碳素結構鋼，其質量標準應該分別符合《低合金結構鋼》（GB1591-88）和《碳素結構鋼》（GB700-88）等國家現行的標準規定，常用的有兩種分別是Q345、Q235。應該根據結構或這是構建的工作條件、荷載特性、使用要求、連接方法對鋼材的屈服點、延伸率、沖擊韌性、抗拉強度、冷彎性能、屈強比等力學性能指標以及硫、碳、磷等化學成分指標所提出的要求，來選用鋼材。由于Q235A級鋼不能保證鋼材的碳含量，所以冷彎型鋼如果用于焊接結構不宜采用該鋼種。

三、冷彎型鋼在推廣中的幾個問題及對策

（1）輕鋼房屋制造要走商品化、工業化、集團化道路

當前，國外的整個房屋構建可以連一個螺絲釘也不缺的利用集裝箱運到我國，很快就可以完成整個建筑在工地現場的組裝過程，而我國的輕鋼房屋卻還無法做到這一點，還無法真正作為商品走向市場，這主要是因為我國輕鋼業系統不配套所導致的。

我們應該聯合冷彎型鋼生產廠家和房屋制造商走集團化道路，應該完善房屋建筑配套構建的生產，以促進我國冷彎型鋼以及輕鋼港務真正做到商品化。

（2）降低產品價格，提高產品的質量，增加產品規格

小批量、多品種是房屋設計所需要的型鋼的特點，為了適應這種需求，廠家必須建立冷彎型鋼產品信息中心或者中間倉庫，增加產品規格，做到客戶需要什么就能訂購到什么。應減少國外進口，提高薄板的材質，降低冷彎型鋼原材料的價格。此外，冶金行業應該根據建筑業的需求，生產有較好耐腐蝕性能的鋼材，生產高強度的適合建筑結構的合金鋼材。提高輕鋼結構、混凝土結構、普通鋼結構競爭力的一個重要條件就是采取有效措施降低冷彎型鋼的價格。

（3）加大宣傳力度，開發新型建筑結構

冷彎型鋼還存在很多技術問題需要進一步深入研究，與一般鋼結構相比冷彎型鋼結構具有一定的特殊之處。我們應該不斷開發新型的建筑結構體系，以適應冷彎型鋼，應該以不斷進步的科技推動輕鋼房屋以及冷彎型鋼的應用和發展，進一步對在建筑業冷彎型鋼的應用范圍進行拓展。當前對于相應的規范，還有許多設計人員了解的不夠深刻，所以，為了進一步推動在房屋建筑中冷彎型鋼的應用，要加強宣傳的力度。

四、在房屋建筑中冷彎型鋼的前景展望

抗震性能好、施工速度快、經濟效益好、自重輕、建筑造型美觀、工業化程度高等是輕鋼房屋以及冷彎型鋼所具有的優點，在民用以及工業建筑中期將得到極為廣泛的應用。由于我國在二十世紀八十年代以前鋼產量不足，因此限制在建筑業中使用鋼結構，但是現在我國年產鋼量早已超過億噸，我國已經成為了世界名列前茅的產鋼大國。我家建設部門當前鼓勵建筑用鋼，與發達國家相比目前用鋼量還有較大的差距，我國鋼結構用鋼總量只占全國總剛才產量很小的比例。我國當前在這一方面的目標是到2015年，力爭建筑結構用鋼總量達到全國總鋼材產量6%以上。這就證明我國建筑結構的用鋼量將會不斷擴大，同時建筑結構的用鋼材料資源十分充足。

在建筑業中冷彎型鋼的應用，發達國家大概占40%-70%的比例，我國與之相比，目前還存在較大的差距，當前，機械制造業、汽車業等行業是我國冷彎型鋼產品的主要應用行業，所以，隨著不斷出現的輕型新結構、隨著輕型鋼結構的不斷發展，在我國建筑業中冷彎型鋼的應用具有無限潛力，有著非常寬廣的市場。

作為一種經濟高效的斷面型材，冷彎型鋼是我國大力推廣的一種新型材料，不僅具有很多優點，且材質品種繁多，隨著人們對冷彎型鋼逐步加深的認識，以及我國經濟的快速發展以及不斷完善的相關規范，在國民經濟建設，尤其是在建筑業中冷彎型鋼的應用將越來越普及。

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