摘要：当前我国发展更加注重可持续健康的发展方式，建筑行业作为高能耗行业，也逐渐淘汰能耗高、效率低的建筑材料，一些低能耗、高效率的新型环保建材应用更加受到重视。比如钢材就是一种可再生利用且生产高效的施工材料，具有自重轻、抗震性能好的特点，这些优势推动了钢结构在诸多公共建筑与民用建筑工程中的应用，其中轻钢结构更因为施工便捷、技术要求相对偏低而大展拳脚。本文结合实践阐述了多层轻钢结构房屋的特点，通过分析其设计与施工中存在的常见问题，以及须严格把握的具体要点，与之相对应的处理方案，以此提高多层轻钢结构房屋建筑设计及施工水平，保证工程建设质量。
关键词：多层轻钢结构；房屋建筑；特点；问题；设计及施工
轻钢结构具有自重轻、抗震性能好、施工效率高等优势，目前在社会上受到较多关注，尤其譬如万科、碧桂园这类主张高周转高效能的房地产开发企业，其应用前景也更加广阔。但我国轻钢结构的发展和应用还存在诸多薄弱之处，由于国家相关的技术标准制定起步较晚，轻钢结构研究还处于初步阶段，设计与施工中存在不足，需要进一步加强研究，推动轻钢结构的发展应用，充分发挥多层轻钢结构的综合应用优势。
1.多层轻钢结构房屋建筑特点分析
当前我国多层轻钢结构建筑中，通常采用框架体系，连接梁柱构件依靠梁柱受弯承受竖向与水平荷载，其特点就是可以设计成大开间，满足建筑设计的布置需要。主要受力构件如结构柱较多采用薄壁型钢组合柱、压型钢管，而主梁与次梁则采用薄壁型钢、压型钢管或角钢组合的桁架梁。梁与柱之间的节点常采用焊接方式完成刚性连接，或通过加强连接板采用摩擦型高强螺栓实现。次梁、主梁采取铰接节点方式连接。设计中需考虑的主要问题就是梁柱连接端部和连接件的抗剪破坏和焊缝的抗弯抗拉破坏。
实践中在楼面屋盖体系设计方面，常见的形式有轻钢桁架模组合楼板、压型钢板混凝土组合楼板等形式。压型钢板混凝土组合楼板施工快，且具备较大的平面刚度，房屋有较大净空，因此这种楼面屋盖形式得到广泛应用。
轻钢结构最受影响的是结构自重，为减轻自重外墙常选择外挂式轻质复合墙板或填充型防火岩棉组合墙板，其中复合墙板主要使用GRC夹心复合板和泡沫颗粒水泥夹芯板等材料。内墙墙体则选择使用纸面石膏板和复合纤维增强水泥板等材料进行施工。多年来这些材料经受住工程实践和市场检验，仍在不断往轻量化、集成化方向升级和迭代更新。
总体来讲，轻钢结构房屋建筑配件制作机械化程度和商品化程度较高，现场施工效率高，且属于可持续发展的环保型产品。且自重轻、抗震性能好，综合经济指标良好，既可保证房屋建筑质量性能，且经济性良好。
2.多层轻钢结构房屋建筑结构体系设计要点
2.1结构型式
（1）多层轻钢结构框架体系设计与布置平面相关。在项目建筑平面为矩形的情况下，常设计成纵横向平行、正交相连的框架，采取柱贯通型节点连接方式会相对简单。项目建筑平面为非矩形的情况下，将框架设计为多个方向非正交相连类型，各交汇点处形成的异形节点采用复杂的梁柱节点构件，比如X型、Y型，甚至球型节点构件。
（2）构件断面。抗震建筑框架柱适合采用箱形截面，截面计算刚度较大，采用薄壁型钢或压型钢管通过焊接或螺栓固定的连接方式形成组合结构柱。梁在上文中已提及多采用桁架梁。
（3）梁、柱节点处理。如果使用箱形截面柱，则梁与柱在两个方向连接常采用刚性节点。应用非均向等截面（柱截面高宽比不一致）的结构柱时则采取铰接连接方式将弱轴方向与梁连接，强轴方向与梁的连接仍可采用刚性连接，如此可以更好地适应腹板较薄的情况，满足施工处理要求。节点计算要考虑弯矩和其相对转角之间，一般既不是完全刚性连接也并非完全铰接，多为非线性连接状态，因此设计前提会假定其是完全刚接、完全铰接，以此简化计算过程，按设计需要将刚接节点设计为全焊节点、全栓接节点，或者栓焊混合节点[1]，经过多年工程实践证明此简化计算模型能满足施工需求和结构安全计算要求。
2.2平面布置
首先是次梁布置。在轻钢结构中，次梁虽然不是主要构建，但却是其中数量最多的构件，在结构用钢量上占比较大，合理布置有利于提升结构整体性能，确保荷载传递顺利。设计过程中，次梁两端连接构造要尽量简化，次梁允许一端有悬臂梁，但另一端务必铰接连接主梁，且与楼板形成简支组合梁，确保结构梁体系的承载力提高和减小梁跨，有效控制受力形变。
可采用连续组合梁可降低跨中弯矩、挠度，但需采用栓焊法连接主梁，或者将钢盖板设置在钢梁上下翼，单会增加施工焊接作业量。须注意的是，考虑结构优化布置及成本控制，一般在多层钢结构中很少采用井字梁结构，而是依据压型钢板施工中受弯承载力、挠度值确定次梁间距。在采用较高板肋的压型钢板情况下，次梁间距可适当加大。
其次是组合楼盖布置设计。这在多层轻钢结构房屋建筑中相当重要，组合楼盖不仅要将竖向荷载向墙、柱直接分配，且要能够良好协同抗侧力结构开展空间作业。因此楼盖要具备足够的刚度、强度，以及良好的稳定性。利用技术、构造措施，进一步减轻楼板自重和结构共振效应。组合楼盖利用了轻钢材料的特性，体现了承载力高、刚度大、结构高度小的特点，具有良好的抗震性能和成本经济优势，在建筑施工中受到很大重视。
当前组合楼盖设计主要采取以下几种形式，第一种是最常见的压型钢板组合楼盖，其特点是施工便捷，技术难度低，但结构下表面平整度不足，往往需要增设下部吊顶，综合施工成本较高。第二种是现浇整体组合楼盖，其综合性能良好，但在施工中由于模板安装周期长因此施工效率偏低。第三种为钢筋混凝土预制楼板组合楼盖，相比于前两者，这种组合楼盖形式保证其具备良好力学性能的同时，通过工厂化生产大大缩短了生产安装时间，并且降低了建造成本，这也是近两年国家结合新型施工工艺再次推行装配式建筑的重要原因之一。
设计压型钢板组合楼板时，需要考虑两种情况，一是压型钢板仅作为永久性模板的情况下不需考虑防火需要；二是压型钢板作为永久性模板和板底受拉钢筋，与混凝土共同使用工作的情况下需要考虑到防火性能。第二种情况能更大的利用钢模板优势，减低建设成本。设计中常同时使用钢梁和钢结构组合楼板来进行结构优化，可使梁的承载力、稳定性提升，并降低梁高。
最后是支撑布置，一般用角钢或薄壁型钢在墙体平面布置支撑体系，沿纵向、横向均匀布置形成支撑铰接框架，结合门窗布置采用人字型和W型等形式在平面均匀布置加强支撑。
3.设计施工常见问题的应对措施
3.1设计方面
由于当前多层轻钢结构的应用技术还在日臻完善，相应的技术施工规范及验收规范需要不断更新，故此设计阶段需要更多的考虑到多层轻钢结构施工阶段在安装技术要求和结构连接等方面的问题，常见问题如下：
一是支座计算简图，在多层轻钢建筑中框架结构支座会采取固端连接方式，但实际施工中该方式更适用于钢筋混凝土结构而非钢结构。此外由于难以预防钢材腐蚀，因此难以实现钢柱锚入地基，故通常会采用锚栓连接钢柱和高于地面的混凝土基础，但由于锚栓易出现安装误差和养护不当等问题，因此很难保证固端以及桩基节点的连接。
二是压型钢板与混凝土组合楼盖设计中，依据规范要求会采取冲孔压型钢板或有痕压型钢板等组合楼盖，而不需设置抗剪连接钢筋，压型钢板在此仅作为模板使用，可借助刻痕将叠合面产生的纵向剪力传递到钢板。但在实际施工中，由于钢板不透水且存在防腐层，因此会在很大程度上削弱焊接接触面的结合作用，且因局部水灰比较高会降低该位置的混凝土强度。综上若结合组合楼板特性将压型钢板作为永久模板应用在施工中，可以提高其应用效率[2]。
3.2施工方面
第一是构件节点施工，主要内容有框架柱和连续次梁的施工，根据设计要求采取刚性连接方式，采用焊接与高强螺栓预连接的方式实现间接连接节点，在工厂完成螺母的焊接固定处理，工地进行螺栓连接作业即可。若直接采取焊接方式，会存在下料误差、放线偏差等问题，会增加焊接母材间隙，难以保证翼缘焊缝质量，容易出现夹渣和虚焊等问题。
第二是抗剪栓钉焊接施工，应严格按照技术规范进行，确定好焊接电流和时间，合理调节螺栓伸出长度、螺钉提升高度等，施工中严格检验以保证其焊接质量。如果操作上存在偏差，引发孔径超过或挤出焊脚等问题会对栓钉和压型钢板产生不利影响，必须经过点焊固定预检验合格后才可施焊。若出现问题应将焊接完成的栓钉打掉并重新施焊，保证施焊面光洁、平整，存在的凹坑要通过手工焊方式填平。
结束语：
多层轻钢结构房屋建筑已得到市场认可和广泛应用，在具体项目实施中一定会相应涌现出新的技术问题和难点，因此要不断注重研究和经验总结，以此提升设计与施工水平，争取达到国际先进水平，这对我国的建筑行业发展有着不可忽视的重要意义。
参考文献：
[1]张晓文.多层轻钢结构房屋建筑的设计及施工技术分析[J].建筑工程技术与设计,2015,(28):442-442.
[2]肖成茂.探析多层轻型房屋钢结构设计与应用[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(11).