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中国工程建设协会标准
钢结构住宅设计规范
Code for design of steel structure residential buildings
CECS 261:2009
主编单位:中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会
住房和城乡建设部科技发展促进中心
批准单位:中国工程建设标准化协会
施行日期:2009年11月1日
中国工程建设标准化协会公告
第45号
关于发布《钢结构住宅设计规范》的公告
中国工程建设标准化协会
二〇〇九年八月二十四日
前言
根据中国工程建设标准化协会(2003)建标协字第48号文《关于印发中国工程建设标准化协会2003年第二批标准制、修订项目计划的通知》的要求,制定本规范。
自20世纪90年代以来,随着我国钢材产量迅速增长,建筑钢结构的发展也十分迅速。但我国建筑钢结构用钢量占全国钢材总产量的比例与发达国家相比至今仍有较大差距。为了扩大钢结构的应用并促进住宅钢结构建筑工程产业化的发展,应在住宅建设领域中合理的推广应用钢结构。编制和发布本规范将有利于推动这方面的工作。
钢结构住宅设计涉及多方面的专业技术。编制本规范时,以综合技术的优化集成为指导思想,力求体现和发展钢结构住宅自重轻、抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、环境效果好,符合我国国民经济可持续发展要求的特点。
本规范的主要内容包括建筑设计和结构设计两部分。前者包括建筑设计基本规定、室内环境设计、外围护设计、内隔断和吊顶设计、屋顶设计的要求,特别是与结构体系、新型围护结构有关的内容;后者包括结构设计基本规定、钢框架和钢框架-支撑结构体系设计、钢框架-混凝土核心筒(剪力墙)结构体系设计、混合框架结构体系设计、悬挂楼盖框架结构体系设计、组合楼盖设计的要求,以及钢结构防火、防腐蚀设计要求等。
根据国家计委[1986]1649号文《关于请中国工程建设标准委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知》的要求,推荐给工程设计、施工、建设等单位及工程技术人员使用。
本规范由中国工程建设标准化协会归口管理,由住房和城乡建设部科技发展促进中心(地址:北京市海淀区三里河路9号邮编:100835)负责解释。在执行过程中如发现需要修改和补充之处,请将意见和资料径寄解释单位。
主编单位:中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会 住房和城乡建设部科技发展促进中心
参编单位:北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司 中冶建筑研究总院有限公司 天津市建筑设计院 天津大学 上海市建筑科学研究院 山东省冶金设计院有限责任公司 上海大通钢结构有限公司 清华大学 上海美建钢结构有限公司 北京北方空间钢结构有限公司 浙江杭萧钢构股份有限公司 马鞍山钢铁股份有限公司
主要起草人:柴昶 卞宗舒 陈敖宜 张小玲 张爱兰 文双玲 陈志华 韩林海 项士权 丁维 丁大益 刘承宗 卢晓南 杨强跃 王彦兵 奚铁
审查人:陈禄如 李国强 徐厚军 陈燕明 冯葆纯 金鸿祥 朱安育 俞德寅 牛健
1 总则
1.0.1 为促进我国钢结构住宅的合理应用和发展,使住宅建设符合产业化和可持续发展的政策要求,做到安全适用,经济合理、技术先进、确保质量,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建和改建的低层、多层与高层钢结构住宅建筑工程的设计。符合本规范适用范围的钢结构住宅,按层数与高度可划分如下:
1 低层住宅:1~3层;
2 多层住宅:4~6层;
3 中高层住宅:7~12层,高度不超过36m;
4 高层住宅:13~30层,高度不超过90m。
本规范不适用于薄板钢骨住宅建筑。
1.0.3 钢结构住宅建设应因地制宜、节约资源、保护环境,做到安全、适用、经济、美观,并符合节能、节地、节水、节材的要求。
1.0.4 设计钢结构住宅时,除应执行本规范外,尚应符合现行国家有关标准的规定。
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2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 钢结构住宅 steel structure residential building
主要承重结构为钢结构的住宅建筑。包括由钢结构或钢-混凝土混合结构两种结构体系组成的住宅建筑。
2.1.2 住宅建筑体系 housing architecture system
以住宅为对象,将设计、加工、施工、材料供应、管理、经营与服务等环节作为一个整体来研究,予以定型进而实施,各环节存在一定内在联系的建筑产品及其工作体系。
2.1.3 工业化住宅 industrialized housing
标准化设计的住宅,部件组合具有系统性,主要部件在工厂生产或预加工,在现场以装配化为主要方式建造的住宅产品。
2.1.4 钢结构体系 steel structure system
由钢框架或钢框架、钢支撑或钢板剪力墙组成的结构体系。
2.1.5 钢-混凝土混合结构体系 steel-concrete mixed structure system
由钢框架(或支撑钢框架)或由组合构件(含钢管混凝土柱、钢骨混凝土柱等)构成的框架与混凝土核心筒(剪力墙)联合工作所组成的结构体系。
2.1.6 组合构件(结构) composite member(struture)
由两种或两种以上材料(如钢与混凝土)组合而成的整体受力构件(结构)。
2.1.7 钢管混凝土构件 concrete-filled steel tubular member
在钢管内浇灌混凝土而形成的整体受力构件。钢管可采用矩形的或圆形的。
2.1.8 悬挂楼盖-混合框架结构体系 structure system with suspended steel floor and steel-concrete composite frame
主体结构采用钢-混凝土混合框架,单数楼层为无柱大开间结构,偶数楼层采用组合楼盖并以钢吊杆悬挂在主体结构上的结构体系。
2.1.9 组合楼盖 composite floor system
用钢筋混凝土楼板或压型钢板组合楼板与钢梁组成的整体受力楼盖结构。
2.2 符号
2.2.1 材料性能与计算指标
△u——按一阶弹性方法计算的层间位移;
υ——受弯构件的挠度;
σ0——钢管中初应力值;
Ψ——钢材断面收缩率。
2.2.2 作用与抗力
NBik——与简体连接钢梁的最大轴力;
Mc——框架柱中心处的梁端弯矩;
R——结构构件承载力设计值;
SE——考虑多遇地震作用时,荷载和地震作用效应组合的设计值;
VGb——竖向荷载设计值作用下,按简支梁计算所得的梁端截面剪力设计值。
2.2.3 几何参数
Ac——混凝土截面面积;
An——钢构件净截面面积;
As——钢管(骨)截面面积;
b——板件宽度;矩形钢管短边;
bc——角焊缝的覆盖宽度;
D——圆柱(管)直径;热惰性指标;
h——楼层层高;矩形钢管的长边;
h1——楼盖技术层厚度;
hw——钢构件腹板的高度;
hj——连接板高度;
H——结构地面以上总高度;室外地坪至檐口高度;
H0——单片墙高度;
Ic——混凝土截面对其形心的惯性矩;
Is——钢管(骨)截面对其形心的惯性矩;
l——梁(板)的跨度;柱的长度;
ln——梁的净跨;
n——结构的层数;
rc——圆钢管内径之半;方(矩)钢管内边长之半;
tf——钢构件翼缘厚度;
tj——连接板厚度;
tw——钢构件腹板厚度。
2.2.4 计算系数及其他
K——传热系数;
kp——考虑空钢管初应力影响时,钢管混凝土构件承载力的折减系数;
α——材料的线膨胀系数;考虑混凝土开裂和徐变影响的折减系数;
αc——混凝土工作承担系数;
αi——相应于结构基本周期的多遇地震影响系数;
βZ——阵风系数;
γ0——结构重要性系数;
γRE——承载力抗震调整系数;
ζ——结构在多遇地震和罕遇地震下的阻尼比;
θ——套箍系数;
μs——风荷载体型系数。
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3 建筑设计基本规定
3.1 一般规定
3.1.1 钢结构住宅设计应满足下列使用要求:
1 基本居住空间的合理性要求;
2 一定范围内,特殊人群(老年人、残疾人等)居住使用的无障碍要求;
3 室内环境(采光、照明、通风、隔声、保温、隔热、防水和楼板防颤等)要求;
4 安全(防火、防入侵、紧急撤离、防滑、栏杆防护等)要求;
5 公共设施(停车、商业、人防等)使用要求;
6 环境艺术效果。
3.1.2 钢结构住宅设计宜发挥下列优势:
1 套型结构可适应套型改变;
2 非承重部件可更换;
3 材料可回收利用。
3.1.3 钢结构住宅设计应满足下列耐久性要求:
1 设计使用年限,应符合现行国家标准《民用建筑设计通则》GB 50352的规定,一般居住建筑为50年;
2 承重结构,在规定的设计使用年限内,其相应安全等级的可靠度应符合现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的规定;
3 住宅中的钢结构,应按其使用环境,采取可靠的防腐蚀措施,确保设计使用年限;
4 可更换的非承重部件,需在设计文件中规定其耐用指标。其中独立的非承重结构部件,设计使用年限不应少于25年;
5 可维修部位,应在设计文件中规定维修周期和使用年限。
3.1.4 钢结构住宅设计宜满足标准化和多样化的要求。
1 钢结构住宅设计的标准化应包括下列内容:
1) 建筑参数规格化、模数化;
2) 建筑套型定型化、系列化;
3) 建筑部件通用化;
4) 建造方式体系化。
2 钢结构住宅设计的多样化应是在标准化的基础上,通过不同的组合,使住宅具有满足使用功能要求的多种可选择形式。其技术目标应包括:
1) 单元模块组合的灵活性;
2) 单元内套型的多样性;
3) 套内功能空间利用的可变性;
4) 部件式样的互换性;
5) 内部装修菜单化。
3.1.5 钢结构住宅设计宜满足住宅产业化的要求,并主要包括下列内容:
1 标准化部件的工厂化、机械化生产和批量供应;
2 其他部件和材料的集成采购和配送;
3 现场装配化、机械化施工和专业化的施工组织;
4 建立工艺标准、质量标准和检验标准。
3.1.6 钢结构住宅建筑体系可分为单项工程、专用体系和通用体系。
1 单项工程设计应满足下列条件:
1) 结构体系适用、合理;
2) 发挥地方性材料优势,就地取材;
3) 各专业设计应适合钢结构特点,并体现其优势。
2 专用体系设计应满足下列条件:
1) 实行标准化、多样化和工业化,主要部件在体系内可互换;
2) 尽可能选用市场供应的通用部件;
3) 发挥地方材料优势或提出可代换做法;
4) 编制完整的专用体系技术文件;
5) 符合使用范围的有关标准。
3 通用建筑体系设计应满足下列条件:
1) 实行标准化、多样化和工业化,主要部件选自通用部件目录;
2) 工程(或产品)设计与通用部件技术条件一致,具有广泛的互换性;
3) 编制完整的通用体系技术文件;
4) 符合使用范围的各种有关标准;
5) 获得地方建设主管部门的批准。
3.1.7 钢结构住宅设计应推行装修一次到位,并满足下列要求:
1 设计包括内部装修设计,并达到必要深度;
2 推行装修设计标准化、装修部件预制化和装修施工装配化;
3 当采用装修菜单式设计时,各式设计荷载应控制在预留范围内;
4 部件接口采用统一的基准面进行协调;
5 对可能由用户自装的部件和设备,预见性地提供安装条件;
6 预制部件除满足产品标准外,尚应满足现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222、《住宅建筑规范》GB 50368和《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325的有关规定。
3.1.8 钢结构住宅的防灾设计应按国家有关规范、规程执行,包括:抗震、防火、抗风、抗洪、边坡抗滑移和防雷击等。
3.1.9 当需要进行钢结构住宅的性能评定时,应按现行国家标准《住宅性能评定技术标准》GB/T 50362并结合工程项目的具体情况进行评定。
3.2 模数协调
3.2.1 钢结构住宅设计中的模数协调应符合现行国家标准《建筑模数协调统一标准》GBJ 2和《住宅建筑模数协调标准》GB/T 50100的规定。
3.2.2 钢结构住宅中钢结构构件的制作、安装公差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。
3.2.3 钢结构住宅中采用英制产品时,宜通过空间的技术处理达到与我国法定单位制相协调。
3.2.4 优先尺寸宜满足下列要求:
1 外墙厚度优先尺寸系列宜采用:100、150、200、250、300(单位为mm);
2 内墙厚度优先尺寸系列宜采用:60、80、100、120、150、200(单位为mm);
3 层高优先尺寸系列宜采用:22~30M,间隔1M,当采用密排钢次梁或肋形板、井字梁楼盖时可扩充至32M;当外墙选用蒸压轻质加气混凝土板(ALC)横排时,层高宜采用n×6M;
4 室内净高优先尺寸系列宜采用:20~28M,间隔1M;
5 厨房、卫生间和管井的平面优先尺寸宜按现行国家标准《住宅建筑模数协调标准》GB/T 50100-2001表3.4.1-1、3.4.1-2、3.4.1-3采用;
6 开间、进深方向宜在3M数列中选取,优先尺寸为6M。
3.2.5 钢结构住宅设计宜采用模数网格法;钢结构住宅体系设计应采用模数网格法。
3.2.6 钢结构的柱网当采用中心线定位法时,边跨和边开间的平面尺寸可采用模数或非模数。
3.2.7 因下列情况而产生非模数空间时,可对有关部位进行技术处理:
1 钢结构柱网采用中心线定位法,界面为非模数;
2 采用界面定位法时,钢结构柱网中心线为非模数;
3 在下层钢结构柱网采用中心线定位的情况下,钢柱截面随高度改变;
4 混凝土剪力墙随高度改变厚度;
5 钢梁偏离轴线;
6 为隐蔽钢梁、钢柱,内墙向一侧移动;
7 因技术经济原因,楼盖高度为非模数;
8 专用体系的特殊构法。
3.2.8 处理钢构件周边的技术空间时应考虑构件边缘的尺寸,型钢截面应按有关标准。
3.3 平面设计
3.3.1 钢结构住宅设计宜根据下列条件进行套型设计并选择结构体系:
1 套型设计与结构体系的一致性;
2 标准化和多样化的要求;
3 抗风、抗震等承重使用要求;
4 钢构件供应、加工、运输及安装条件;
5 现行国家标准及本规范中关于结构体系适用范围的规定。
3.3.2 钢结构住宅的体型控制和构件的空间位置应符合本规范第8.1.6条的要求。
3.3.3 钢结构住宅的建筑体型除应符合现行结构设计标准的要求外,尚应符合各热工分区居住建筑节能设计行业标准对体形系数的要求。
3.3.4 为推行设计标准化,钢结构住宅可采用模块单元组合的设计方法,并应满足下列要求:
1 每一模块单元含有一处竖向交通和一组完整的套型组合;
2 相关模块可互换;
3 模块单元具有结构独立性,结构体系同一性、可组性,组合后具备结构整体性;
4 模块单元的设备系统是独立的。
3.4 竖向设计
3.4.1 普通钢结构住宅的套内和公共部分的净高应符合现行国家标准《住宅建筑规范》GB 50368和《住宅设计规范》GB 50096的要求。
3.4.2 含装修在内的楼盖技术层厚度为h1,普通钢结构住宅当h1≤250mm时,层高宜为2.8m;当250mm<h1≤350mm时,层高宜为2.9m;当h1>350mm时,层高宜为3.0m。
3.4.3 卫生间、洗衣间的楼板标高宜降低,以便设置防水层、找坡或管道层(同层排水时)。
3.4.4 中高层和高层钢结构住宅的地下室设置和基础埋深应符合本规范第8.1节的要求。
3.4.5 高层住宅的上部钢结构与钢筋混凝土基础之间宜采用钢骨混凝土结构层。
3.4.6 底层或地下室为大空间,部分柱、剪力墙或支撑竖向不连续的住宅钢结构应设置水平转换结构。
3.5 设备
3.5.1 钢结构住宅设备各专业设计应符合现行国家标准的规定。
3.5.2 工业化钢结构住宅建筑体系中各种设备管线的预埋管宜定型、定长、定位,以便预制。
3.5.3 工业化钢结构住宅建筑体系部件中含有设备系统时,其设计、施工标准应不低于现场安装的相应标准。
3.5.4 管道穿过钢梁时的开孔位置、开孔直径和补强措施,应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98第8.5.5条的规定。
3.5.5 钢结构住宅配电系统应利用钢结构进行总等电位连接。
3.5.6 防雷接地应与交流工作接地、安全保护接地等共用钢结构作为自然接地体,此时应按一定布置将钢柱柱角与基础主筋连系焊接,达不到接地电阻值时应从钢柱另外引出接地极。
3.5.7 钢结构住宅采用整体卫浴间时,应符合现行行业标准《住宅整体卫浴间》JG/T 183的要求。
3.5.8 钢结构住宅采用整体厨房时,应符合现行行业标准《住宅整体厨房》JG/T 184的要求。
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4 室内环境设计
4.1 热工设计与建筑节能
4.1.1 钢结构住宅的热工设计应符合下列要求:
1 采用热工性能较好的围护结构并选择先进、适用的供热、供冷系统和运行方法,以提高室内热环境质量,提高能源利用效率;
2 符合现行国家标准《住宅建筑规范》GB 50368和《民用建筑热工设计规程》GB 50176的要求;
3 符合国家、行业或地方现行建筑节能设计标准的规定;
4 节能设计采用规定性指标或性能化方法。
4.1.2 钢结构住宅围护结构(外墙和屋顶)的热工设计可采取以下措施:
1 外墙和屋顶宜采用含有重质材料和轻质高效保温隔热材料组合的复合结构;构造适宜时,可设置空气间层、铝箔反射层、防水层;当保温隔热材料可能受潮时,宜采用防水透气膜或覆铝的防水透气膜外包,使保温隔热材料保持干燥;
2 严寒地区围护结构保温层内侧宜设置隔汽层,隔汽层宜选用膜材料,敷设时应连续;
3 采用加气混凝土、泡沫混凝土等单一材料外墙时,在其内外侧宜设混合砂浆、水泥砂浆等重质饰面;当采用带有外装饰表面的蒸压轻质加气混凝土(ALC)板时,内侧宜抹灰或衬装其他薄板;
4 应采取措施减少热桥。当无法避免时,应使热桥部位内表面温度不低于室内空气露点温度;
5 外墙保温层宜设置在钢构件外侧,当钢构件外侧保温材料厚度受限制时,应进行露点验算;
6 采暖地区室外钢构件与室内主体结构的连接宜采用铰接(如腹板连接)或特殊设计,以减少传热截面。连接部位宜采用保温层覆盖。当室外钢构件伸入室内时,在室内部分的一定长度范围内应采取延续保温措施,并进行露点验算。
4.2 采光、通风和照明设计
4.2.1 钢结构住宅的日照应符合现行国家标准《住宅建筑规范》GB 50368的规定;室内采光应符合《住宅设计规范》GB 50096的规定;斜屋顶下可居住空间的采光应符合现行协会标准《斜屋顶下可居住空间技术规程》CECS 123的规定;房间通风开口面积应符合现行国家标准《住宅建筑规范》GB 50368和《住宅设计规范》GB 50096的规定。
4.2.2 钢结构住宅的照度水平应符合现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034的规定。
4.2.3 钢结构住宅电气设计和装修设计应按家居的合理定位布置普通照明,符合照度标准,并为局部照明设置插座。
4.2.4 钢结构住宅的照明宜选用光效高、光色适宜的光源。
4.3 声学设计
4.3.1 钢结构住宅声学设计应符合现行国家标准《住宅建筑规范》GB 50368和《民用建筑隔声设计规范》GBJ 118的规定。
4.3.2 楼板的自振频率控制宜符合本规范第14.2.2条的要求。
4.3.3 钢构件在户间、户内空间可能形成声桥的部位,应采用隔声材料或重质材料填充或包覆,使相邻空间隔声指标达到设计标准。
4.3.4 当组合楼盖的压型钢板置于梁上时,与梁上翼缘间形成的空隙应以膨胀型的防火材料封堵。防火墙处应满足耐火极限的要求。
4.3.5 门窗固定在钢构件上时,连接件应具有弹性且应在连接处设置软填料填缝。
4.3.6 压型钢板组合楼板、倒置槽形板下方应设置隔声吊顶。
4.3.7 外墙与楼板端面间的缝隙应以防火、隔声材料填塞。
4.4 通风和室内环境污染的控制
4.4.1 钢结构住宅通风设计应符合下列要求:
1 住宅套型组织自然通风;
2 满足卫生、节能和防灾的综合要求;
3 有燃烧器具厨房的换气量应按现行行业标准《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》CJJ 12-99表A.0.1、表A.0.3的规定计算;
4 住宅内用气设备排烟方式应符合现行国家标准《住宅建筑规范》GB 50368-2005第8.4.9条的要求;
5 卧室、起居室(厅)、厨房应设外窗,窗地面积比不应小于1/7;
6 一套住宅外窗的可开启面积不应小于地面面积的5%;
7 在需要设置顶棚通风的地区,应在每个独立的顶棚空间的有效位置上,设置两个以上通风口,其面积应为顶棚面积的1/300以上,通风口的构造应能防止雨雪和昆虫进入,在采暖地区,顶棚通风口宜采用可启闭的风口;
8 当设有底层架空地板时,在外墙上每隔4m左右应设置一个有效通风面积不小于300cm²的通风口,通风口的构造应能防鼠。
4.4.2 钢结构住宅的室内环境控制污染应符合以下规定:
1 住宅室内装修应控制的空气污染物为氡(222Rn)、游离甲醛、氨、苯和总挥发性有机物(TVOC)和无机非金属材料放射性;
2 室内装修后各项浓度限值应符合现行国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325和《住宅装饰装修工程施工规范》GB 50327的规定。
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5 外墙设计
5.1 一般规定
5.1.1 钢结构住宅的外墙设计应满足下列功能要求,并符合现行国家有关标准的要求:
1 保温、隔热、隔声、防水抗渗、气害性、抗冻融、防火、防雷、安全防范和装饰美观的要求;
2 自承重、抗震、抗风、抗冲击、抗变形等自身结构承载力和刚度的要求;
3 连接件、墙体及其饰面的设计使用年限的要求;
4 非承重墙体应满足1.0h耐火极限要求。
5.1.2 外墙构件应符合模数化、工厂化(或现场统一制作)的要求,并便于运输与安装。
5.1.3 住宅填充外墙除选用轻型块材砌筑外,宜积极提高预制装配化程度,可选用、发展和推广下列各类新型外墙:
1 蒸压轻质加气混凝土板外墙(ALC);
2 薄板钢骨——砌筑复合外墙;
3 薄板钢骨骨架轻质复合外墙;
4 保温填充钢型板现场二次复合外墙;
5 钢筋混凝土幕墙板现场复合外保温外墙(墙板在工厂或在现场预制);
6 钢丝网混凝土预制保温夹芯板外墙。
实际工程选用的墙体构件和工程做法宜为经过工程试点并通过国家或省、部级鉴定的产品和技术。
5.1.4 装配整体式外墙板(条板或大板)应满足制作、运输、垛放、吊装、连接、接缝处理等工艺技术要求。
5.1.5 外墙板标准化设计应满足互换性的要求。
5.2 构件设计与构造
5.2.1 轻型块材砌筑填充墙应与周边钢构件可靠连接并能适应主体结构不同方向的层间位移,墙体构造还应符合现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的规定;抗震设防地区应满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的要求。
5.2.2 住宅外墙板的设计原则与构造应符合现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的规定。
5.2.3 墙板构件采用弹性方法计算承载力与刚度,在风荷载标准值作用下其挠度不应大于L/200(L为板跨),并应验算构件在运输吊装等各阶段的承载力。
5.2.4 外墙板连接节点的设计构造应符合以下规定:
1 连接节点应能承受墙板自重、风荷载、湿度变化作用及施工临时荷载,在有地震设防要求时尚应承受墙板本身的地震作用,并按作用的效应组合进行计算;
2 抗震设防的住宅,当采用大板为幕墙时,墙板构件与主体结构之间的分离缝宽度宜取30mm,墙板构件相互之间的纵向和横向分离缝宽度宜取25mm。分离缝应采用压缩性良好的弹性密封材料密封;当采用条板外墙时,墙板构造与主体结构之间的分离缝宽宜以构造需要取值,一般应留出误差配合量,墙板构件之间可以靠紧,但每隔3m~5m应设置分离缝,缝宽宜不小于20mm;
3 墙板连接设计应根据墙板构件可能出现的相对于钢框架的变位形式确定连接方法和构造,一般应考虑的因素包括:
1) 各部节点分别符合承重、固定或可动的单一或组合功能要求;
2) 操作空间和安装方法;
3) 误差调节;
4) 连接件耐久性;
5) 连接件“热桥”;
6) 外墙部件的更换。
5.2.5 以薄板钢骨骨架为支撑结构的填充墙体应满足以下要求:
1 设置双重沿顶龙骨,满足主体结构层间位移的需求;
2 龙骨或龙骨组合应与钢构件可靠连接,龙骨与各层次板材、砌体有可靠拉结,在地震作用或风荷载作用下具有必要的承载力;
3 龙骨与外部砌体的连接应为柔性连接;
4 连接件应满足耐久性要求;
5 外部砌体应设置温度缝和变形缝,缝宽满足主体结构层间位移的需要。
5.2.6 蒸压轻质加气混凝土(ALC)宜采用螺栓盖板连接,板局部承压破坏后产生的位移增量可以计入结构位移配合量。
5.3 热工设计
5.3.1 外墙的热工设计应符合本规范第4.1.1和4.1.2条的规定。
5.3.2 外墙结构热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度,当不满足时应改变构造设计或在热桥部位的一侧采取保温措施。
5.3.3 采暖地区的轻型复合墙体宜采用双重保温措施,主保温层主要用于降低墙体的传热系数,夹芯保温层主要用于隔绝结构件和连接件与外层的联系,防止形成“热桥”。
5.3.4 复合外墙当采用金属连接件连接内外层时,宜设计为间接连接的柔性构造,在适应由温度、受力所引起的变形差的同时,减少连接件“热桥”的影响。
5.3.5 夏热地区外墙的传热系数(K值)和热惰性指标(D值)应同时满足节能设计标准,满足热惰性指标的主要措施宜为重质材料的合理使用、设置空气层和设置铝箔。
5.4 防水抗渗设计
5.4.1 利用楼板分层承重的轻型砌筑块材填充墙,在楼板处应设置水平缝,缝宽20mm并具有泛水构造;砌体水平连续时,应每隔25m~30m设置竖缝,缝宽15mm并弹性密封。
5.4.2 装配整体式墙板应进行接缝防水抗渗设计,并包括以下内容:
1 接缝活动量,根据结构变形允许值确定,温度变形兼用此活动量;
2 接口腔型设计,根据防水、减压、企口配合要求和制作安装工艺确定;
3 衬垫材料的选择及定位;
4 密封材料的选择,根据基层材料和接缝活动量确定;
5 接缝底涂材料的选用,根据基层材料和密封材料确定;
6 缝形状设计,同时根据施工时温度修正。
5.4.3 现场外墙保温做法宜设温度缝,缝位置宜邻近基层墙体缝,缝宽宜为20mm。
5.4.4 在预制复合板或外墙外保温做法的洞口上沿处应设置滴水线。
5.4.5 在窗、门框材与外墙板端面交接处应设凹槽,并嵌入保温密封材料。有条件时,窗、门框材与外墙板边缘宜设计构造防水。
5.5 防雷
5.5.1 预制外墙板的防雷设计除应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057的有关的要求外,尚应符合下列规定:
1 设有钢筋网(钢框架)的外墙板,钢筋网(钢框架)与连接件应采用焊接连接,并与钢结构相连接;
2 外墙板内含有不小于0.5mm厚的钢板时,金属窗框、钢板、连接件(紧固件)、钢结构之间应形成通路;
3 外墙板内含有密肋金属龙骨时,龙骨与钢结构之间应形成通路。
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6 内墙设计、吊顶设计
6.1 内墙设计
6.1.1 钢结构住宅内墙设计应符合下列功能要求:
1 分户墙应满足防火、防护和隔声要求;采暖地区,无采暖设施的楼梯间其分户墙还应满足保温要求;
2 内隔墙应满足分隔户内空间的要求;
3 厨房、卫生间的分隔墙应满足防水和吊挂的要求;
4 各部位内墙的燃烧性能和耐火极限应符合《住宅建筑规范》GB 50368-2005表9.2.1的要求;
5 7度以上抗震设防地区,镶嵌在框架平面内的内墙与钢梁、钢柱间应设置变形空间,分户墙处该空间应用轻质防火材料填充;
6 预制装配式分户墙板、内隔墙板应满足制作、运输、垛堆、吊装连接、电气管线设置、缝隙处理等工艺要求。
6.1.2 工业化钢结构住宅建筑体系通用和专用部件的分户墙板、内隔墙板应满足互换性要求。
6.2 砌筑分户墙、内隔墙
6.2.1 钢结构住宅填充式分户墙采用非黏土砖制品、小型混凝土空心砌块、加气混凝土砌块、石膏砌块等砌筑材料时,其设计应符合现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003和《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。
6.2.2 抗震设防地区砌筑式分户墙、内隔墙的设计应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001第13.3节的规定采取抗震措施。
6.2.3 砌筑墙墙顶为钢梁时,宜在钢梁下部焊接防止砌筑墙侧向出平面的限位件,构造柱的主筋应与钢梁焊接。
6.2.4 砌体水平灰缝内的钢筋应与钢柱焊接或与构造柱连接。
6.2.5 砌筑墙采用冷弯型钢过梁时,过梁应与灰缝钢筋焊接。
6.2.6 砌筑墙中管线的剔槽深度不应大于墙厚的1/4,补缝材料的强度不应低于砌筑灰缝材料的强度。
6.2.7 采用石膏砌块等轻型砌块时,应按照产品的技术条件采取合理的构造措施。
6.2.8 分户墙、内隔墙宜采用清水墙做法砌筑并采用成品抹灰材料,如干混砂浆、粉刷石膏等。
6.2.9 工业化钢结构住宅建筑体系的砌筑分户墙、内隔墙,宜采用符合模数空间的标准砌块和用于留槽、固定其他部件的专用砌块组合使用。
6.3 现场漩配式内隔墙
6.3.1 装配式轻质内隔墙应以现场复合后的各项指标为墙体指标。
6.3.2 装配式轻质内隔墙的沿底和沿顶龙骨应可靠固定,并根据使用要求确定沿底龙骨下方设置现浇素混凝土条基的范围。
6.3.3 当无设计资料时装配式内隔墙一般按在0.3kN/㎡墙面均布荷载作用下,水平最大变形不得大于
6.3.4 卫生间、厨房采用装配式内隔墙时,应为管线、固定物件、固定装饰材料等设置预埋件,其位置和承载力应符合被装产品的要求;当被固定物体较重(如电热水器、烘干机、洗盆台面等)时,应在墙体空腔内设置型钢支架并与钢构件(或钢筋混凝土楼板)可靠连接;卫生间、厨房装配式内隔墙的龙骨间距不宜大于300mm。
6.3.5 卫生间一侧墙面的防潮层高度不应小于1.8m。
6.4 预制装配式轻质内隔墙
6.4.1 预制装配式轻质内隔墙板应满足下列条件:
1 内隔墙板可采用空心或实心截面,高度方向的板构造是连续的;
2 内隔墙板应采用不燃性材料,其面层装饰材料应符合现行国家标准《建筑内部装饰设计防火规范》GB 50222的有关规定;
3 内隔墙板的厚度不小于60mm,其优先尺寸为60mm、80mm、100mm、120mm;
4 当无设计资料时对板间具有紧密承插接口的墙板一般按在0.3kN/㎡墙面均布荷载作用下,最大水平变形不得大于
5 内隔墙板应具有较好的尺寸稳定性。单板的平面外翘曲,对具有紧密承插接口的不得大于3mm,对具有其他接口的不得大于2mm;
6 板内可安置竖向电气管线和接线盒。电气设计应避免横向剔槽;
7 卫生间、厨房的内隔墙采用轻质内隔墙板时,应能满足防潮和管线暗埋、吊挂的要求。
6.4.2 工业化钢结构住宅建筑体系中采用预制装配式轻质内隔墙板时,应采用模数设计网格法,经过模数协调确定隔墙板中基本板、洞口板、转角板和调整板等类型板的规格、截面尺寸和公差。
6.4.3 预制装配式轻质内隔墙板沿顶或沿底做特殊设计(如作线槽使用)时,应符合现行行业标准《民用建筑电气设计规范》JGJ 16的有关规定。
6.5 吊顶设计
6.5.1 压型钢板现浇钢筋混凝土楼盖、密肋钢梁薄板楼盖、钢筋混凝土槽形或肋形板楼盖下方的居住空间应设置吊顶。
6.5.2 吊顶应采用不燃烧体(一级耐火等级)或难燃烧体(二、三级耐火等级)材料。
6.5.3 吊顶空间内应能设置电气管线、灯具支座、水暖管线。
6.5.4 卫生间、厨房的吊顶宜采用活动式吊顶,以便检修。
6.5.5 压型钢板现浇楼盖宜在现浇前预置吊挂连接件,其设置精度应符合吊顶系统的要求;后装连接件(膨胀螺栓、射钉及其连接件)的承载力应满足吊顶系统的设计要求。
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7 屋顶设计
7.1 一般规定
7.1.1 屋顶应满足承重、抗震、保温、隔热、防水、排水、防火、防雷、安全防范和装饰美观等基本功能要求;有特殊需要时还应满足隔声(轻型屋面)、通风(夏热地区)、采光(斜屋顶下空间利用时)、上人、安装太阳能设施、雨水收集和绿化等功能要求。
7.1.2 当钢结构住宅的屋盖结构板为钢筋混凝土板时,屋顶做法与其他结构类型住宅屋顶要求一致,应符合国家现行有关标准的规定。
7.1.3 当采用轻型坡屋顶时,7度以上抗震设防的住宅应设置水平结构层。
7.2 轻型(坡)屋顶
7.2.1 屋顶是围护结构的一部分,应按照本规范第4.1节的规定进行热工设计和建筑节能设计。
7.2.2 轻型屋顶围护结构宜采用复合结构。应根据热工环境分别组合设置防水层、防水透气层、保温隔热层、隔汽层、反射层、通风层、吊顶层和防雷装置。
7.2.3 严寒地区和寒冷地区,屋顶围护结构的构造由外至内宜为:防水层+保温隔热层+铝箔反射层兼隔汽层+空气层(25mm~50mm)+吊顶的选择性组合。当钢檩条设在保温层中间时,檩条上翼缘应设绝热垫。
7.2.4 夏热地区,屋顶围护结构由外至内的层次宜为:防水层+空气层+反射层+保温隔热层+吊顶的选择性组合,有条件时宜设闷顶通风层。
7.2.5 屋顶的保温隔热材料宜选用矿棉、岩棉、玻璃棉、泡沫玻璃等不燃材料,九层以下钢结构住宅,当有可靠的防火措施时,屋顶保温隔热材料也可选用自熄型的聚氨酯、模塑聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯等泡沫材料。屋顶设计应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016和《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045的规定。
7.2.6 压型钢板屋面应满足下列规定:
1 压型钢板屋面板宜采用热镀锌或镀铝锌的建筑用涂层钢板或铝板。涂层钢板的厚度不应小于0.5mm,镀层重量应按环境腐蚀性分别选用不低于180g/㎡、250g/㎡和275g/㎡,涂层不得少于两涂两烘;
2 当以金属压型钢板屋面作为防雷接闪器时其做法应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057的规定;
3 穿过压型钢板屋面的烟道、风道口,宜加设金属板防雨(防风)罩,其构造应有利于形成负压。当以镀锌钢板制作烟(风)罩时,其外表面应涂专用漆;
4 穿过压型钢板屋面的排气管,在屋面处宜采用专用的喇叭形封口密封件;
5 压型钢板与砌体墙交接处应设置泛水,并按变形缝设计;
6 压型钢板下方应设置吸声材料;
7 压型钢板屋面设计尚应符合现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 50345的规定。
7.2.7 轻型瓦屋面屋顶设计应符合现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 50345的规定。
7.2.8 轻型斜屋顶下设计可居住空间时,应符合现行国家标准《住宅设计规范》GB 50096和现行协会标准《斜屋顶下可居住空间技术规程》CECS 123的规定。
7.2.9 利用太阳能时,宜将轻型斜屋顶与太阳能集热板一体化设计。屋面斜度可按当地地理纬度+15°采用,方位宜为南偏东15°至南偏西15°。蓄热装置宜设在斜顶下方空间内或屋顶平台上。
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8 结构设计基本规定
8.1 一般规定
8.1.1 钢结构住宅的承重构件,应按承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
8.1.2 钢结构住宅的结构设计使用年限为50年,其相应的安全等级为二级,重要性系数γ0取为1.0。
8.1.3 在抗震设防地区,钢结构住宅应严格按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011进行抗震设防设计。其承重结构承载力应符合下式要求,同时结构设计尚应满足抗震设防各项构造措施的要求。
8.1.4 本规范适用于不多于30层,且高度不大于90m的钢结构住宅设计。在此限值内各类结构体系的适用高度宜符合表8.1.4的规定。
表8.1.4 钢结构住宅结构体系的适用高度(m)
序号 | 结构 类别 | 结构体系 | 适用住宅 | 适用高度,不大于 | |||||
非抗震 | 抗震设防烈度 | ||||||||
6 | 7 | 8 | 9 | ||||||
1 | 钢结构 | 轻型截面 | 框架结构 | 低层住宅 | 9 | 9 | 9 | / | / |
| 多层住宅 | 18 | 18 | 18 | / | / | |||
2 | 钢结构 | 普通 | 框架结构 | 多层及中 | 36 | 36 | 36 | 30 | 18 |
3 |
| 中高层及 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | ||
4 | 钢-混 | 悬挂楼盖- |
| 多层复式 | 18 | 18 | 18 | / | / |
5 | 钢或混合框架 | 多层及 | 36 | 36 | 36 | 18 | / | ||
6 | 框架-剪力墙 | 36 | 36 | 36 | 18 | / | |||
7 | 混合框架结构 | 多层及中 | 36 | 36 | 36 | 36 | 25 | ||
8 | 钢框架-剪力墙 | 中高层及 | 90 | 90 | 90 | 90 | 50(70) | ||
9 | 混合框架-剪力墙 | 90 | 90 | 90 | 90 | 50(70) |
注:1 轻型截面框架指梁、柱由高频焊接薄壁H型钢或热轧薄壁H型钢等组成的框架;普通钢框架系指梁、柱由普通热轧或焊接H型钢、钢管、箱形截面等组成的框架;
2 混合框架指由钢管(骨)混凝土柱和钢梁组成的框架;混合框架-支撑结构的适用范围可参照钢框架-支撑结构;
3 ()值为核心筒结构的限值;
4 带*号结构体系为非双重抗侧力体系时,不得用于7度0.15g及8、9度设防地区;
5 当混合框架结构中采用支撑框架时,高度限值可适当放宽;
6 平面和竖向均不规则的结构或Ⅳ类场地上的结构,最大适用高度应适当降低;
7 房屋高度指室外地面至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的水箱、电梯机房、构架等高度。
8.1.5 抗震设防的高层住宅钢结构的高宽比,不宜超过表8.1.5的规定。非抗震设防区的高宽比限值可参照6、7度设防的限值采用。
表8.1.5 钢结构住宅适用的高宽比限值
烈度 | 6、7 | 8 | 9 |
最大高宽比 | 6.5 | 6.0 | 5.5 |
注:计算高度从室外地面算起。
8.1.6 钢结构住宅应合理地选用结构体系,保证结构具有必要的承载能力、刚度与变形能力,并满足住宅特点的使用功能。结构的布置应符合下列要求:
1 结构体系的布置,除本规范有规定者外,尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011与现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99及现行协会标准《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230的规定。
2 结构平面布置宜规则、对称,应尽量减少因刚度、质量不对称造成结构扭转。结构以扭转为主的第一自振周期T1和平动为主的第一自振周期
3 结构布置应受力明确,传力直接简单,地震作用的传递途径合理,并具有明确的计算模型。对抗震设防烈度为7度0.15g及以上的框架支撑、框架-剪力墙(核心筒)结构体系,应满足双重抗侧力体系的设防要求。
4 结构因布置要求需设置伸缩缝或抗震缝时,应同时满足伸缩、抗震与沉降的功能要求。
5 结构布置应与建筑设计相协调。结构体系中支撑、剪力墙、核心筒的布置,大开间或跃层时的柱网布置,梁格布置等,均宜经比选、优化并与建筑设计协调确定。
6 中高和高层住宅宜设地下室。钢结构基础的埋设深度不宜小于H/15(基础为天然地基时)或H/18(基础为桩基时),H为室外地坪至檐口的尺寸。
8.1.7 抗震设防地区的中高层和高层钢结构住宅,其结构体系为框架-支撑或框架-核心筒(剪力墙)并按双重抗侧力结构体系设计时,除整个结构体系应满足承载力和刚度要求外,尚应对框架部分按计算得到的地震剪力乘以调整系数后进行验算。调整后的框架地震剪力应不小于结构底部总地震剪力的25%和框架部分地震剪力最大值1.8倍的较小者。有依据时,框架地震剪力可按现行协会标准《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230的规定,采用不同的分担率β进行计算。在非双重抗侧力体系中,支撑框架、剪力墙或核心筒应承担100%的地震剪力。
8.1.8 结构构件和节点的设计应做到强柱弱梁、强节点、强连接和防止脆性破坏,并应加强空间整体性,防止结构失稳和倾覆。由抗震作用组合控制截面设计的构件和连接,应严格遵守抗震构造措施的规定。
8.1.9 钢结构住宅结构构造和连接应符合计算模型和计算假定的条件。当按空间模型计算时,楼(屋)盖应采用平面刚性的组合楼盖结构。框架梁、柱或柱脚的刚性连接节点,应采用受力过程中保证刚接构件交角不变的构造,墙体和框架的连接构造应符合墙体不参与抗侧力工作的假定。
8.1.10 高层住宅混合结构体系中钢骨混凝土和钢筋混凝土构件的抗震等级,应符合现行协会标准《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230的规定。结构体系中的钢管混凝土构件及钢构件均不分抗震等级。
8.1.11 钢结构住宅建筑中梁、柱、支撑的主要节点构造和设置位置,应与建筑设计相协调。钢框架的梁柱节点宜避免采用外环板及框架梁端隅撑的构造;当采用梁端加强型构造时,不应采用梁端加腋的构造。
8.1.12 钢结构住宅的主要抗侧力构件采用钢筋混凝土剪力墙或核心筒时,下列部位应按现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3的规定加强。
1 墙肢总高度的1/8和底部两层高度二者中的较大者。
2 底部带转换层的高层钢结构住宅,其剪力墙底部加强部位的高度,可取框支层加框支以上两层的高度或墙肢总高度的1/8二者中的较大者。
8.1.13 钢结构住宅中,结构构件宜按下列要求合理选用技术经济性能良好的材料和截面类型:
1 钢框架梁宜选用热轧(焊接)H型钢。多层、中高层或高层住宅钢框架柱可分别选用H型钢、方(矩)形钢管或箱形截面柱。非地震区或6、7度地震区的低、多层钢结构住宅,亦可选用热轧(焊接)薄壁H型钢梁、柱截面。
2 混合框架柱宜采用钢管混凝土柱;技术经济合理时也可采用钢骨混凝土柱。框架梁宜采用H型钢梁。
3 支撑构件宜采用中心支撑;必要时中高层与高层住宅结构亦可采用偏心支撑、无粘结支撑或钢板剪力墙。多层住宅支撑截面可采用角钢、槽钢或钢管,高层住宅可采用H型钢。
4 屋盖和楼盖结构宜采用钢-混凝土组合楼盖,其楼板宜采用现浇平板或叠合板;有经济技术依据时,也可采用压型钢板组合楼板。
5 外墙板宜选用预制轻质墙板,其接缝和与框架的连接除满足建筑与结构功能要求外,尚应符合抗震构造要求。低层、多层住宅的外墙亦可采用轻质砌块墙体。
8.1.14 钢构件的防锈、涂装应有专项设计内容,除遵守本规范外,尚应符合现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018的有关规定。
8.1.15 钢构件的防火设计应符合现行协会标准《建筑钢结构防火技术规范》CECS 200的规定,必要时可进行单项工程的性能化抗火设计。
8.1.16 钢结构住宅结构设计应符合工厂化、装配化的要求,并充分考虑便于材料供货、加工与安装和减少现场作业(特别是湿作业)。同一工程中,应通过优化设计,提高构件和节点的标准化和通用化程度,减少材料和构造做法的类别。
8.2 荷载和作用
8.2.1 钢结构住宅结构的荷载和作用除应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定外,尚应遵守下列规定:
1 竖向荷载
1) 各居住楼层的楼面荷载,应考虑二次装修(地面、墙面、吊顶等)产生的均布永久荷载;
2) 各居住层的固定隔墙应按永久荷载考虑。大开间或跃层式住宅楼层内有灵活布置的轻质隔墙时,其自重可取每延米墙重(kN/m)的1/3作为楼面附加可变荷载(kN/㎡),且其标准值不应小于1.0 kN/㎡;
3) 地下室在±0.000标高处的顶板,其施工荷载应按实际情况取值,并不小于3.5kN/㎡;按人防设计时,尚应符合现行国家标准《人民防空地下室设计规范》GB 50038的要求;
4) 屋顶的绿化覆土,其重量应按实际的附加永久荷载考虑,且不应小于3.0kN/㎡;
5) 其他附加荷载,如水箱、广告牌、屋顶塔架或清洗玻璃机械等荷载,应按实际情况考虑;
6) 设计文件中宜注明内隔墙允许悬挂水箱等较重荷载的部位和量值。
2 风荷载
1) 结构高度超过30m且高宽比大于1.5时(高度自地面或大底盘顶面算起),风荷载标准值中应计入风振系数βz。当结构高度大于60m时,风荷载可按100年一遇的风压值采用。
2) 计算多(高)层住宅结构整体风荷载作用时,风荷载体型系数(μs)可按现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98附录的规定取值。
3) 当墙面为玻璃或石材幕墙时,计算墙体围护结构的风荷载应计入阵风系数(βgz)。
4) 对支承墙体围护结构的构件(墙梁、墙架柱),其风荷载体型系数不宜小于+1.0或大于-1.0。
3 雪荷载
1) 雪荷载可取按50年重现期确定的标准值。
2) 计算女儿墙处屋面或竖向有落差的屋面、通廊、雨篷等屋盖构件的雪荷载时,对积雪区的屋面板及次梁、檩条应考虑不均匀积雪增大系数。
8.2.2 结构上的地震作用及荷载效应,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99计算。下列情况时,地震作用或内力应乘以增大系数:
1 不进行扭转耦联计算的规则结构,其地震作用效应应乘以增大系数,一般可按1.15(短边边框架)或1.05(长边边框架)采用;当扭转刚度较小时,宜按不小于1.3采用。
2 计算层间水平地震剪力时,对竖向不规则结构的薄弱层,应乘以增大系数1.15。
3 钢结构转换层下的钢框架柱或承托剪力墙的钢柱,其地震内力应乘以增大系数1.5。
4 人字形和V形中心支撑的地震作用组合内力应乘以增大系数1.5;交叉支撑应乘以1.3。
5 采用底部剪力法计算时,对突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等地震作用效应应乘以增大系数3.0。
8.3 结构计算
8.3.1 进行结构内力计算以及承载力和变形验算时,其计算原则、计算假定、计算模型和计算方法等,均应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011、《钢结构设计规范》GB 50017与现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99以及现行协会标准《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230的有关规定。
8.3.2 多层钢结构住宅结构在荷载基本组合(非地震作用组合)作用下的内力和位移,可采用弹性方法计算。中高层和高层住宅结构在地震作用组合下的内力和位移应按下列两阶段进行计算:
1 第一阶段——多遇地震作用下的弹性分析,验算构件承载力和弹性层间侧移。
2 第二阶段——罕遇地震作用下弹塑性分析,验算结构弹塑性层间侧移和侧移延性比。
此时,材料的屈服强度和抗拉强度应采用标准值。
8.3.3 计算时,组合楼盖楼板在平面内的刚度可假定为无限刚性,但当楼板因刚度削弱会产生较明显的平面内变形时(如环形楼面、开有大洞口、狭长外伸段或局部变窄等),宜按弹性楼板进行计算。
8.3.4 结构弹性分析时,宜考虑钢梁与现浇混凝土板共同工作的刚度增强。对钢梁两侧或一侧有混凝土板时,可将钢梁的截面惯性矩分别乘以1.5或1.2的增大系数。结构弹塑性分析时,不考虑此增大系数。
8.3.5 结构在多遇地震和罕遇地震下的阻尼比(ζ)可按下列规定采用:
1 中高层(不多于12层)住宅的钢框架或钢框架-支撑结构在多遇地震下,可取ζ=0.035;
2 高层(不少于13层)住宅的钢框架或钢框架-支撑结构在多遇地震下,可取ζ=0.02;
3 中高层及高层住宅混合框架或混合框架-支撑结构在多遇地震下,可取ζ=0.04;
4 中高层及高层住宅的钢框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构和混合框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构,在多遇地震下,可取ζ=0.05;
5 各类结构在罕遇地震作用下,均取ζ=0.05(薄弱层弹塑性变形验算)。
8.3.6 地震作用下,多(高)层住宅钢结构内力和位移计算所采用的结构自振周期,应考虑非结构构件的影响。可视主体结构的刚度、非结构构件或墙体的材料及其与主体结构的连接方式等,分别乘以0.7~1.0的调整系数。轻质墙板为柔性连接时,或结构体系为框剪、框筒结构时,宜取较大值。
8.3.7 地下室楼层结构的侧向刚度不小于相邻地上结构楼层侧向刚度的2倍,且其构造符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定时,地下室顶板可作为上部结构的嵌固端。
8.3.8 各类住宅结构在风荷载作用下的弹性侧移值,不宜大于表8.3.8的规定;在多遇地震作用下的弹性层间位移值不应大于表8.3.8规定的限值。
表8.3.8 结构的弹性侧移限值
住宅类别 | 结构体系 | 风荷载下弹性侧移 | 多遇地震 | |
柱顶 | 层间 | |||
多层住宅 | 钢框架 | H/500 | h/400 | h/300 |
混合框架 | H/550 | h/400 | ||
中高层、 | 钢框架 | H/500 | h/400 | h/300 |
混合框架 | h/400 | |||
| - | h/800 | h/800 |
注:1 当建筑物内有精装修时,其弹性侧移限值可适当减小;
2 在保证主体结构不开裂和装修材料不出现较大破坏的情况下,混合结构体系的侧移限值可适当放宽;
3 H为住宅结构地面以上总高度,h为计算楼层层高。
8.3.9 在罕遇地震作用下,住宅钢结构及混合结构的弹塑性分析,应满足以下要求。
1 多层、中高层与高层钢结构的层间侧移不应超过层高的1/50。
2 中高层与高层钢结构的层间侧移延性比不应大于表8.3.9的规定;
表8.3.9 结构层间侧移延性比
结构类型 | 层间侧移延性比 |
钢框架 | 3.5 |
偏心支撑框架 | 3.0 |
中心支撑框架 | 2.5 |
有混凝土剪力墙(核心简)的钢框架 | 2.0 |
3 混合结构的弹塑性层间位移角,对混合框架结构不应大于1/50,其余混合结构不应大于1/100。
8.3.10 为满足住宅舒适度的要求,高层住宅钢框架或混合框架结构体系在风荷载作用下顺风向和横风向的结构顶点最大加速度(aw)应分别不大于0.20m/s²或0.15m/s²。住宅楼板的自振频率(ƒg)不宜小于8Hz。
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9 结构材料
9.1 钢材
9.1.1 住宅中承重钢结构所用钢材牌号与质量等级的选用,应符合下列规定:
1 结构钢材可选用符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的Q235钢和Q345钢。当有依据时,也可选用强度更高的钢材。
2 按8度或9度抗震设防的高层住宅钢结构要求采用较高性能钢板时,宜采用符合现行国家标准《建筑结构用钢板》GB/T 19879的Q235GJ钢和Q345GJ钢。
3 一般承重钢结构可选用Q235B级钢或Q345A级钢;框架等重要承重结构可选用Q235B、C级钢或Q345B、C级钢;按8、9度抗震设防的住宅钢结构框架梁、柱等重要构件宜选用Q235C级钢、Q345C级钢或Q235GJC、Q345GJC级钢。
4 当选用Q235A级或B级钢时,应选用镇静钢。焊接结构不应选用Q235A级钢。
9.1.2 结构钢材的性能应符合下列要求:
1 应保证屈服强度、抗拉强度、伸长率等基本力学性能符合要求。框架梁、柱等主要承重构件应再附加冷弯性能要求,必要时尚应附加保证冲击功值要求。
2 应保证基本化学成分碳、磷、硫、硅、锰的合格含量要求;焊接结构的主要构件采用Q345、Q390等低合金结构钢时,尚应保证碳当量(CEV)或焊接裂纹敏感指数(Pcm)符合要求。
3 抗震设防(不低于7度)的中高层和高层住宅钢结构,当其框架和抗侧力支撑等重要构件的截面设计由地震作用组合控制时,钢材应附加保证下列性能:
1) 钢材的屈强比不应大于0.85。
2) 钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率不小于20%(标距50mm试件)。
3) 钢材应有良好的焊接性能,对低合金结构钢应保证合格的碳当量。
4 在焊接T形、十字形、角接接头中,其翼缘板厚度等于或大于40mm,且焊接接头约束度与焊接收缩应力较大,可形成较强的厚度方向层状撕裂作用时,该受拉部位钢材宜附加保证板厚方向(抗撕裂)性能符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB 5313的规定,其沿板厚方向的断面收缩率(Ψ)不应小于15%。框架梁柱节点为隔板贯通构造时,其贯通隔板不论厚度大小,均应保证板厚度方向(抗撕裂)性能要求。
9.1.3 住宅钢结构采用的型材、板材宜符合下列要求:
1 同牌号钢材中,宜选用厚度较薄且分组强度较高的钢材。
2 宜优先选用热轧H型钢,其截面板厚不宜小于4.5mm。
3 方(矩)钢管截面的壁厚不大于20mm时,宜选用冷成型方(矩)钢管,其性能、规格应符合现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178的规定,并选用其Ⅰ级产品;当壁厚大于20mm的箱形截面构件,宜采用由四块板组焊的箱形截面。
4 框架柱或钢管混凝土柱等构件选用圆钢管时,宜优先选用冷弯成型的焊接圆管;当有技术经济依据时,也可选用符合《结构用无缝钢管》GB/T 8162的Q345无缝钢管,但不应选用以热扩方法生产的无缝钢管。
5 各类构件选用薄壁型材时,须注意截面板件的局部稳定,应符合规范要求。
6 非潮湿环境(湿度不大于60%)中的住宅钢结构次构件(坡屋顶、承重龙骨等),需采用冷弯薄壁型钢(C形钢或方矩钢管)时,其厚度不宜小于3.0mm;当采用镀锌构件时,应采用热浸镀锌板(双面镀锌量不小于180g/㎡)制作。
9.1.4 钢材的强度设计值等设计指标应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017与《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018的规定。
9.2 连接材料
9.2.1 焊接连接材料的选用应符合下列要求:
1 焊接连接材料应按强度级别和母材相匹配选用。两种不同钢号的材料焊接时,宜采用与强度较低钢号匹配的焊条或焊丝焊剂。焊接材料的匹配与焊接工艺等要求,应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81的规定。
2 承受较强地震作用的构件与节点的焊接连接,宜选用低氢型焊条。
9.2.2 螺栓和焊(栓)钉材料的选用应符合下列要求:
1 普通螺栓宜采用C级螺栓。
2 高强度螺栓可选用大六角型高强度螺栓或扭剪型高强度螺栓,其产品性能应分别符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231与《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB 3632~3633的规定。
3 组合结构中的抗剪焊(栓)钉,其材料为ML15或ML15AL钢,其材质性能、规格及配件等应符合现行国家标准《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》GB/T 10433的规定。
9.2.3 连接材料的强度设计值等指标与焊缝质量等级的设计要求,均应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定。
9.3 混凝土与钢筋
9.3.1 钢-混凝土组合构件与混合结构体系中剪力墙、核心筒等构件,其混凝土的强度等级不宜低于C30。
9.3.2 钢管混凝土构件宜优先采用自密实混凝土,也可在混凝土配制时添加微膨胀剂、界面剂等外加剂。外加剂不得引起钢筋锈蚀等不利作用;同时,混凝土的配合比,除应满足强度指标外,尚应注意混凝土坍落度的选择。其配合比应根据设计强度、浇灌方法等要求合理组配,并经试验确定。对泵送顶升浇灌方法,其配合比尚应满足可泵性的要求。对大批量生产的构件,应先进行水灰比、坍落度等优选试验和浇灌后饱和度的检验。
9.3.3 混凝土的强度等级应按规定的标准立方体试件,经标准试验方法测定抗压强度标准值来确定。混凝土的强度标准值应具有不小于95%的保证率。
9.3.4 钢-混凝土混合结构的钢筋可选用HPB235级钢筋、HRB335级钢筋、HRB400级和RRB400级钢筋。钢筋性能应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB 1499、《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB 13013、《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB 13014等的规定。钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。
9.3.5 用于抗震等级为一、二级混合框架结构的纵向受力普通钢筋,其产品检验所得的强度实测值应符合下列要求:
1 钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25。
2 钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。
9.3.6 混凝土与钢筋的强度、弹性模量等设计指标应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定采用。
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10 钢框架、钢框架-支撑结构体系设计
10.1 一般规定
10.1.1 设计钢框架、钢框架-支撑结构体系时,除本规范规定外,尚应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017、《建筑抗震设计规范》GB 50011及现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99与现行协会标准《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230的规定。
10.1.2 钢框架、钢框架-支撑结构体系的类别、组成与布置应符合下列要求:
1 钢框架可沿住宅建筑的纵向或横向布置(图10.1.2a);钢框架-支撑结构可分别沿纵、横向布置(图10.1.2b),也可一个方向为框架,另一方向为钢框架-支撑结构布置(图10.1.2c)。
(a)框架结构纵横向布置
(b)框架-支撑结构纵横向布置
(c)框架-支撑(单向)结构纵横向布置
图10.1.2 钢框架和钢框架-支撑结构的布置
2 钢框架-支撑结构中的框架可根据强度与刚度要求,分别采用梁柱铰接框架、刚接框架或带支撑的刚接框架,即支撑框架。
3 钢框架按构件材料和截面的不同可分为轻型截面框架与普通型材框架。前者框架梁、柱截面由热轧薄壁H型钢或高频焊薄壁H型钢等型材组成;后者由普通热轧H型钢、钢管或焊接型材组成。
10.1.3 住宅结构中的支撑形式与布置应符合下列要求:
1 支撑宜采用中心支撑,其形式可按通行净空、刚度等要求分别选用图10.1.3-1所示的交叉撑、人字撑或偏人字撑等。当采用单斜杆撑时,应在同一柱列内布置两个对称相反的支撑杆件(图10.1.3-2),以保持单支撑斜杆件均为受拉工作状态。但采用无粘结单斜杆支撑时,可不受此限。按8度、9度设防的高层住宅框架-支撑结构,也可采用偏心撑(图10.1.3-1d)。
2 支撑沿竖向应连续布置,其刚度宜变化均匀;在同一结构体系内同时布置支撑与混凝土剪力墙(核心筒)时,其刚度应相互协调,保证整个结构体系的侧向刚度变化均匀,且平面刚心与质心接近重合。
3 有地下室时,竖向连续布置的支撑应以剪力墙形式延伸至基础。
4 框架-支撑结构体系按空间模型计算时,楼盖应为平面刚性楼盖。其支撑框架之间楼盖(平面尺寸)的长宽比不宜大于4(6、7度设防区)、3(8度设防区)或2(9度设防区)。
图10.1.3-1 支撑的形式
图10.1.3-2 单斜杆支撑的对称布置
5 住宅钢结构的支撑形式与布置应与建筑设计协调,并宜布置于分户墙、端壁墙或楼(电)梯间等部位。应不致妨碍和限制住宅建筑的使用功能。
10.1.4 钢框架、框架-支撑结构的杆件宜按强度、刚度、抗锈蚀和便于加工等条件选用合理的截面形式,且符合下列要求:
1 低(多)层住宅框架柱宜选用热轧(焊接)H型钢。当选用热轧或高频焊薄壁H型钢时,截面板厚不宜小于4.5mm。中高层或高层住宅的框架柱可分别选用冷成型方(矩)钢管截面,当壁厚大于20mm时,宜选用四块板组焊的箱型截面。
2 框架梁、楼盖梁宜选用热轧(焊接)H型钢,当选用热轧或高频焊薄壁H型钢时,截面板厚不宜小于4.5mm。
3 框架柱采用冷成型方(矩)管时,宜选用符合现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178规定的Ⅰ级产品。
4 支撑宜选用焊接圆管、热轧角钢或槽钢、热轧(焊接)H型钢等,不应选用圆钢拉杆作支撑。支撑布置在分户墙或隔墙内时,宜选用平面外宽度较小的截面形式。
5 当建筑设计要求室内不外露结构轮廓时,多层住宅框架柱可采用由热轧(焊接)H型钢与剖分T型钢组成的异型柱截面(图10.1.4),其柱翼缘宽度宜不大于200mm或墙厚。
图10.1.4 钢框架异型柱组合截面
10.1.5 钢框架构件与支撑杆件的长细比与截面板件宽(高)厚比应符合现行相关标准的规定。按抗震设防设计时,其抗震构造措施应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。
10.1.6 钢框架梁柱刚接节点与柱脚刚性节点应采用符合刚性要求的节点构造。6度抗震设防区低,多层住宅或非地震区住宅采用框架-支撑结构体系时,其框架梁柱连接可采用铰接连接。
10.2 结构与构件设计
10.2.1 住宅钢框架可采用一阶弹性方法计算,当中高层与高层住宅框架按一阶弹性计算的相对层间位移(△u/h)大于1/1000时,应按二阶弹性分析方法计算。
10.2.2 框架-支撑结构中支撑的设计计算应符合下列规定:
3 不论抗震设防与否,人字形与V形中心支撑均应按压杆设计。
4 钢框架的交叉支撑,除考虑水平作用效应(地震作用尚应乘以增大系数)外,其杆件内力尚应计入柱在重力作用下弹性压缩变形引起的附加轴力;V形与人字形支撑的内力还应再计入所连接楼盖可变荷载引起的附加内力。
10.2.3 计算与V字撑或人字撑顶端连接的楼盖横梁截面时,可不考虑支撑对梁在跨中的支承作用。横梁除承受大小等于重力荷载代表值的竖向力之外,还应承受跨中节点处两根支撑斜杆分别受拉、受压所引起的不平衡竖向分力的作用。
10.3 节点设计
10.3.1 钢框架节点设计除符合现行相关标准规定外,尚应符合下列要求:
1 节点与其连接设计应做到安全可靠、传力明确、构造合理、便于施工。同时节点构造应具有必要的延性,并避免产生应力集中和过大的焊接约束应力。
2 多、高层住宅钢框架的节点连接,应按节点连接强于构件的原则设计。非抗震设防时应按弹性受力设计,进行节点域及各项连接的计算;抗震设防时,除按弹性方法进行节点域及连接极限承载力等项计算外,尚应按结构进入弹塑性阶段进行节点区梁端、柱端全塑性承载力与节点域屈服承载力的验算。
3 框架梁柱节点处宜采用柱贯通构造,当采用钢管柱时可采用隔板贯通构造。
4 钢框架梁柱、柱脚等刚性节点的构造,应符合受力过程中刚接交角不变的设计假定。粱柱节点宜采用梁翼缘熔透焊并腹板高强螺栓连接的栓焊连接刚接节点;柱脚宜采用埋入式柱脚。
5 钢框架梁柱、支撑等杆件的拼接接头,应按与构件等强度设计构造。当抗震设防时,对拼接接头尚应进行极限承载力验算。
6 非地震区或6、7度设防区低(多)层住宅的轻型截面钢框架,其梁柱刚接节点可采用符合刚性连接要求的外伸端板高强度螺栓连接构造。
7 梁、柱腹板为翼缘对焊而开的扇形切口,应在设计中给出细部尺寸与详图,并要求以专门设备进行切割,切口处的单面焊垫板应与梁翼缘以连续焊缝连接,质量等级为外观检查二级焊缝。
10.3.2 H型钢柱与框架梁刚接节点的构造与计算应符合以下要求:
1 梁柱刚接节点宜采用柱贯通型,梁柱连接采用栓焊连接,其梁翼缘与柱为全熔透焊接,梁腹板以连接板与柱为高强度螺栓摩擦型连接。其现场连接可为梁与柱直接连接或梁与柱身短悬臂连接。其典型连接构造如图10.3.2-1所示。
2 计算梁柱刚性节点中梁腹板与柱连接的高强度螺栓时,应计入腹板分担的弯矩。按7~9度抗震设防时,此连接的高强度螺栓不应少于两列(图10.3.2-2),计算仅需一列时,仍应布置两列。且此时螺栓总数不得少于计算值的1.5倍。
3 框架梁端腹板的连接板,宜在腹板两侧设置。非抗震设防的低、多层住宅框架梁也可在单侧设置,其厚度应较腹板大2mm。
4 按8度并Ⅲ、Ⅳ类场地或9度抗震设防时,框架梁柱节点宜采用梁端翼缘加强,并可使塑性铰外移的加强型构造(图10.3.2-3)。在住宅钢框架中,不应采用梁端下加承托牛腿的加强型构造。
图10.3.2-1 框架梁柱(H型钢截面)刚接连接节点
图10.3.2-2 梁腹板加强型连接构造
图10.3.2-3 梁翼缘连接加强型节点
5 抗震设防时,中高层和高层住宅钢框架梁端连接极限承载力的验算,应满足下式的要求:
10.3.3 方(矩)管柱或圆管柱与框架梁刚接节点的构造与计算应符合下列要求:
1 梁柱刚接节点宜采用隔板贯通构造或内隔板构造,不宜采用外环隔板的构造。
2 隔板贯通构造(图10.3.3-1)宜用于管柱壁厚不大于30mm的框架柱,隔板厚度应较梁翼缘厚度大3mm~5mm,其钢材应选用厚度方向钢(抗层状撕裂钢)。
图10.3.3-1 管柱隔板贯通式刚接连接节点
3 多层住宅所用较薄壁管柱框架的梁柱刚接节点,采用柱贯通(内隔板)构造时,亦可采用柱身在节点内对接的连接构造(图10.3.3-2),以便组装时先进行上、下柱段内隔板的熔透焊接,再进行上、下柱段的组装对接焊接。内隔板厚度宜较梁翼缘厚度加厚2mm,且与梁翼缘外侧对齐。
4 梁腹板连接板连接焊缝与方(矩)管柱管材成型焊缝相重叠时,应采取相应的焊接措施,降低管壁焊缝区局部过热的不利影响。
图10.3.3-2 管柱节点域柱身对接节点构造
10.3.4 壁板较厚的箱形截面柱(4块板组焊)与梁刚接节点,宜采用柱贯通及内隔板构造(图10.3.4)。当柱壁厚t≥40mm且节点焊接约束应力较大时,节点区受拉柱壁部分钢材宜选用厚度方向钢(抗层状撕裂钢)。内隔板厚度宜较梁翼缘厚度加厚2mm,且与梁翼缘外侧对齐。同时柱壁板与隔板的焊接、梁翼缘与柱的焊接均为熔透焊。节点区(梁上、下翼缘以上以下各500mm范围内的区段)箱形柱四角的组合焊缝应为熔透焊。所有熔透焊缝等级不低于二级质量标准。
10.3.5 进行框架梁截面设计时,宜选用较高的梁截面或梁端翼缘加强型构造。使梁翼缘的塑性截面模量大于梁全截面塑性截面模量的70%。
图10.3.4 箱形柱内隔板刚接节点构造
10.3.6 框架柱脚节点构造与计算应符合下列规定:
1 柱脚构造应保证将最下层钢柱的轴力、剪力和弯矩传至钢筋混凝土基础。按7度及7度以上抗震设防时尚应具有塑性变形能力,设计时应满足下式要求:
2 框架柱铰接柱脚可采用外露式柱脚,柱脚处有支撑相交汇时,应验算柱脚与基础界面的抗剪强度(锚栓不考虑抗剪),必要时应设抗剪键。
3 刚接柱脚宜采用埋入式柱脚或外包式柱脚,非抗震区框架刚接柱脚可采用杯口基础插入式柱脚构造。
4 柱脚节点应便于施工安装,其连接构造应便于调整就位并保证构件的安装精度。柱脚锚栓应有双螺帽防松措施。
10.3.7 中心支撑框架的支撑节点构造与计算应符合下列要求:
1 支撑节点处的支撑与梁、柱应以杆件的重心线相交汇。因构造原因有少量偏心时,宜在计算中计入由偏心引起的附加内力。
2 支撑节点处的柱段均应带有短悬臂梁,并预先焊有与支撑现场连接的节点板或接头段。典型的支撑节点构造如图10.3.7所示。
图10.3.7 支撑连接节点
3 住宅框架支撑宜置于内墙或分户墙之间,在满足长细比与强度条件下,宜尽量选用外轮廓尺寸较窄的组合截面。
4 中心支撑与框架连接及支撑拼接的设计承载力应符合下列要求:
1) 7~9度抗震设防的结构中,支撑与框架连接处和支撑拼接处的极限承载力应符合下式要求:
2) 计算地震作用下支撑及其连接的承载力时,应按本规范第8.2.2条计入支撑杆件内力的增大系数。
3) 计算与横梁连接的支撑杆件时,除水平荷载作用产生的内力外,尚应计入支撑杆件作为横梁支点的竖向支承力。
10.3.8 柱和梁在与支撑翼缘的连接处,应设置加劲肋,加劲肋的截面及其连接应按计算确定。
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11 钢框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构体系设计
11.1 一般规定
11.1.1 钢结构住宅结构宜优先采用钢-混凝土混合结构体系。多层与中高层住宅宜采用钢框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构体系;高层住宅可采用钢框架(或支撑框架)-混凝土剪力墙(核心筒)结构体系。
11.1.2 钢框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构体系由钢框架(或支撑框架)、剪力墙(核心筒)与组合楼盖等组成。其结构设计、计算与构造,除本规范规定外,尚应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017、《建筑抗震设计规范》GB 50011及现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3与《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99以及现行协会标准《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230的规定。
11.1.3 钢框架-混凝土剪力墙(核心筒)混合结构的布置和选型应符合下列要求:
1 混合结构的抗侧力构件,如支撑、剪力墙、核心筒等宜布置在楼、电梯间、竖井与分户墙、端墙及平面形状变化与永久荷载较大处等部位,选用刚度均匀、偏心小并符合建筑要求的合理布置方案。
2 7度与7度以上抗震设防的多(高)层混合结构,同时布置抗侧力支撑与剪力墙(核心筒)时,宜使其各自的刚心与建筑物质心接近重合。
3 支撑、剪力墙与核心筒等沿竖向应连续布置,结构的刚度、质量与承载力沿高度变化宜均匀,并避免出现薄弱层。
4 混合结构中剪力墙布置与选型应符合下列要求:
1) 钢框架-剪力墙结构中,剪力墙宜为双向布置,框架梁、柱与剪力墙的轴线宜重合在同一平面。
2) 不宜孤立地布置单片剪力墙。纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段;住宅建筑较长时,不宜集中在两端布置剪力墙。
3) 纵、横剪力墙宜组成L形、T形、□形和[形等形式;在各主轴方向剪力墙的刚度宜相近。高层住宅结构为8度及以上抗震设防时,可采用钢骨混凝土剪力墙。
4) 剪力墙的长度不宜过大,一般墙肢截面的高度不宜大于8m。每道剪力墙的底部剪力不宜超过总底部剪力的40%。
5) 剪力墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比,不宜超过表11.1.3的规定;超过时,应计入楼盖平面内变形的影响。
表11.1.3 抗震剪力墙之间楼、屋盖的长宽比
楼(屋)盖类型 | 非抗震设防时 | 抗震设防时,当烈度为 | ||
6度,7度 | 8度 | 9度 | ||
现浇板、叠合板 | 5 | 4 | 3 | 2 |
装配式楼盖 | 3.5 | 3 | 2.5 | 不应采用 |
注:当剪力墙之间的楼(屋)盏有较大开洞时,剪力墙的间距应适当减小。
6) 剪力墙宜贯通建筑物全高,厚度逐渐减薄,避免刚度突然变化。
5 钢框架-混凝土核心筒混合结构中,构件的布置和选型应符合下列要求:
1) 核心筒宜居中布置以减小刚心的偏移;筒身宜贯通建筑物全高,其刚度宜均匀变化,沿竖向需开洞时宜上下对齐,在简体角部附近不宜开洞。
2) 核心筒高宽比不宜大于12,当同时设置部分剪力墙时,核心筒的宽度可适当减少。
3) 当采用H型钢框架柱时,宜将强轴方向布置在主要受力框架平面内;框架角柱宜采用十字或箱形截面。
11.1.4 钢框架-混凝土核心筒结构体系中,其周边框架的梁柱连接,当抗震设防烈度为7度及以上时应采用刚接连接;6度或非抗震设防时可采用铰接连接。钢梁与简体的连接应采用铰接。
11.1.5 混凝土核心筒先于钢框架施工时,应考虑施工阶段混凝土核心筒在风力及其他荷载作用下的不利受力工况,并宜在筒体内和钢梁连接的相应部位预埋H型钢构造柱,以便与筒体连接的钢构件同步安装。
11.2 构件和节点设计
11.2.1 多(高)层住宅混合结构的计算模型可采用空间计算模型或空间协同计算模型;抗震设计或复杂平面结构的非抗震计算应考虑平扭耦联的计算模型。
11.2.2 混合结构体系中钢结构框架、构件与节点连接的计算和构造应符合本规范第10章的规定。
11.2.3 钢梁与核心筒、剪力墙连接的设计与构造,应符合传力安全可靠、便于施工等原则,并符合下列要求:
1 筒(墙)体内按计算设置有钢骨柱时,钢梁与钢骨柱的连接可采用刚接节点构造;仅设有构造定位钢柱时,可采用铰接。筒(墙)体仅有预埋件和钢梁连接时,应采用高强螺栓铰接连接构造。
2 竖向刚度变化均匀的混合结构,按7度及7度以上抗震设防时,其墙(筒)体与钢梁连接的预埋件与其连接,应按钢梁梁端抗震作用组合的最大剪力、偏心弯矩与梁最大轴力共同作用进行验算。在水平荷载作用下第i层钢梁所承受的轴力可按下式计算:
3 预埋件的计算与构造应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定。预埋件的锚筋应采用HPB235级、HRB335级或HRB400级钢筋,严禁采用冷加工钢筋。预埋件的锚板宜采用Q235钢(Q235A级除外)或Q345钢,其厚度不宜小于锚筋直径;
图11.2.3 钢梁轴力的分配
4 预埋件的锚筋应对称于锚板中心布置,并与钢梁端传力连接板位置相对应,以减少传力中的偏心。钢梁及其连接板应位于预埋件的中心,并应考虑墙(筒)体压缩变形与施工阶段沉降可能引起的相对位置偏差的影响。
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12 混合框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构体系设计
12.1 一般规定
12.1.1 混合框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构体系的组成应符合以下要求:
1 混合框架由钢管(骨)混凝土柱和H型钢框架梁组成,其中设有支撑者为支撑混合框架;混合框架-剪力墙(核心筒)结构体系由混合框架和混凝土剪力墙(核心筒)组成。
2 住宅混合框架的框架柱宜选用方(矩)形钢管混凝土柱,也可选用钢骨混凝土柱,框架梁应选用H型钢梁,不宜选用钢骨混凝土梁。楼盖应选用钢-混凝土组合楼盖。当采用钢骨混凝土柱时,钢骨宜采用实腹式截面。当采用支撑混合框架时,宜采用槽钢或H型钢截面的中心支撑。
12.1.2 混合框架-剪力墙(核心筒)结构的布置、设计和构造,除本规范规定外,尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011及行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3和《钢骨混凝土结构技术规程》YB 9082以及现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159、《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230的有关规定。
12.1.3 混合框架-混凝土剪力墙(核心筒)结构的布置应符合本规范第11.1.3条的要求。
12.1.4 混合框架构件的选材与材性要求除应遵守本规范第9章的规定外,尚应符合以下规定:
1 混合框架柱所用的方(矩)钢管宜选用现行行业标准《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178中直接成方的钢管,其质量等级应为Ⅰ级产品。
2 计算冷成型方(矩)管柱构件时,不宜考虑冷加工硬化的强度提高效应。当管壁厚度t≤6mm时,其强度设计值应按现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018的规定取值。
3 混合框架所用的冷成型圆管应符合现行国家标准《冷弯型钢》GB/T 6725、《直缝电焊钢管》GB/T 13793及《结构用冷弯空心型钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T 6728的要求。选用规格时,焊接圆管的径厚比不应过小。对管材成型焊缝应要求按熔透焊缝质量进行检验。
4 钢骨混凝土柱中H型钢的强度设计值均按翼缘厚度的钢材分组取值。
5 钢管混凝土构件中的混凝土强度等级,对Q235管材宜采用C30或C40级;对Q345管材,不宜低于C50级。
12.1.5 混合框架-混凝土核心筒结构体系中,其周边框架的梁柱连接,当抗震设防烈度为7度及以上时应采用刚接;6度或非抗震设防时可采用铰接。钢梁与核心筒的连接应采用铰接。
12.1.6 钢管混凝土柱的构造要求应符合表12.1.6的规定。
表12.1.6 钢管-混凝土柱的构造要求
12.2 结构与构件设计
12.2.1 进行弹性阶段结构整体内力和变形分析时,钢管(骨)混凝土构件的轴向刚度(EA)和弯曲刚度(EI)可分别按下列各式计算:
12.2.2 多层住宅混合框架的弹性分析可采用一阶弹性分析方法。中高层与高层住宅混合框架的弹性分析,应计入重力二阶效应的影响。
12.2.3 方(矩)钢管混凝土及圆管混凝土框架柱的设计、计算与构造应分别符合现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159与《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230的规定。钢管混凝土框架柱的计算长度应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用。
12.2.4 设计钢管混凝土柱混合框架时,应验算施工条件下空钢管构件的变形和稳定性。在湿混凝土重力和实际施工荷载共同作用下,空钢管的轴向应力不应大于其抗压强度设计值的60%,并应满足结构强度和稳定性的要求。当施工阶段应力大于抗压强度设计值的35%时,应考虑钢管初应力对钢管混凝土柱使用阶段承载力的降低影响,将其承载力乘以折减系数是kp,kp可按本规范附录A计算。
12.3 节点设计
12.3.1 混合框架的梁柱、柱脚与支撑等节点与连接的计算应包括以下内容:
1 梁柱刚接节点梁端连接的抗弯、抗剪及其连接承载力的计算,当为7度及以上抗震设防时,尚应进行连接极限承载力的验算。
2 梁柱刚接节点的节点域验算及钢管混凝土柱管壁局部抗剪的验算。
3 柱脚节点与连接及支撑节点连接的承载力计算;当为7度及以上抗震设防时,尚应进行连接极限承载力的验算。
12.3.2 圆管柱、方(矩)管柱或箱形柱混合框架的梁柱典型刚接节点构造如图12.3.2所示。管柱节点宜选用隔板贯通构造(图12.3.2a);柱截面较小时亦可采用柱身在节点段有拼接的内隔板节点构造(图12.3.2c),其内隔板可于拼接前由单面施焊。厚壁箱形柱可采用电渣焊内隔板的节点构造(图12.3.2b);节点处有支撑或为8度、9度抗震设防,梁的连接需加强时,宜采用带短悬臂的加强型节点构造(图12.3.2d);当方(矩)管柱与梁连接时,也可采用外肋板节点构造(图12.3.2e)。
图12.3.2 混合框架梁柱刚接节点构造
12.3.3 钢管混凝土柱与钢梁连接的节点构造应符合本规范第10.3节的规定,并符合下列要求:
1 内隔板应开设混凝土的浇灌孔与透气孔(图12.3.2)。箱形柱内隔板透气孔的定位距离L1、L2应按现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159计算确定。
2 住宅钢管混凝土柱与钢梁的节点连接,宜避免采用柱外环水平肋板的构造。
12.3.4 方(矩)钢管混凝土框架柱与梁节点的连接及梁截面的选用,应符合本规范第10.3.5条的规定。
12.3.5 圆管或方(矩)管混凝土柱的管壁厚度较薄时,其与梁端抗剪连接板(图12.3.5)焊接处局部管壁应力可按下式验算。
图12.3.5 管壁局部应力计算简图
12.3.6 混合框架-剪力墙(核心筒)结构中钢梁与剪力墙(核心筒)预埋件连接的计算与构造,应符合本规范第11.2.3条的规定。
12.3.7 混合框架的钢管混凝土柱柱脚宜采用埋入式柱脚。
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13 悬挂楼盖框架结构体系设计
13.1 一般规定
13.1.1 悬挂楼盖框架结构体系宜用于非抗震设防或6度抗震设防的多层住宅结构;悬挂楼盖框架-剪力墙(核心筒)结构体系可用于非抗震设防或6、7度抗震设防的中高层住宅结构。悬挂楼盖为隔层布置,可形成层下的大空间,适用于跃层布置的住宅,也可用于每层单独应用的不同户型住宅。
13.1.2 悬挂楼盖框架由隔层悬挂的钢-混凝土组合楼盖与框架组成,其框架宜为矩形钢管混凝土-钢梁混合框架或钢框架;其悬挂梁应作为框架梁与柱刚接连接。当为混凝土异形柱框架时,悬挂梁与混凝土柱应为铰接。
13.1.3 悬挂楼盖框架与悬挂楼盖框架-剪力墙(核心筒)结构体系的布置和设计,除本规范规定外,尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011及行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3、《钢筋混凝土异形柱结构技术规程》JGJ 149以及现行协会标准《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159与《高层建筑钢-混凝土混合结构技术规程》CECS 230等的有关规定。
13.1.4 悬挂楼盖框架结构体系的计算应符合下列规定:
1 结构体系计算简图如图13.1.4所示。悬挂组合楼盖无大孔洞的楼板可按刚性楼板考虑,并可作为一个计算层计算。其悬挂梁(框架梁)与钢框架式组合框架柱为刚接;与混凝土柱、墙或核心筒应为铰接。钢吊杆与上、下楼盖梁均为铰接。
2 结构体系的内力和位移可按空间模型分析计算。在任何荷载工况下,应按悬挂楼盖的吊杆均保持受拉状态,计算确定框架梁与悬挂梁的截面与刚度。
图13.1.4 结构计算简图
3 悬挂楼盖梁与柱刚接兼作框架梁时,应在梁端形成刚接并在吊杆拉固后,再进行其上楼板混凝土的浇灌作业。同时尚应进行相应施工阶段框架的承载力验算。
13.1.5 悬挂楼盖梁的挠度不宜大于l1/300(l1为较大的悬挂点间或至梁端的跨度)。
13.2 构件和节点设计
13.2.1 悬挂楼盖梁宜选用H型钢梁,并按组合梁构造。当悬挂梁兼作框架梁(两端与柱刚接)时,其承载力按钢梁计算;当仅作楼盖梁(两端与柱铰接)时,其承载力与变形均按组合梁计算。组合楼盖的设计构造应遵守本规范第14章的规定。
13.2.2 悬挂楼盖钢梁与柱为铰接连接时,在结构整体内力和变形分析的计算模型中可作为单根铰接杆计算。
13.2.3 悬挂楼盖的楼板宜选用现浇混凝土平板或叠合板,其总厚度不应小于100mm;有依据时,也可选用压型钢板组合楼板。
13.2.4 钢吊杆的设计与构造应符合下列要求:
1 钢吊杆宜布置在内隔墙或分户墙夹层中。吊杆可采用钢管或H型钢、工字钢,其截面宽度不宜大于所连接梁的翼缘宽度;截面板件厚度或壁厚不宜小于6mm。
2 钢管吊杆端部与梁的连接构造如图13.2.4所示。吊杆应按效应组合的最大拉力乘以增大系数计算,计算吊杆截面时,增大系数取为1.5;计算吊杆端部连接与锚固时,增大系数取为2.0。所有连接的焊缝、螺栓、螺杆埋入深度及加劲肋等均应经计算确定。必要时埋入混凝土的螺杆可加焊锚筋或锚板。
3 吊杆与钢梁的高强度螺栓连接应采用摩擦型连接。所有焊接的熔透焊缝,其质量等级应不低于二级,角焊缝质量应不低于外观检查的二级标准。
13.2.5 悬挂楼盖框架中钢梁与剪力墙(核心筒)预埋件连接的计算与构造,应符合本规范第11.2.3条的规定。
图13.2.4 钢管吊杆端部与梁的连接构造
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14 组合楼盖设计
14.1 一般规定
14.1.1 住宅钢结构楼盖应采用钢-混凝土组合楼盖。框架梁应按组合梁构造,按钢梁计算;楼盖主、次梁应按组合梁构造并设计计算。
14.1.2 组合楼盖的楼板类型可分为现浇板、叠合板、压型钢板组合楼板等(图14.1.2)。设计时宜比选结构性能、使用与施工条件、防火、隔声要求及工程造价等因素,合理选用楼板形式。宜优先选用现浇板或叠合板(9度抗震设防区除外);有依据时,亦可选用压型钢板组合楼板。
图14.1.2 组合楼盖的楼板类型
14.1.3 组合楼盖的钢梁宜选用H型钢梁,跨度较大时也可选用由热轧H型钢剖分组焊的蜂窝梁。梁上翼缘应按计算设置焊(栓)钉等抗剪连接件。
14.1.4 组合梁的承载力按塑性分析方法计算;挠度变形按弹性方法计算。其设计构造应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017和本章的规定。
14.1.5 组合梁的挠度不宜大于表14.1.5的规定。
表14.1.5 组合梁容许挠度限值
注:1 l0为梁的计算跨度;
2 验算施工阶段钢梁挠度时,其荷载(标准值)可采用组合梁自重与施工荷载1.5kN/㎡的组合值;
3 组合梁最终挠度为施工阶段钢梁挠度与使用阶段组合梁挠度的叠加值。表中括号值适用于对挠度有较严格限制的构件;
4 当构件预先起拱时,计算挠度时应减去起拱值。
14.1.6 组合梁中的钢梁应进行施工阶段的承载力和挠度验算,验算不满足要求时可在梁下设施工临时支撑。设计中不宜因施工荷载控制而加大梁的截面。
14.1.7 住宅楼盖结构中在卫生间等局部梁板降低部分,宜采用现浇梁板结构。
14.1.8 组合梁钢梁上表面和与混凝土结合部位应清除污垢并作除锈处理,不做防锈涂层。
14.2 楼板设计
14.2.1 组合楼盖中混凝土现浇板、叠合板的承载力与挠度均按弹性方法计算,其设计和构造应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定。叠合板的设计、构造尚应符合下列规定:
1 叠合板楼板适用于非抗震区和6~8度抗震设防区,其上部现浇层的厚度不应小于50mm(非抗震区与6度设防区)或70mm(7~8度设防区);
2 叠合板的下板宜采用预应力肋板(图14.2.1),板跨较小时也可采用预应力平板。下板应进行施工阶段验算,其荷载为湿混凝土自重与施工活荷载1.5kN/㎡的组合值,此时下板的挠度不应超过l0/200(l0为计算跨度)。
图14.2.1 叠合板构造示例
3 预制底板板角和板端中间应设预埋件与钢梁焊接,其间距不应大于600mm(非抗震或6度设防区)或450mm(7、8度设防区);预埋件尺寸不小于90mm×90mm×6mm,每个预埋件与梁的每道焊缝长度不小于60mm,焊脚高度不小于6mm。底板每端支承搭接长度不应小于80mm。
4 抗震设防时,底板板缝间的构造应符合抗震构造要求。
5 预应力底板板下应按建筑防火要求采用防火砂浆等保护措施。
14.2.2 压型钢板组合楼板的设计和构造应符合现行行业标准《钢-混凝土组合楼盖设计与施工规程》YB 9238及下列规定:
1 压型钢板应采用强度级别为250MPa或350MPa的热镀锌结构级钢板,其材质性能应符合现行国家标准《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T 2518的规定。板的双面镀锌重量不应小于180g/mm²(仅作模板作用时)或275g/㎡(板兼作钢筋用时)。
2 压型钢板应采用楼盖专用的板型,其波高不应小于50mm,板厚不小于0.6mm;当作为受力钢筋时,不宜小于0.8mm。住宅楼板结构宜选用燕尾形(闭口)压型钢板,有依据时,楼板亦可采用以钢筋桁架楼承板作模板的现浇板。
3 压型钢板兼作受力钢筋时,组合楼板应满足耐火时限的要求,并有消防部门的认证。
4 楼盖压型钢板宜按连续跨越2~3跨铺设,并进行施工阶段验算,其上部荷载为湿混凝土重与施工活荷载1.0kN/㎡的组合值,此时其挠度不应大于l/180(l为板跨度)或20mm。
5 住宅结构中压型钢板组合楼板的自振频率(ƒg)不宜小于8Hz,ƒg可按下式计算:
式中 υ——永久荷载(标准值)作用下楼板的挠度(cm)。
14.3 组合梁设计
14.3.1 组合梁的设计和构造除本规范规定外,尚应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017和现行行业标准《钢-混凝土组合楼板设计与施工规程》YB 9238的规定。
14.3.2 组合梁宜用作简支梁,当采用连续组合梁时,可采用主次钢梁平接的连续构造(图14.3.2)。连续组合梁的设计应符合下列要求:
图14.3.2 连续组合梁支座节点构造
1 连续梁在支座处的主次梁连接构造应保证钢梁翼缘与腹板内力连续、可靠的传递;图14.3.2中翼缘的连接焊缝,应保证翼缘最大力的可靠传递;连接板与高强度螺栓连接应保证梁端最大剪力的可靠传递。
2 连续梁负弯矩区的受压翼缘宽厚比,应符合钢梁按塑性设计时受压翼缘局部稳定的要求。
3 连续次梁支座处,主梁的应力较大时,宜进行主梁上翼缘与次梁相连接部位双向受弯折算应力的验算。
14.3.3 混凝土板与钢梁上翼缘锚固连接的抗剪连接件宜选用焊(栓)钉,当钢梁上有镀锌压型钢板,焊(栓)钉需穿透焊时,其直径不宜大于19mm,并应采用匹配穿透焊的F2型瓷环。焊钉材料的质量、性能应符合本规范第9.2.2条的规定。
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15 钢结构的防护
15.1 钢结构防腐与涂装
15.1.1 住宅钢结构应采用较严格的防锈和涂装措施。应综合考虑结构的重要性、环境侵蚀条件、维护条件和使用寿命以及施工条件和工程造价等因素,并按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046与《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018的规定进行防腐涂装设计。设计文件中应包括除锈、涂装要求、使用期内检查维护要求等专项内容。
15.1.2 住宅钢结构构件采用的钢材表面原始锈蚀等级不应低于B级,并采用喷射(丸、砂)方法除锈,其除锈等级不得低于Sa2
15.1.3 经喷射除锈后,对一般涂装要求的构件,可采用2道底漆、2道面漆的做法,干漆膜总厚度不小于120μm;对涂装要求较高的构件,应采用2道底漆、1~2道中间漆和2道面漆,干漆膜总厚度不小于150μm,并宜采用长效涂料防护。需加重防腐的部位,可适当增加厚度20μm~60μm。
15.1.4 钢结构表面除锈等级与涂料的匹配以及常用涂层的配套,可按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046的规定选用。
15.1.5 住宅围护结构的设计构造应防止结露,室内湿度较大的部位(如厨房、卫生间等)不应有外露钢结构;当不可避免时,宜外包混凝土隔护。
15.1.6 住宅钢结构不得采用带锈涂料(即允许钢材表面带锈涂刷的化学除锈涂料)作防锈涂装。
15.1.7 不同种类金属材料的构件、部件连接时(如铝合金与钢材)应采取防止接触腐蚀的阻隔措施。
15.1.8 钢结构的防锈、涂装施工质量应严格按现行国家标准《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212和《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205检查验收。
15.2 钢结构防火设计
15.2.1 住宅钢结构的防火保护设计,除本规范有关规定外,尚应符合现行国家与行业标准《建筑设计防火规范》GB 50016、《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045、《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99和现行协会标准《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS 24、《建筑钢结构防火技术规范》CECS 200的规定。
15.2.2 住宅钢结构的建筑与结构专业设计文件中应有防火保护设计的内容。其中应包括建筑防火类别和结构耐火极限的确定、防火措施和防火材料的选用、防火构造、防火涂层厚度的计算、选定或抗火设计验算、措施等。必要时可进行个项钢结构住宅工程的性能化防火设计。
15.2.3 高级住宅或19层及19层以上的普通住宅,其建筑防火分类类别应为一类、耐火等级为一级;10至18层的住宅,其建筑防火分类类别可为二类、耐火等级不应低于二级。
15.2.4 住宅建筑钢构件的耐火极限(h)不应低于表15.2.4的规定。
表15.2.4 住宅建筑钢构件的耐火极限(h)
耐火等级/耐火极限(h)/构件名称 | 9层及9层以下住宅建筑 | 10层及10层以上住宅建筑 | ||
一级 | 二级 | 一级 | 二级 | |
承重墙 | 3.00 | 2.50 | 2.00 | 2.00 |
柱 | 3.00 | 2.50 | 3.00 | 2.50 |
梁 | 2.00 | 1.50 | 2.00 | 1.50 |
楼板 | 1.50 | 1.00 | 1.50 | 1.00 |
屋顶承重构件 | 1.50 | 0.50 | ||
疏散楼梯 | 1.50 | 1.00 |
注:1 建筑物中的楼梯间和电梯井的墙、住宅分户墙、疏散走道两侧的隔墙、非承重外墙、房间隔墙、吊顶等按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016与《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045中的要求执行。
2 9层及9层以下住宅建筑中设有自动喷水灭火系统保护时,其构件耐火极限可按表中规定值降低0.5h。
15.2.5 钢结构连接节点处的防火保护层厚度不应小于被连接构件防火保护层厚度的较大值,对连接表面不规则的节点尚应作局部加厚处理。
15.2.6 选用钢结构的防火涂料时,应符合下列要求:
1 应按耐火极限和保护层厚度要求,分别选用薄涂型或厚涂型涂料。在满足耐火极限的条件下,宜优先选用薄涂型涂料。
2 所选用的钢结构防火涂料应具有产品鉴定证书,以及国家指定的防火材料检测机构提供的产品耐火性能检测报告,并有消防监督部门核发的生产许可证。
3 防火涂料应呈碱性或偏碱性,底层涂料应能与防锈漆或钢板相容,并有良好的结合力。当有可靠依据时,亦可选用有防锈功能的底层涂料。
4 室内钢结构防火涂料的技术性能应符合现行国家标准《钢结构防火涂料》GB 14907的规定。
15.2.7 选用防火板材时,应符合下列要求:
1 按耐火极限和保护层厚度要求,可分别选用防火薄板或防火厚板。其分类与性能特点可见附录B表B.0.1。
2 防火板材性能应符合下列要求:
1) 防火板应为不燃性(A级)材料,并应具有产品鉴定证书,以及国家指定的防火材料检测机构提供的产品耐火性能检测报告,产品厂家应有消防监督部门核发的生产许可证。
2) 板在高温下(965℃)线收缩率不应大于2%。
3) 板受火时不炸裂,不产生裂纹。
3 采用防火板进行钢结构防火保护时,生产厂家应负责提供产品的导热系数、密度和比热等技术参数。常用防火板主要技术性能参数可见附录B表B.0.2。
4 防火板的接缝构造(单层板或多层板)和接缝材料均应具有不低于防火板的防火性能。
15.2.8 钢结构住宅建筑内承重楼盖均应满足耐火极限的规定,并符合下列要求:
1 采用现浇板、预应力叠合板时,其钢筋保护层厚度应符合专门规定。
2 压型钢板组合楼板的压型钢板仅作模板用时,可不再采用防火保护层构造;当压型钢板用作受力钢筋时,其整体耐火时限应按现行协会标准《建筑钢结构防火技术规范》CECS 200确定。
15.2.9 钢结构住宅中构件(含钢管混凝土柱)宜采用下列防火构造措施:
1 低、多层钢柱可采用外包混凝土进行防火保护。外包混凝土内应配置构造钢筋;
2 采用防火涂料进行钢结构防火保护。可选用直接喷涂、内置镀锌钢丝网喷涂或外包防火板复合的方法。对下列情形之一,钢结构防火保护的涂层内应设置与钢构件相连接的钢丝网:
1) 承受冲击、振动作用的梁;
2) 涂层厚度不小于40mm的梁;
3) 粘结强度不大于0.05MPa的钢结构防火涂料;
4) 腹板高度大于1.5m的梁。
3 采用防火板防火保护。
4 采用柔性毡状隔热材料和外包防火板的复合防火保护措施。
15.2.10 为保证火灾发生时钢管混凝土柱核心混凝土中水蒸气的排放,每个楼层的柱身均应设置直径为20mm的排气孔,其位置宜位于柱与楼板相交位置的上方和下方100mm处,并沿柱身反对称设置。
15.2.11 住宅钢结构构件的外包混凝土、防火涂料、防火板等防火构造如图15.2.11-1~15.2.11-3所示。
图15.2.11-1 外包混凝土的防火构造
图15.2.11-2 防火涂料的防火构造
图15.2.11-3 防火板的防火构造
附录A 钢管混凝土构件考虑钢管初应力影响的承载力折减系数kp
A.0.1 由施工荷载引起的钢管轴向压应力大于钢管抗压强度设计值的35%时,钢管混凝土构件的承载力折减系数kp可按下式计算:
附录B 防火板技术性能特点
B.0.1 防火板的分类及性能特点见表B.0.1。
表B.0.1 防火板的分类及性能特点
性能特点 分类 | 密度 | 厚度 | 抗折强度 | 导热系数 | |
厚度 | 防火薄板 | 400~800 | 5~20 | - | 0.16~0.35 |
防火厚板 | 300~500 | 20~50 | - | 0.05~0.23 | |
密度 | 低密度防火板 | <450 | 20~50 | 0.8~2.0 | - |
中密度防火板 | 450~800 | 20~30 | 1.5~10 | - | |
高密度防火板 | >800 | 9~20 | >10 | - |
B.0.2 常用防火板主要技术性能参数见表B.0.2。
表B.0.2 常用防火板主要技术性能参数
防火板类型 | 外形尺寸 | 密度 | 最高使用 | 导热系数 | 执行标准 |
纸面石膏板 | 3600×1200×(9~18) | 800 | 600 | 0.19左右 | GB/T 9775 |
纤维增强水泥板 | 2800×1200×(4~8) | 1700 | 600 | 0.35左右 | JC 412-91 |
纤维增强硅酸钙板 | 3000×1200×(5~20) | 1000 | 600 | 0.28 | JC/T 564 |
蛭石防火板 | 1000×610×(20~65) | 430 | 1000 | 0.11左右 | - |
硅酸钙火板 | 2440×1220×(12~50) | 400 | 1100 | ≤0.08 | - |
玻镁平板 | 2500×1250×(10~15) | 1200~1500 | 600 | ≤0.29 | JC 688 |
本规范用词说明
1 为了便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1) 表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2) 表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3) 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”或“可”,反面词采用“不宜”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《建筑模数协调统一标准》GBJ 2
《砌体结构设计规范》GB 50003
《建筑结构荷载规范》GB 50009
《混凝土结构设计规范》GB 50010
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001
《建筑设计防火规范》GB 50016
《钢结构设计规范》GB 50017
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB 50018
《建筑照明设计标准》GB 50034
《人民防空地下室设计规范》GB 50038
《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045
《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046
《建筑物防雷设计规范》 GB50057
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068
《住宅设计规范》GB 50096
《住宅建筑模数协调标准》GB/T 50100-2001
《民用建筑隔声设计规范》GBJ 118
《民用建筑热工设计规程》GB 50176
《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205
《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212
《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222
《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325
《住宅装饰装修工程施工规范》GB 50327
《屋面工程技术规范》 GB 50345
《民用建筑设计通则》 GB 50352
《住宅性能评定技术标准》GB/T 50362
《住宅建筑规范》GB 50368-2005
《碳素结构钢》GB/T 700
《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T 1231
《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB 1499
《低合金高强度结构钢》GB/T 1591
《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T 2518
《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB 3632~3633
《厚度方向性能钢板》GB 5313
《冷弯型钢》 GB/T 6725
《结构用冷弯空心型钢尺寸、外型、重量及允许偏差》GB/T 6728
《结构用无缝钢管》 GB/T 8162
《电弧螺柱焊用圆柱头栓钉》GB 10433
《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB 13013
《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB 13014
《直缝电焊钢管》GB/T 13793
《钢结构防火涂料》GB 14907
《建筑结构用钢板》GB/T 19879
《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》CJJ 12
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3
《民用建筑电气设计规范》JGJ 16
《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81
《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99
《建筑结构用冷弯矩形钢管》JG/T 178
《住宅整体卫生浴间》JG/T 183
《住宅整体厨房》JG/T 184
《钢骨混凝土结构技术规程》YB 9082
《钢-混凝土组合楼盖设计与施工规程》 YB 9238
《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS 24
《斜屋顶下可居住空间技术规程》CECS 123
《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS 159
《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230