輕型鋼結構住宅技術規(guī)程

1、輕型鋼結構住宅技術規(guī)程的幾個特點我國第一部關于鋼結構住宅的規(guī)范輕型鋼結構住宅技術規(guī)程JGJ209（以下簡稱規(guī)程）于2010年4月17日由住房和城鄉(xiāng)建設部頒布，2010年10月1日起正式實施。規(guī)程是在總結和分析了我國多年來鋼結構住宅工程實踐，并做了大量的科學試驗和調(diào)查研究的基礎上，由中國建筑科學研究院負責，組織有關設計、高校、科研和生產(chǎn)企業(yè)等單位制訂的。規(guī)程提出了一種符合中國國情、與國家現(xiàn)行標準保持一致的“輕型鋼結構住宅”新體系，規(guī)定了輕型鋼結構住宅建筑的功能和性能，給出了輕型鋼結構住宅的材料標準、設計施工和驗收技術要求以及使用和維護的規(guī)范管理原則。規(guī)程的頒布，不僅用以規(guī)范我國輕型鋼結構住宅的工

2、程實踐，而且對企業(yè)開發(fā)新型墻體材料和建筑節(jié)能新體系具有指導作用。H:UsersexianwenAppDataLocalTempWindowsLiveWriter-429641856supfiles160548Cimage45.png我國近幾年來的鋼結構住宅工程實踐表明，結構體系形式呈多樣化發(fā)展態(tài)勢，有從國外引進的冷彎薄壁型鋼低層住宅建筑（圖1），也有用普通熱軋H型鋼結構的多層和高層住宅建筑（圖2）。但建筑材料和應用技術均滿足不了住宅功能的要求，表現(xiàn)在與鋼結構配套的圍護材料品種少、質(zhì)量差及科技含量不高等方面，制約了鋼結構住宅的健康發(fā)展。輕型鋼結構住宅是一種新的建筑體系，涉及的材料是新型建筑材料，

3、設計方法是“建筑、結構、設備與施工和裝修一體化”的新方法，是一種專業(yè)性很強的綜合建筑體系，是房屋建造企業(yè)的專業(yè)技術和產(chǎn)品。規(guī)程對鋼結構住宅的功能和性能作了具體規(guī)定，并對材料選用、建筑設計、施工驗收和使用維護等提出了明確要求。鋼結構住宅的建筑形式可以不同，建造方法和材料產(chǎn)品可以各異，但標準要求是統(tǒng)一的。因此，規(guī)程對企業(yè)創(chuàng)新具有指導和規(guī)范作用?！拜p型”是規(guī)程的宗旨，規(guī)程所有內(nèi)容都是有關“輕型”材料和技術的集成，即由“輕鋼結構、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)樓面、輕質(zhì)屋面”構成輕型鋼結構住宅專用建筑體系。規(guī)程可用于抗震或非抗震地區(qū)不超過6層的鋼結構住宅建筑的設計、施工及驗收。對多層公寓等可參考使用。規(guī)程中的輕型鋼框

4、架是指由小截面熱軋H型鋼、高頻焊接H型鋼、普通焊接H型或異型截面的型鋼、冷軋或熱軋成型的方（矩、圓）形鋼管組成的純框架或框架支撐結構體系。結合輕質(zhì)樓板和利用墻體抗側力等有利因素，能使鋼框架結構體系不僅用鋼量省，而且解決了可以建造多層的技術問題，尤其是能與我國現(xiàn)行規(guī)范體系保持一致，滿足抗震要求。再借鑒國外在輕鋼住宅建筑方面的做法和產(chǎn)業(yè)化特點，結合國內(nèi)現(xiàn)有材料、現(xiàn)有技術以及科研成果和工程實踐，創(chuàng)新了一種符合中國國情的輕型鋼結構住宅體系。規(guī)程中的“輕質(zhì)材料”是指與傳統(tǒng)的材料（如鋼筋混凝土）相比干密度小一半以上。1 輕型鋼框架結構體系關于如何使鋼框架設計得輕巧并降低成本的問題，規(guī)程總結了以下技術內(nèi)容：

5、1）可以利用框架填充墻體的抗側力國內(nèi)外都有關于填充墻抗側力性能的研究1。近年來，中國建筑科學研究院與天津大學合作，對鋼結構住宅用輕質(zhì)復合保溫板和輕質(zhì)圓孔板鑲嵌安裝在鋼框架內(nèi)的“框架-墻體”抗側力承載力性能做了較系統(tǒng)的研究2。試驗構件設計為兩層平面鋼框架，層高3.260m，跨度4.390m，鋼柱為1506的方鋼管，鋼梁為HN25012569，鋼材材質(zhì)為Q235B，共四榀。鑲嵌板為北京某公司生產(chǎn)的120mm厚輕質(zhì)圓孔板和復合保溫板。試驗的目的是測試這種框架墻板體系的抗側力性能。其中，純鋼框架試件是分析對比性試驗，開洞試件是分析墻體洞口對側向剛度的影響。試驗的結果如表1、圖3、圖4所示。表1 試驗的

6、結果對比試驗結果表明，輕質(zhì)圓孔板或復合保溫板鑲嵌式填充安裝在鋼框架中，能起到抗側力作用，并且滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求，可作為框架墻板體系共同抵抗側向力；鋼框架鑲嵌填充輕質(zhì)墻板結構體系工程設計計算，可將整片墻板（未開洞）等效成交叉鋼支撐，按框架支撐體系計算，計算模型如圖5所示。等效支撐的截面面積按下式（圖中符號意義見文獻2）計算：在鋼框架中鑲嵌安裝條形墻板組成“框架墻板”復合結構體系，其強度、剛度和延性與原純鋼框架的結構性能相比有明顯不同。國內(nèi)外的研究表明，忽略填充墻體的作用，不一定對抗震有利。填充墻使得結構的抗側移剛度增大，同時也增大了地震作用?？蚣芘c填充墻之間的相互作用，使

7、得鋼框架的內(nèi)力重新分布?？紤]填充墻的作用，不僅有利于結構抗震，而且還可利用填充墻體抗側移，從而減少框架設計的用鋼量，使結構輕型成為可能。規(guī)程規(guī)定，墻體的抗側剛度應根據(jù)墻體材料和連接方式的不同由試驗確定，并滿足以下要求：當鋼框架層間相對側移角達到1/300時，不得出現(xiàn)任何開裂破壞；當鋼框架層間相對側移角達到1/200時，墻體可在接縫處出現(xiàn)可以修補的裂縫；當鋼框架層間相對側移角達到1/50時，墻體不應出現(xiàn)斷裂或脫落。2）樓板必須是輕質(zhì)的規(guī)程推薦使用輕質(zhì)復合樓板，從而大大降低荷載，使結構輕型成為可能。根據(jù)國內(nèi)外的工程實踐，規(guī)程推薦輕型鋼結構住宅的樓板采用輕質(zhì)預制板材，如鋼絲網(wǎng)水泥板、定向刨花板（OS

8、B板）、加氣發(fā)泡類水泥板和輕骨料圓孔板等。對鋼絲網(wǎng)水泥板或定向刨花板等薄型樓板與密肋鋼梁組合的樓板結構，宜采用輕質(zhì)混凝土現(xiàn)澆層或采用填充玻璃絲棉吊頂?shù)却胧瑵M足埋設管線和建筑隔聲的要求。3）板件寬厚比限制有新的研究成果根據(jù)同濟大學的研究成果，梁柱板件寬厚比可用“偶合”公式計算3。規(guī)程規(guī)定對有抗震設防的多層鋼結構住宅中的H形截面框架柱，其板件寬厚比限值應符合下列要求：當柱軸壓比大于0.4時，應按現(xiàn)行國家標準建筑抗震設計規(guī)范GB 50011有關規(guī)定執(zhí)行。對非H形截面框架柱，其板件寬厚比限值應按該規(guī)范的有關規(guī)定執(zhí)行。4）研究成果的應用規(guī)程規(guī)定：“輕型鋼結構住宅框架柱也可以采用H型或方（矩）管等型鋼拼

9、接成鋼異形柱，也可用鋼板焊接而成的異形截面鋼柱?！痹谝?guī)程的附錄A中，給出了中國建筑科學研究院對L形截面柱承載力的研究成果4。該規(guī)定提出的截面形式，主要是解決鋼結構住宅室內(nèi)露柱的問題。對小截面的方、矩形鋼管柱，在梁柱連接節(jié)點處，當不方便施焊內(nèi)橫隔板時，可以采用外套筒式的節(jié)點加強方法進行梁柱連接。該規(guī)定是根據(jù)中國建筑科學研究院的研究成果提出的套筒構造要求5，在輕鋼結構中有推廣應用的實際意義。近幾年來，我國同濟大學、湖南大學和天津大學等都做了這方面的研究工作，并于2008年在武漢市開展了幾十萬平方米的鋼結構住宅工程實踐。日本也有這方面的研究和實踐報道。2 輕型圍護體系鋼結構住宅建筑中，圍護體系是關鍵

10、，包括材料和應用技術。規(guī)程專門有一章材料內(nèi)容，對當前市場出現(xiàn)的各種輕質(zhì)建材進行規(guī)范，提出材料的基本要求。如：不配筋的纖維水泥類板材或水泥加氣發(fā)泡類板材不得用于樓板，此條款為被列為強制性條文。水泥纖維類材料中的纖維只能作為防裂措施，不能作為受力材料?，F(xiàn)實中的纖維材料性能差別很大，有的抗堿性能差，耐久性得不到保證；有的抗凍融性能差，易粉化。這類材料（包括水泥壓力板、擠出板等）強度較高，但是易脆斷。考慮到實際使用情況，用于室內(nèi)環(huán)境作為樓板時應配置鋼筋。水泥加氣發(fā)泡類材料抗壓強度較低，一般僅有38MPa，且孔隙率較大，易受潮，鋼筋得不到保護，耐久性受影響。考慮到實際使用情況，規(guī)程要求雙層配筋并對鋼筋作

11、保護性處理，抗壓強度不應小于6.0MPa。以上兩種材料屬于新型建材（與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土比），具有輕質(zhì)、高強特點，適用于預制裝配施工，受到市場的歡迎。但開發(fā)者和使用者對其用途和性能的了解不夠全面，為規(guī)范這兩類材料的用途，有必要對涉及到結構安全性的新材料做出強制性規(guī)定。輕型鋼結構住宅的輕質(zhì)圍護材料宜采用水泥基的復合型多功能輕質(zhì)條形板材，也可以采用水泥加氣發(fā)泡類材料、輕質(zhì)混凝土空心材料、輕鋼龍骨薄板組合材料等。圍護材料產(chǎn)品的干密度不宜超過800kg/m3。輕質(zhì)圍護材料應采用節(jié)地、節(jié)能、利廢、環(huán)保的原材料，不得使用國家明令淘汰、限制使用的材料；應符合現(xiàn)行國家標準民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范GB 5

12、0325和建筑材料放射性核素限量GB 6566的規(guī)定，并應符合室內(nèi)建筑裝飾材料有害物質(zhì)限量的系列規(guī)定；應滿足住宅建筑規(guī)定的物理性能、熱工性能、耐久性能和結構要求的力學性能。輕質(zhì)圍護材料及其應用技術在使用前，必須經(jīng)相關程序核準。使用單位應做材料復檢和技術資料審核等條款。規(guī)程的宗旨是積極鼓勵開發(fā)和使用新型墻體材料，促進建筑節(jié)能技術的發(fā)展。3 節(jié)能專項驗收為了確保建筑節(jié)能技術措施的有效落實，在驗收一章中規(guī)定了當前可操作的具體節(jié)能驗收內(nèi)容，如“建筑體型系數(shù)、各部分的傳熱系數(shù)、窗墻面積比和外窗遮陽系數(shù)等，均應符合現(xiàn)行國家標準建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范和建筑設計的要求?！绷硗?，規(guī)程強調(diào)，應積極利用風能和

13、太陽能，建筑設計應積極采用自然通風和自然采光的要求。限于篇幅，對有關內(nèi)容不再贅述。4 使用與維護納入規(guī)范管理規(guī)程規(guī)定，建設單位交付使用時，應提供住宅使用說明書，住宅使用說明書中包含的使用注意事項應符合表2的規(guī)定。并要求，物業(yè)應定期檢修外墻和屋面防水層，應保證外圍護系統(tǒng)正常使用。表2 使用注意事項5 結語輕型鋼結構住宅的設計與建造，必須要有材性穩(wěn)定、耐候耐久、安全可靠、經(jīng)濟實用的輕質(zhì)圍護配套部品及其與鋼結構的配套技術，尤其是輕質(zhì)外圍護墻體及其與鋼結構的配套技術。推廣應用輕型鋼結構住宅技術，必將促進我國住宅建筑材料創(chuàng)新和建筑節(jié)能的實現(xiàn)以及建筑方式的轉變。盡管這項技術在建筑市場中的占有量不大，但它標志著國家建筑科學技術的進步，標志著建筑從工地走向工廠，是我國實現(xiàn)工業(yè)化乃至現(xiàn)代化的組成部分。參考文獻【1】 wael W.EI-Dakhakhni ，等. Three Strut Model for Concrete Masonry-Infilled Steel Frames J. Journal of Structural Engineering，2003，（2）：17