輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程

1、輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程的幾個(gè)特點(diǎn)我國(guó)第一部關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)住宅的規(guī)范輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程JGJ209（以下簡(jiǎn)稱規(guī)程）于2010年4月17日由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布，2010年10月1日起正式實(shí)施。規(guī)程是在總結(jié)和分析了我國(guó)多年來(lái)鋼結(jié)構(gòu)住宅工程實(shí)踐，并做了大量的科學(xué)試驗(yàn)和調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，由中國(guó)建筑科學(xué)研究院負(fù)責(zé)，組織有關(guān)設(shè)計(jì)、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(guó)國(guó)情、與國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)保持一致的“輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅”新體系，規(guī)定了輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的功能和性能，給出了輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的材料標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)施工和驗(yàn)收技術(shù)要求以及使用和維護(hù)的規(guī)范管理原則。規(guī)程的頒布，不僅用以規(guī)范我國(guó)輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的工

2、程實(shí)踐，而且對(duì)企業(yè)開(kāi)發(fā)新型墻體材料和建筑節(jié)能新體系具有指導(dǎo)作用。H:UsersexianwenAppDataLocalTempWindowsLiveWriter-429641856supfiles160548Cimage45.png我國(guó)近幾年來(lái)的鋼結(jié)構(gòu)住宅工程實(shí)踐表明，結(jié)構(gòu)體系形式呈多樣化發(fā)展態(tài)勢(shì)，有從國(guó)外引進(jìn)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(jié)構(gòu)的多層和高層住宅建筑（圖2）。但建筑材料和應(yīng)用技術(shù)均滿足不了住宅功能的要求，表現(xiàn)在與鋼結(jié)構(gòu)配套的圍護(hù)材料品種少、質(zhì)量差及科技含量不高等方面，制約了鋼結(jié)構(gòu)住宅的健康發(fā)展。輕型鋼結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)方法是“建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備與施工和裝修一體化”的新方法，是一種專業(yè)性很強(qiáng)的綜合建筑體系，是房屋建造企業(yè)的專業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品。規(guī)程對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅的功能和性能作了具體規(guī)定，并對(duì)材料選用、建筑設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)收和使用維護(hù)等提出了明確要求。鋼結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)要求是統(tǒng)一的。因此，規(guī)程對(duì)企業(yè)創(chuàng)新具有指導(dǎo)和規(guī)范作用。“輕型”是規(guī)程的宗旨，規(guī)程所有內(nèi)容都是有關(guān)“輕型”材料和技術(shù)的集成，即由“輕鋼結(jié)構(gòu)、輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)樓面、輕質(zhì)屋面”構(gòu)成輕型鋼結(jié)構(gòu)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(guò)6層的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收。對(duì)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(jié)構(gòu)體系。結(jié)合輕質(zhì)樓板和利用墻體抗側(cè)力等有利因素，能使鋼框架結(jié)構(gòu)體系不僅用鋼量省，而且解決了可以建造多層的技術(shù)問(wèn)題，尤其是能與我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范體系保持一致，滿足抗震要求。再借鑒國(guó)外在輕鋼住宅建筑方面的做法和產(chǎn)業(yè)化特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有材料、現(xiàn)有技術(shù)以及科研成果和工程實(shí)踐，創(chuàng)新了一種符合中國(guó)國(guó)情的輕型鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系關(guān)于如何使鋼框架設(shè)計(jì)得輕巧并降低成本的問(wèn)題，規(guī)程總結(jié)了以下技術(shù)內(nèi)容：

5、1）可以利用框架填充墻體的抗側(cè)力國(guó)內(nèi)外都有關(guān)于填充墻抗側(cè)力性能的研究1。近年來(lái)，中國(guó)建筑科學(xué)研究院與天津大學(xué)合作，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅用輕質(zhì)復(fù)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(cè)力承載力性能做了較系統(tǒng)的研究2。試驗(yàn)構(gòu)件設(shè)計(jì)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(fù)合保溫板。試驗(yàn)的目的是測(cè)試這種框架墻板體系的抗側(cè)力性能。其中，純鋼框架試件是分析對(duì)比性試驗(yàn)，開(kāi)洞試件是分析墻體洞口對(duì)側(cè)向剛度的影響。試驗(yàn)的結(jié)果如表1、圖3、圖4所示。表1 試驗(yàn)的

6、結(jié)果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，輕質(zhì)圓孔板或復(fù)合保溫板鑲嵌式填充安裝在鋼框架中，能起到抗側(cè)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(cè)向力；鋼框架鑲嵌填充輕質(zhì)墻板結(jié)構(gòu)體系工程設(shè)計(jì)計(jì)算，可將整片墻板（未開(kāi)洞）等效成交叉鋼支撐，按框架支撐體系計(jì)算，計(jì)算模型如圖5所示。等效支撐的截面面積按下式（圖中符號(hào)意義見(jiàn)文獻(xiàn)2）計(jì)算：在鋼框架中鑲嵌安裝條形墻板組成“框架墻板”復(fù)合結(jié)構(gòu)體系，其強(qiáng)度、剛度和延性與原純鋼框架的結(jié)構(gòu)性能相比有明顯不同。國(guó)內(nèi)外的研究表明，忽略填充墻體的作用，不一定對(duì)抗震有利。填充墻使得結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度增大，同時(shí)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(jié)構(gòu)抗震，而且還可利用填充墻體抗側(cè)移，從而減少框架設(shè)計(jì)的用鋼量，使結(jié)構(gòu)輕型成為可能。規(guī)程規(guī)定，墻體的抗側(cè)剛度應(yīng)根據(jù)墻體材料和連接方式的不同由試驗(yàn)確定，并滿足以下要求：當(dāng)鋼框架層間相對(duì)側(cè)移角達(dá)到1/300時(shí)，不得出現(xiàn)任何開(kāi)裂破壞；當(dāng)鋼框架層間相對(duì)側(cè)移角達(dá)到1/200時(shí)，墻體可在接縫處出現(xiàn)可以修補(bǔ)的裂縫；當(dāng)鋼框架層間相對(duì)側(cè)移角達(dá)到1/50時(shí)，墻體不應(yīng)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(fù)合樓板，從而大大降低荷載，使結(jié)構(gòu)輕型成為可能。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)踐，規(guī)程推薦輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的樓板采用輕質(zhì)預(yù)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(duì)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(jié)構(gòu)，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(shè)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(jì)大學(xué)的研究成果，梁柱板件寬厚比可用“偶合”公式計(jì)算3。規(guī)程規(guī)定對(duì)有抗震設(shè)防的多層鋼結(jié)構(gòu)住宅中的H形截面框架柱，其板件寬厚比限值應(yīng)符合下列要求：當(dāng)柱軸壓比大于0.4時(shí)，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50011有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。對(duì)非H形截面框架柱，其板件寬厚比限值應(yīng)按該規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。4）研究成果的應(yīng)用規(guī)程規(guī)定：“輕型鋼結(jié)構(gòu)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(guó)建筑科學(xué)研究院對(duì)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(jié)構(gòu)住宅室內(nèi)露柱的問(wèn)題。對(duì)小截面的方、矩形鋼管柱，在梁柱連接節(jié)點(diǎn)處，當(dāng)不方便施焊內(nèi)橫隔板時(shí)，可以采用外套筒式的節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)方法進(jìn)行梁柱連接。該規(guī)定是根據(jù)中國(guó)建筑科學(xué)研究院的研究成果提出的套筒構(gòu)造要求5，在輕鋼結(jié)構(gòu)中有推廣應(yīng)用的實(shí)際意義。近幾年來(lái)，我國(guó)同濟(jì)大學(xué)、湖南大學(xué)和天津大學(xué)等都做了這方面的研究工作，并于2008年在武漢市開(kāi)展了幾十萬(wàn)平方米的鋼結(jié)構(gòu)住宅工程實(shí)踐。日本也有這方面的研究和實(shí)踐報(bào)道。2 輕型圍護(hù)體系鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑中，圍護(hù)體系是關(guān)鍵

10、，包括材料和應(yīng)用技術(shù)。規(guī)程專門有一章材料內(nèi)容，對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)出現(xiàn)的各種輕質(zhì)建材進(jìn)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(qiáng)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(shí)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(qiáng)度較高，但是易脆斷?？紤]到實(shí)際使用情況，用于室內(nèi)環(huán)境作為樓板時(shí)應(yīng)配置鋼筋。水泥加氣發(fā)泡類材料抗壓強(qiáng)度較低，一般僅有38MPa，且孔隙率較大，易受潮，鋼筋得不到保護(hù)，耐久性受影響。考慮到實(shí)際使用情況，規(guī)程要求雙層配筋并對(duì)鋼筋作

11、保護(hù)性處理，抗壓強(qiáng)度不應(yīng)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(qiáng)特點(diǎn)，適用于預(yù)制裝配施工，受到市場(chǎng)的歡迎。但開(kāi)發(fā)者和使用者對(duì)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(duì)涉及到結(jié)構(gòu)安全性的新材料做出強(qiáng)制性規(guī)定。輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的輕質(zhì)圍護(hù)材料宜采用水泥基的復(fù)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(hù)材料產(chǎn)品的干密度不宜超過(guò)800kg/m3。輕質(zhì)圍護(hù)材料應(yīng)采用節(jié)地、節(jié)能、利廢、環(huán)保的原材料，不得使用國(guó)家明令淘汰、限制使用的材料；應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)滿足住宅建筑規(guī)定的物理性能、熱工性能、耐久性能和結(jié)構(gòu)要求的力學(xué)性能。輕質(zhì)圍護(hù)材料及其應(yīng)用技術(shù)在使用前，必須經(jīng)相關(guān)程序核準(zhǔn)。使用單位應(yīng)做材料復(fù)檢和技術(shù)資料審核等條款。規(guī)程的宗旨是積極鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)和使用新型墻體材料，促進(jìn)建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。3 節(jié)能專項(xiàng)驗(yàn)收為了確保建筑節(jié)能技術(shù)措施的有效落實(shí)，在驗(yàn)收一章中規(guī)定了當(dāng)前可操作的具體節(jié)能驗(yàn)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(yáng)系數(shù)等，均應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和建筑設(shè)計(jì)的要求?！绷硗?，規(guī)程強(qiáng)調(diào)，應(yīng)積極利用風(fēng)能和

13、太陽(yáng)能，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)積極采用自然通風(fēng)和自然采光的要求。限于篇幅，對(duì)有關(guān)內(nèi)容不再贅述。4 使用與維護(hù)納入規(guī)范管理規(guī)程規(guī)定，建設(shè)單位交付使用時(shí)，應(yīng)提供住宅使用說(shuō)明書，住宅使用說(shuō)明書中包含的使用注意事項(xiàng)應(yīng)符合表2的規(guī)定。并要求，物業(yè)應(yīng)定期檢修外墻和屋面防水層，應(yīng)保證外圍護(hù)系統(tǒng)正常使用。表2 使用注意事項(xiàng)5 結(jié)語(yǔ)輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)與建造，必須要有材性穩(wěn)定、耐候耐久、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的輕質(zhì)圍護(hù)配套部品及其與鋼結(jié)構(gòu)的配套技術(shù)，尤其是輕質(zhì)外圍護(hù)墻體及其與鋼結(jié)構(gòu)的配套技術(shù)。推廣應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)，必將促進(jìn)我國(guó)住宅建筑材料創(chuàng)新和建筑節(jié)能的實(shí)現(xiàn)以及建筑方式的轉(zhuǎn)變。盡管這項(xiàng)技術(shù)在建筑市場(chǎng)中的占有量不大，但它標(biāo)志著國(guó)家建筑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，標(biāo)志著建筑從工地走向工廠，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化乃至現(xiàn)代化的組成部分。參考文獻(xiàn)【1】 wael W.EI-Dakhakhni ，等. Three Strut Model for Concrete Masonry-Infilled Steel Frames J. Journal of Structural Engineering，2003，（2）：17