《SBS-PSC钢框架-核心筒住宅建筑体系技术导则》

SBSPSC钢框架核心筒住宅建筑体系技术导则一、总则为了适应钢结构住宅的产业化的规模发展，在设计施工中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量特制定本技术导则。本导则适用于SBSPSC钢框架核心筒住宅建筑体系，以热轧H型钢为框架主要受力构件和核心筒主要受力体。本导则反对现行规范、规程中未涉及到或强调不够，而对SBSPSC钢框架核心筒住宅建筑体系起重要作用的内容作出规定。本导则应与国家现行有关规范、规程配合作用。二、SBSPSC钢框架核心筒住宅建筑体系筒介及适用范围21简介结构楼梯间或卫生间为钢筋混凝土现浇筒体，筏板基础，其余部分为热轧H型钢框架，基础为钢筋混凝土单独基础设连系梁。楼板方案一：压型钢板上现浇钢筋混凝土，焊栓钉与梁连接； 方案二：在梁间架设活动模板托梁，铺设模板后现浇钢筋混凝土楼板，梁上预焊栓钉与楼连接。外墙方案一：填充砌体，可为混凝土小型空心砌块，轻骨科混凝土小型空心砌块，粘土空心砖或加气混凝土砌块；方案二：轻质复合挂板。内墙分户墙及潮湿环境：砌体填充；干燥环境：轻钢龙骨石膏板内隔墙。吊顶当采用压型钢板楼盖方案时，吊顶为轻钢龙骨石膏板吊顶；当采用平板方案时做吊顶或抹灰。防火部分构件以砌体包覆，另部分构件涂防火涂料，达到耐火等级二级。平面一梯两户，分户墙取直，以便每一单元成为设计模块进行组合。模块开间模数：2.4M4.0M；进深模数：4.55.4M+3.6M+4.55.4M；采用砌块外墙时外皮及洞口按砌块模数。层高当楼板采用压型钢板方案时，层高取3M，最大净高2.7M。当楼板采用平板方案时，层高取2.8M，最大净高2.6M。22适用范围一般适用范围36层的多层住宅，点式、板式、板组合式、齿形平面等；1012层小高层住宅点式、蝶式或板式；6层以下公寓或学生公寓。有明显优势的适用范围强震设防区；要求建设速度较高的开发项目（或周围资金较少）；已禁止或限制使用粘土砖的地区；场地为不良地基；改扩建可能性较大的项目（包括拆改合并相邻户）；施工场地狭小的城区改造项目；内部通透性要求较强的户型（内部无承重墙）；以毛坯房形式出售的商品房（内部无承重墙）；建材供应困难的边远、海岛、高原地区（以最小运量供应）；缺乏某些种类技工（如瓦工）或总劳力受到限制的建设项目；境外项目。三、结构体系及特点31计算模型基本假定：钢框架的刚度比钢筋混凝土核心筒的刚度小许多（实际设计时其剪切刚度比均为1：20），假定绝大部分水平力由核心筒承担，钢框架只承载小部分。计算中按抗震规范，钢框架分配到的水平为总水平力的20%和按刚度比分配到的水平力的1.5倍的较小者，其结果是后者。水平力依靠假定刚度无穷大的钢筋混凝土现浇按盖来传递。在设防烈度为七度及以下的地区也可以把梁柱节点做成铰接，这样构造比较简单。32结构特点受力明确：水平力由核心筒承担，钢框架主要承担竖向荷载，二者协同工作。钢框架构件截面小，用钢量低。框架构件截面的小型化给住宅的空间设计带来很大便利。刚度分布均匀。由于核心筒布置在中间部的卫生间处，结构的刚度中心和质量中心基本重合，所产生的扭矩较小。构件类型少，节点简单便于安排工业化生产。钢框架主要梁柱只用了小数几种截面的热轧H型钢，而且构件框架横向通过T型钢连接件实现刚接，梁柱构件上的节点非常简单，构件外形为简单，构件外形为简单直杆这使加工、运输、堆垛和吊装工作大大的简化。装配化程度高，现场工期短。在梁柱连接中高强螺栓连接占2/3，焊接占1/3，现场工作量小，一般一栋六层住宅，框架的现场安装工期不超过两周。四、基本计算假定及计算参数的先取楼板为刚性楼板，即：在平面内刚度无限大，平面外刚度为零；框架核芯筒在水平力作用下协同工作；钢框架节点为刚性节点，钢框架梁与核心筒连接为铰接；柱脚为刚接；对称结构不考虑扭转耦联作用；由于是多层结构，将垂直荷载一次作用于钢框架上，内力分析时不考虑施工模拟；因核心筒为主要抗侧力构件，计算地震时不采用钢结构地震影响曲线；计算地震时，活载折减系数为0.5，计算柱时活载不折减，计算基础时活载按规范折减速；核心筒抗震等级为二级；建筑重要性类别为丙类，结构重要性系数为1.0；柱计算长度按无侧移考虑。五、荷载取值楼面活载：2.0KN/M2；卫生间、厨房、楼梯间活载：2.0KN/M2；楼面活载：0.7KN/M2；石膏板墙为恒载，经计算折算到楼面上为2.0KN/M2；加气砼墙做为外荷载（恒载）单独输入（线荷载或集中力）；恒载取值：按材料及做法计算。六、结构整体计算计算软件可采用建研院TAT结构三维分析软件，前处理用STS进行；竖向荷载作用下钢框架核心筒的计算；竖向荷载按面积分配给各单品框架，核心筒；各单品框架可采用分层计算；水平荷载作用下钢框架核心筒的计算；计算核心筒的剪力Qg，弯矩Mg以及总框架的剪力Qk；将Qg按EI分配，并计算其内力；将Qk按各品框架的刚度分配，并计算其内力。七、核心筒基础设计本结构体系中，核心筒分担到95%以上的水平力，因此：在遇地震作用下，除满足核心筒的强度外，核心筒的基础也应该验算，避免在遇地震作用下，因基础底面积不是使结构整体倾斜，钢结构作失稳。计算原则按TAT给出的合项内力，进行内力组合。根据DBJ0150192，采用内力标准值进行地基基础设计；若采用TAT给出的组合内力进行地基基础设计时（如独立柱基），则换算为标准值（即除以1.25）；内力组合：恒+活；恒+（话+风）*0.85恒+0.5活+0.8地震（注参JGJ9998）进行地基承载力抗震验算时，地基承载力标准值：fae=gfa g=1.3（注：参DBJ0150192表1032）地震作用时允许基础底面与地基土局部脱离，但不超过基础底面积的25%（注：参DBJ0150192 1032条），此时按GBJ789公式验算：Pmax=2(F+G)/(3l.a)1.2fae e= M/(F+G)地基承载力验算Pmax=(F+G)/A-M/W1.2faePmin=(F+G)/A-M/WOPmid=(F+G)/Afae当Pmin0 Pmax=2(F+G)/(3L.a)1.2fae抗倾覆计算在地震作用下，进行抗倾覆计算，依据DBJ0150192第6.5.3条。倾覆力矩MC：按上述的内力组合值；抗倾覆力矩Mrc:恒载取100%，话载取50%，力臂近似取基础长（或宽）的1/2；抗倾覆稳定安全系数：Fs=Mrc/Mc1.5八、钢框架梁柱节点设计确定螺栓数量；初定T型连接板翼缘板厚度；计算弹性反力R；T型连接件腹板验算；T型件抗拉承载力验算；核算柱子翼缘板的厚度九、构造及主要连接节点结构主要连接节点：建筑构造设计标准：应按照住宅设计规范（GB50096-1999）以及该规范所指引的防火、日照、节能、燃气等有关规范以及一些地区性标准。防火：一般住宅耐火等级按二级，钢框架构件的耐火时间为柱2.5小时，梁1.5小时，我们在设计中采用砌体包复或防火涂料的办法来处理；楼板采用压型钢板方案时，如只做模板使用可不做防火处理。保温隔热：在试点工程中我们采用了外墙砌块内抹FGC复合隔热层的办法，经实测满足节能要求。外墙与钢框架的连接：当采用混凝土砌块方案时（非承重），应参照混凝土小型空心砌块建筑技术规程（JGJ/T 14-95），砌块与钢框架应有可靠连接，在试点工程中我们把砌块外墙落至基础连梁上，外墙与钢柱柔性连接；采用砌体填充时也可以在各层楼板上砌筑，仍应注意可靠锚固和阻断冷桥；当采用条形外挂板或整开间外挂大板时必须注意接缝设计和有安装调节措施，注意且制品和框架的误差应有一个合理的配合关系。楼板隔音：楼板隔音是住宅中的一个难点，在试点工程压型钢板方案中，我们采用设置一层轻纲龙骨石膏板吊顶的办法，实测撞击声压级为70dB，满足标准要求；如果采用平板现浇板底抹灰的办法则很难满足，建议结合内装修做一层吊顶。设备：由于采用了钢框架和轻质墙，水、暖、气及电气的空间条件与常规有所不同，在吊挂、暗埋、检修、防火以及管线穿梁（结构认可）等方面给出细部设计。一般说来，由于采用了框架及轻质墙，使管线的敷设有了更大的自由度。内装修：可以有两个方案，以毛坯房形式交工或以精装修形式交工，采用第一方案时，须对后工序切实做出某些限定和控制, 特别是要符合建筑内部装修设计防火规范（GB50222-95）和防水工程的有关规范和标准。我们建议尽量采用第二种方案，并且在完成细部设计的基础上部分项目以工厂化生产的方式完成内装修，这样做的好处是：（1）扩大体系优势，降低整体成本；（2）规范装修，提高品质；（3）通过专业设计提高装修品位，缺点是缺乏个性化，但可以提出一个装修菜单供用户或开发商选用。十、材料、施工及质量措施10.1钢材框架构件采用国产热轧H型钢。H型钢是一种经济断面材，具有重量轻、施工快和连接方便等特点。采用热轧H型钢比焊接型钢具有尺度精度高、残余应力低和质量有保证等优势，不足的是多种截面和定尺要求需提前与生产厂、供应商协调。我国马鞍山钢铁公司、山东莱芜钢铁公司等企业通过引进技术设备，目前可生产100700系列热轧H型产品，钢种可选Q235或低合金钢。国家标准热轧H型钢和剖分型T钢（GB/T112631998）已经颁布，国产H型钢产品的规模使用和进入市场的必备技术条件已经基本齐备。六层住宅所用构件截面比较小，一般在H300以下，供货是没有问题的。压型钢板楼面压型钢板选用GL1型，由1mm镀锌卷板压型，波高76mm，波距344mm，作模板使用在连续板条件下跨度可达3.6mm无须支撑。栓钉作为楼盖中传递剪力的构件，栓钉产品和焊接设备已比较成熟。国标为：圆柱头焊钉（10433）。10.2钢结构的加工与安装由于采用了热轧H型钢，钢构件的加工量较小，后工序主要为锯切、钻孔、焊加劲板、加工柱脚、制作连接件、处理高强螺栓连接面等，构件加工量约为焊接结构的三分之一。如果批量较大，可考虑定尺的型钢运至现场，在现场建立二次加工车间完成加工。因最大构件重量小于600Kg，所需工装比较简单。钢结构的安装工序滞后於剪力墙施工，按常规方法进行，现场只需汽车吊作业。构件加工及安装主要依据钢结构工程施工及验收规范（GB5020595）及建筑钢结构焊接规程（JGJ8191）。10.3平板楼盖的施工当选用平板楼盖方案时，为减化支撑并加快进度可使用免支撑模板架。10.4施工组织SBSPSC体系在承重结构、使用材料、工种作业、技工构成、工序配合和场地布置等方面与常规结构体系有所不同，它的主要特点是：主体钢框架和外墙板（当采用墙板方案时）是装配式的；钢框架工程及楼盖工程工期短，之后各层同时具备作业面，有比较明显的用工高峰；干作业含量较大，可以冬季施工；内墙均为非承重墙、砌体或空心墙，有吊顶夹层，因此设备管线作业与土建、装修作业较多交叉；总用工量小，但技术工种比重大；物料消耗总量小，但品种多，要求材料核算精细；通用做法引用较少，特殊作业较多；工程分项界面清楚，容易实行分包；总工期短，各分项周期也短。施工单位须根据以上特点结合工程的具体情况编制施工组织设计，精心组织施工，使各工序环环相扣，物料供应有条不紊，分包项目的起止点及交工条件明确。10.5主要施工技术以SBSPSC体系现有构成，主要施工技术包括：钢筋混凝土单独基础及连系梁，包括锚栓的设置和电气接地；大模板或滑模施工钢筋混凝土剪力墙（或芯筒）；压型钢板作模板现浇钢筋混凝土楼盖；栓钉焊接；用活动支架支撑模板现浇楼盖；钢结构的加工与安装；局部或底层劲性混凝土；带有劈裂装饰面的混凝土小型空心砌块或其它砌体外墙以及与钢构的连接；外墙内保温采用浆体或其它方法；外墙挂板及其预制、运输、堆放、吊装，误差控制、接缝及密封；钢构件的构造防火和使用防火涂料；轻钢龙骨石膏板内隔墙；轻钢龙骨石膏板（或水泥压力板）吊顶非标准做法；采用顶层坡屋面跃层时，彩色钢板复合板施工技术；聚氨脂泡沫现场喷涂；土建工程的其它常规技术；设备工程的新技术，如PVC排水管、复塑给水管、分户采暖系统、电热膜采暖、智能化项目、新的计量方法等。10.6质量措施现场工程项目分解后，几乎每一单项都有施工验收标准（国标、部标或省市标）以及相应的质量措施；工厂预制部分除钢结构工程外，其余制品参照有关标准编制企业标准并建立质量保证体系，制定质量保证措施。