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低層輕型鋼結構裝配式住宅及其產品標準

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時間：2010-06-21 09:11:00 [收藏]

輕型鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初，在二戰后得到廣泛應用。由于輕型鋼結構裝配式住宅具有一系列優點，目前這種體系已成為美國、日本、澳大利亞等發達國家住宅建筑的重要形式，并在輕型鋼結
關鍵詞：

    輕型鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初，在二戰后得到廣泛應用。由于輕型鋼結構裝配式住宅具有一系列優點，目前這種體系已成為美國、日本、澳大利亞等發達國家住宅建筑的重要形式，并在輕型鋼結構裝配式住宅體系的設計、制造和安裝方面已經非常完善，其專用設計軟件可在短時間內完成設計、繪圖、工程量統計及工程報價，在制作上也實現了高度的標準化及工廠化。
      目前，我國鋼材產量已居世界首位，而且國家也在逐步調整政策鼓勵發展鋼結構，我國大力發展鋼結構的條件已經成熟，正步入鋼結構發展的黃金時期。伴隨著改革開放，發達國家的輕型鋼結構企業以及相應的產品和技術不斷涌入國門，于是輕型鋼結構住宅也得以迅速發展。但是，我國卻沒有一本輕型鋼結構住宅方面規范或標準。為了適應和指導輕型鋼結構住宅在我國的發展，推動輕型鋼結構住宅的產業化進程，建設部住宅產業化促進中心組織長安大學等單位編制了中華人民共和國建筑工業行業標準《低層輕型鋼結構裝配式住宅技術要求》（JG/T×××－2004）。本文將對冷彎薄壁型鋼結構裝配式住宅體系和此標準作一簡單介紹。
      低層輕型鋼結構裝配式住宅體系
      冷彎薄壁型鋼結構裝配式住宅體系是一種輕型鋼結構體系，主要由墻體、樓蓋、屋蓋及維護結構組成，這種結構一般適用于三層以下的獨立或聯排住宅，其每個住宅單元的平面尺寸為：最大長度18m，寬度為12m；單層承重墻高度不超過3.3m，檐口高度不超過9m；屋面坡度取值宜在1：4～1：1范圍內。
      冷彎薄壁型鋼結構裝配式住宅的基本構件只有U形（普通槽形）和C形（卷邊槽形）兩種截面形式。U形截面一般用作頂梁、底梁或邊梁， C形截面一般用作梁柱構件，構件的金屬材料厚度一般在0.46～2.46mm范圍內，但頂梁、底梁、邊梁和承重構件的厚度應不小于0.84mm。構件已經定型化，U形截面常用型號只有8種，C形截面常用型號只有5種，可見構件種類很少，無論設計還是制作與安裝都是很方便的。另外，冷彎薄壁型鋼構件的截面形狀合理，材料利用率高，用鋼量省，在澳大利亞，這種體系的用鋼量約100kN/m2。
      構件連接的緊固件包括螺釘、普通釘子、射釘、拉鉚釘、螺栓和扣件等。受力構件常用螺釘（采用自鉆自攻螺釘和自攻螺釘）連接，自鉆自攻螺釘用于0.84mm厚以上的鋼板的連接，自攻螺釘僅用于石膏板等結構板材或0.84mm厚以下的鋼板之間的連接，常用的自鉆自攻螺釘或自攻螺釘規格只需3～5種。在結構的次要部位，可采用射釘、拉鉚釘或扣件等緊固件，扣件連接還用于形成組合截面。輕鋼樓蓋或墻體通過錨栓與砌體或混凝土基礎連接，普通釘子用于構件與木地梁的連接。
      樓蓋由密梁和樓面板組成，在梁的端頭套有邊梁，樓面梁在墻上的支承時，必須有足夠的支承長度。當樓面梁跨度超出3.5m時，應采取拉接措施加強梁的側向穩定性。當需要在樓板上開洞時，樓板洞口周邊應設置邊梁。樓蓋必須與混凝土基礎、木地梁或承重墻可靠連接。樓蓋及其構件的強度、剛度、穩定以及樓蓋的振動均應滿足設計要求。
      墻體結構由密柱和墻板組成，墻柱的兩端套有底梁或頂梁，墻板為墻體提供側向支撐作用，必要時應設置X形剪力支撐系統。所有承重墻門窗洞口上方必須設置過梁，過梁可采用箱形、工形或L形截面，其截面尺寸應符合設計要求。當抗震設防烈度為8度及其以上或最大風壓為1.5kN/m2（標準值）以上時，應設置剪力墻和采取抗拔等拉接措施。墻體與基礎或樓蓋必須可靠連接，墻體及其構件的強度、剛度、穩定均應滿足設計要求。
      屋蓋也采用密梁體系，上鋪屋面板，屋架由屋面斜梁和屋面橫梁組成。屋架（橫梁）與承重墻的頂梁、屋面板與屋架斜梁、端屋架與山墻頂梁、屋架斜梁與屋架橫梁或屋脊構件都必須可靠連接，屋架橫梁在支座處必須有足夠的支承長度，為了保持屋架在安裝和使用時的穩定性和整體性，屋架橫梁和屋架斜梁均應設置水平支撐，在屋架橫梁和斜梁之間還應設置斜支撐。當需要在屋面或天花板上開洞時，洞口周邊應設置邊梁。當抗震設防烈度為8度及其以上或最大風壓為1.5kN/m2（標準值）以上時，屋蓋通過檐口連接件與剪力墻可靠拉接。屋蓋系統及其構件的強度、剛度和穩定均應滿足設計要求。
      為了保證房屋具有良好的居住性能，應對底層樓面、外墻和屋面采取保溫與隔熱措施，如在輕鋼骨架空腔內填充保溫棉、噴射液體發泡材料或外貼泡沫隔熱板材等；住宅的墻體、樓板和屋頂也宜采取吸音、隔聲和消聲措施，建筑圍護結構還應采取措施防止水汽凝結現象的發生。
      用于承重結構的鋼材，均采用Q345或Q390鋼，當有可靠依據時，也可以采用其他牌號的鋼材。保溫材料采用玻璃纖維、聚胺酯板、巖棉板、擠塑板等輕質材料。防水材料可采用防水卷材、改性瀝青、復合材料等。結構面板可采用定向板、膠合木（竹）板、石膏板、水泥纖維板、水泥木屑板等材料。屋面材料可采用瀝青瓦、金屬瓦、彩色水泥瓦等輕質材料。外墻飾面材料可采用金屬掛板、飾面水泥木屑板、復合材料等。門窗采用各種輕質材料門窗。輕型鋼結構住宅體系具有鋼結構的一般優點，但相對其他結構而言，特點顯得更加突出：①結構自重輕：基礎負擔小，可大幅減少基礎造價，尤其適用于地質條件較差的地區；結構地震反應小，用于結構抗震措施的費用少，適用于地震多發區；制作、運輸、安裝、圍護方便，降低人工和機械費用。②施工周期短：投資回報快，資金風險低，投資效益高。③工廠制作，現場拼裝：濕作業、噪聲、粉塵與垃圾少，受氣候影響小；不使用粘土磚，可拆卸和回收，符合國家土地資源政策、環保政策和可持續發展戰略；構件在工廠標準化生產，質量穩定，有利于住宅產業化。④采用新型輕質圍護材料，不助燃，不霉變，不蟲蛀；裝修一次到位，少維修；管線可暗埋在墻體及樓層結構中；在保溫、隔熱、隔聲等性能方面比傳統結構的住宅好，因此住宅的舒適性更好。⑤墻體承載力高：墻體厚度小，有效使用空間增加，使輕鋼結構住宅的實際單位使用面積造價與磚混結構的造價接近。⑥輕型鋼結構裝配式住宅具有良好的綜合經濟效益。
      低層輕型鋼結構裝配式住宅技術要求
      《低層輕型鋼結構裝配式住宅技術要求》（JG/T×××－2004）作為產品標準，為了保證低層輕型鋼結構裝配式住宅這個特殊產品的安全性能、耐久性能和舒適性能，主要對住宅的材料、構造形式、緊固件、防護、保溫與隔熱、隔聲、防潮、檢驗與試驗、制作與安裝、標志、包裝、運輸與貯存的技術要求作出了規定，這些技術要求指標是可以通過檢驗與試驗確定的。
      本產品標準共分為七章，即范圍、規范性引用文件、術語和定義、分類與代號、要求、檢驗與試驗以及標志、包裝、運輸與貯存。在第一章“范圍”中，規定了本標準的所適用的結構體系和冷彎薄壁型鋼住宅體系的適用性。在第二章“規范性引用文件”中，列出了通過本標準的引用而構成本標準條文的有關規范、規程和標準。第三章“術語和定義”，對冷彎薄壁型鋼住宅體系的結構構件給出了規范性中英文名詞及其解釋。第四章“分類與代號”，給出了構件的三種類形及其相應的表示代號，其中U形與C形截面用于基本構件，L形截面用于過梁或連接。第五章是標準的核心部分，在第五章“要求”中，對結構的鋼材、螺栓與螺釘、圍護材料粘接密封材料提出了要求。對樓蓋、墻體和屋蓋的結構構造與連接形式、緊固件的選用要求進行了規定，滿足這些要求，就可以滿足結構的安全要求。在防火性能要求方面，國內防火規范要求較嚴，冷彎薄壁型鋼住宅體系很難達到要求。因為這種體系是低層住宅，本標準所提出的防火要求體現了失火逃生的理念。因此，只對建筑構件的燃燒性能和耐火極限、房屋的長度、面積、間距、裝修材料、管道及其包覆材料、構件內填充材料、火災的封鎖提出了基本要求。另外，在輕型鋼結構骨架上加防火石膏墻板是可以大幅度提高構件的耐火極限的。為了保證結構的耐久性，要求冷彎薄壁型鋼構件采用鍍鋅或鍍鋁鋅進行防護，并參照美國試驗與材料協會的標準，根據構件的使用環境，提出了鍍層厚度要求。這種防護方法，可有效防止鋼材銹蝕，即使表面有劃痕，也可由鋅或鋁鋅合金表面鍍層通過自身的氧化來保護鋼材不被銹蝕。據國外研究表明，在普通環境里，這種住宅的壽命可達到75年以上。為了保證住宅的保溫、隔熱、隔聲（消聲）與防潮性能，滿足住宅舒適性要求，對樓面、外墻和屋面所采取的填充保溫棉、噴射液體發泡材料或外貼泡沫隔熱板材等保溫與隔熱措施，以及墻體、樓板和屋頂所采取吸音、隔聲（消聲）措施，住宅圍護結構采取的防結露措施均提出了具體技術要求指標。為了保證住宅的綜合性能，第五章還對構件的制作與安裝以及設備的安裝提出了要求。為了評價住宅的性能，第六章規定了住宅性能及技術要求指標的檢驗與試驗方法。因為這種體系是工廠制作，現場拼裝的裝配式住宅，第七章對構件或單元的標志、包裝、運輸與貯存提出了要求。
      在編制本標準時，編制組力求遵循實用的原則，因此對當前引進和應用較多的冷彎薄壁型鋼體系住宅的針對性更強，為了不排除其他輕型鋼結構住宅體系或新型材料的采用，在相關條文中均留有余地，以利于住宅產業的技術進步和多樣性發展。由于技術標準的實用性和針對性與住宅體系發展的多樣性之間的矛盾，使得任何一本標準也不可能包羅萬象，可能顧此失彼，針對性太強正是本標準的特點也是本標準的不足所在。另外，這種體系在國外雖然已經相當成熟，但在國內的應用還只剛剛起步，國內的研究工作開展還不夠深入，研究成果還不能較好地指導工程應用，可供編制組參考的國內工程和資料十分有限，給編制工作帶來了較大的困難，因此在編制過程中更多地借鑒了國外資料和經驗。隨著輕型鋼結構住宅產業的發展，編制組將在不斷總結國內外工程經驗的基礎上，結合各地對標準修改的建議，對標準適時修訂和完善。

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