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轻钢别墅 轻型钢结构住宅设计规范--结构
发布时间:2019-08-29 09:15:22 | 浏览次数:

5 结构设计

5.1 一般规定

5.1.1 轻型钢结构住宅结构设计应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的规定,住宅结构的设计使用年限不应少于50年,其安全等级不应低于二级。

5.1.2 轻型钢结构住宅的结构体系应根据建筑层数和抗震设防烈度选用轻型钢框架结构体系或轻型钢框架-支撑结构体系。

5.1.3 轻型钢结构住宅框架结构体系,宜利用镶嵌填充的轻质墙体侧向刚度对整体结构抗侧移的作用,墙体的侧向刚度应根据墙体的材料和连接方式的不同由试验确定,并应符合下列要求:
1 应通过足尺墙片试验确定填充墙对钢框架侧向刚度的贡献,按位移等效原则将墙体等效成交叉支撑构件,并应提供支撑构件截面尺寸的计算公式;
2 抗侧力试验应满足:当钢框架层间相对侧移角达到1/300时,墙体不得出现任何开裂破坏;当达到1/200时,墙体在接缝处可出现修补的裂缝;当达到1/50时,墙体不应出现断裂或脱落。


5.1.6 轻型钢结构住宅的楼(屋)面活荷载、基本风压应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用。

5.1.7 需要进行抗震验算的轻型钢结构住宅,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定执行。

5.1.8 轻型钢结构住宅在风荷载和多遇地震作用下,楼层内最大弹性层间位移分别不应超过楼层高度的1/400和1/300。

5.1.9 层间位移计算可不计梁柱节点域剪切变形的影响。

5.2 构造要求

5.2.1 框架柱长细比应符合下列要求:
1 低层轻型钢结构住宅或非抗震设防的多层轻型钢结构住宅的框架柱长细比不应大于150
2 需要进行抗震验算的多层轻型钢结构住宅的框架柱长细比不应大于120

5.2.2 中心支撑的长细比应符合下列要求:
1 低层轻型钢结构住宅或非抗震设防的多层轻型钢结构住宅的支撑构件长细比,按受压设计时不宜大于180
2 需要进行抗震验算的多层轻型钢结构住宅的支撑构件长细比,按受压设计时不宜大于150
3 当采用拉杆时,其长细比不宜大于250,但对张紧拉杆可不受此限制。

5.2.3 框架柱构件的板件宽厚比限值应符合下列要求:
1 低层轻型钢结构住宅或非抗震设防的多层轻型钢结构住宅的框架柱,其板件宽厚比限值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017有关受压构件局部稳定的规定确定;
2 需要进行抗震验算的多层轻型钢结构住宅中的H形截面框架柱,其板件宽厚比限值可按下列公式计算确定,但不应大于现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017规定的限值。


3 需要进行抗震验算的多层轻型钢结构住宅中的非H形截面框架柱,其板件宽厚比限值应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定执行。

5.2.4 框架梁构件的板件宽厚比限值应符合下列要求:
1 对低层轻型钢结构住宅或非抗震设防的多层轻型钢结构住宅的框架梁,其板件宽厚比限值应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定;
2 需要进行抗震验算的多层轻型钢结构住宅中的H形截面梁,其板件宽厚比可按本规程5.2.3条第2款的规定执行;
3 需要进行抗震验算的多层轻型钢结构住宅中的非H形截面梁,其板件宽厚比应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定执行。

5.3 结构构件设计

5.3.1 轻型钢结构住宅的钢构件宜选用热轧H型钢、高频焊接或普通焊接的H型钢、冷轧或热轧成型的钢管、钢异形柱等。

5.3.2 轻型钢结构住宅的框架柱构件计算长度应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定计算。

5.3.3 轻型钢结构住宅构件和连接的承载力应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定计算,需要进行抗震验算的还应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定进行。

5.3.4 需要进行抗震验算的多层轻型钢结构住宅中的H形截面钢框架柱和梁的板件宽厚比,若不满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定,但符合本规程公式(5.2.3—1)~公式(5.2.3—3)的规定时,在抗震承载力计算中可取翼缘截面全部有效,腹板截面仅考虑两侧宽度各30tw的部分有效,且钢材强度设计值应乘以0.75系数折减。

5.3.5 轻型钢结构住宅框架柱可采用钢异形柱。用H型钢可拼接成的异形截面如图5.3.5所示,其中L形截面柱的承载力可按本规程附录A计算。

5.3.6 轻型钢结构住宅的楼板应采用轻质板材,如钢丝网水泥板、定向刨花板、轻骨料圆孔板、配筋的加气发泡类水泥板等预制板材,也可部分或全部采用现浇轻骨料钢筋混凝土板。

5.3.7 应对轻质楼板进行承载力检验,受弯承载力检验系数不应小于1.35,并在荷载效应的标准组合作用下,板的受弯挠度最大值不应超过板跨度的1/200,且不应出现裂缝。

5.3.8 预制装配式轻质楼板与钢结构梁应有可靠连接。

5.3.9 对钢丝网水泥板或定向刨花板等轻质薄型楼板与密肋钢梁组合的楼板结构,在计算分析时,应根据实际情况对楼板平面内刚度作出合理的计算假定。
 

5.4 节点设计

5.4.1 钢框架梁柱节点连接形式宜采用高强度螺栓连接,高强度螺栓宜采用扭剪型。

5.4.2 对高强度螺栓连接节点,高强度螺栓的级别、大小、数量、排列和连接板等应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定进行计算和设计,需要进行抗震验算的还应满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。

5.4.3 对焊接连接节点,焊缝的形式、焊接材料、焊缝质量等级、焊接质量保证措施等应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的有关规定进行计算和设计,需要进行抗震验算的还应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。

5.4.4 需要进行抗震验算的节点,当构件的宽厚比不满足现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定但符合本规程5.2.3条2款规定时,可用My代替《建筑抗震设计规范》GB 50011中的Mp进行验算。

5.4.5 H型钢梁、柱可采用外伸端板式全螺栓连接(图5.4.5),端板厚度和高强度螺栓数可按刚性节点设计计算。

5.4.6 钢管柱与H型钢梁的刚性连接可采用柱带悬臂梁段式连接(图5.4.6),梁的拼接可采用全螺栓连接或焊接和螺栓连接相结合的连接形式。

5.4.8 钢管柱与H型钢梁的连接也可采用在柱外面加套筒的套筒式梁柱节点(图5.4.8),其构造应符合下列要求:
1 套筒的壁厚应大于钢管柱壁厚与梁翼缘板厚最大值的1.2倍;
2 套筒的高度应高出梁上、下翼缘外60mm~100mm;
3 除套筒上、下端与柱焊接外,还应在梁翼缘上下附近对套筒进行塞焊,塞孔直径d不宜小于20mm。

5.4.9 钢柱脚可采用预埋锚栓与柱脚板连接的外露式做法,也可采用预埋钢板与钢柱现场焊接,并应符合下列要求:
1 柱脚板厚度不应小于柱翼缘厚度的1.5倍。
2 预埋锚栓的长度不应小于锚栓直径的25倍。
3 柱脚钢板与基础混凝土表面的摩擦极限承载力可按下式计算:
V=0.4(N+T) (5.4.9)
式中:N——柱轴力设计值;
T——受拉锚栓的总拉力,当柱底剪力大于摩擦力时应设抗剪件。
4 柱脚与底板间应设置加劲肋。
5 柱脚板与基础混凝土间产生的最大压应力标准值不应超过混凝土轴向抗压强度标准值的2/3。
6 对预埋锚栓的外露式柱脚,在柱脚底板与基础表面之间应留50mm~80mm的间隙,并应采用灌浆料或细石混凝土填实间隙。
7 钢柱脚在室内平面以下部分应采用钢丝网混凝土包裹。 

5.5 地基基础

5.5.1 应根据住宅层数、地质状况、地域特点等因素,轻型钢结构住宅的基础形式可采用柱下独立基础或条形基础,当有地下室时,可采用筏板基础或独立柱基加防水板的做法,必要时也可采用桩基础。

5.5.2 基础底面应有素混凝土垫层,基础中钢筋的混凝土保护层厚度一般不应小于40mm,有地下水时宜适当增加混凝土保护层厚度。

5.5.3 地基基础的变形和承载力计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定进行。

5.5.4 当地基主要受力层范围内不存在软弱黏土层时,轻型钢结构住宅的地基及基础可不进行抗震承载力验算。

5.5.5 轻型钢结构住宅设有地下室时,地下室的钢柱宜采用钢丝网水泥砂浆包裹。地下室的防水应符合现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB 50108的要求。

5.6 非结构构件设计

5.6.1 外围护墙、内隔墙、屋面、女儿墙、雨篷、太阳能支架、屋顶水箱支架,以及其他建筑附属设备等非结构构件及其连接,应满足抗风和抗震要求。

5.6.2 建筑附属设备体系的重力超过所在楼层重力的10%时,应计入整体结构计算。

5.6.5 在外围护墙体及其连接的承载力极限状态计算中,应计算地震作用效应与风荷载效应的组合,组合系数应分别轮换取0.6与1.0。

5.6.6 采用预制轻质墙板做围护墙体应符合下列要求:
1 双层外墙时,其中外侧复合保温墙板应外包式挂在主体钢框架结构上,内侧墙板宜填充式镶嵌在钢框架之间且与柱内侧平齐,两墙板之间可留有一定的空隙;
2 外墙外挂节点形式和设计可按我国现行行业标准《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133的有关规定进行;
3 内隔墙镶嵌节点可采用U形金属夹间断固定在墙板上、下端与主体钢结构或楼板上;
4 内墙长度超过5m宜设置构造柱,外墙长度超过4m宜设置收缩缝;
5 门窗洞口宜有专用洞边板,洞口边、角部应有防裂措施。

5.6.7 采用轻钢龙骨复合墙板做围护墙体时,钢龙骨与上、下导轨应采用自钻自攻螺钉连接,并应符合下列要求:
1 导轨的壁厚不宜小于1.0mm;
2 导轨与主体结构连接的自钻自攻螺钉规格不宜小于ST5.5,自钻自攻螺钉宜双排布置且间距不宜超过600mm;
3 钢龙骨的大小、排列间距、龙骨壁厚、与导轨的连接方式应定型。

5.6.8 采用轻质砌块做围护墙体时应符合下列要求:
1 对外包钢结构砌筑的砌块应有可靠连接和咬槎;
2 轻质砌块墙体与钢柱相接处,每600mm高度应采用拉结钢筋或拉结件拉结,拉结长度不宜小于1.0m;
3 当砌块墙体长度大于4m时,应设置构造柱;
4 砌筑外墙时,应在墙顶每1500mm采用拉结件与梁底拉结。

5.6.9 采用预制复合保温板做屋面时,檩条的间距及其承载力设计与板型有关,应按复合板产品性能使用说明进行设计。屋檐挑板长度应按照产品使用说明确定。屋面板与檩条连接用自钻自攻螺钉规格不宜小于ST6.3。当屋面坡度大于45°时,应附加防滑连接件。

5.7 钢结构防护

5.7.1 在钢结构设计文件中应明确规定钢材除锈等级、除锈方法、防腐涂料(或镀层)名称、及涂(或镀)层厚度等要求。

5.7.2 除锈应采用喷砂或抛丸方法,除锈等级应达到Sa2.5,不得在现场带锈涂装或除锈不彻底涂装。

5.7.3 轻型钢结构住宅主体钢结构耐火等级:低层住宅应为四级,多层住宅应为三级。

5.7.4 不同金属不应直接相接触。

5.7.5 建筑防雷和接地系统应利用钢结构体系实施。

5.7.6 设备或电气管线应有塑料绝缘套管保护。