輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑體系誕生于20世紀(jì)初，在二戰(zhàn)后得到廣泛應(yīng)用。由于輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅具有一系列優(yōu)點(diǎn)，目前這種體系已成為美國、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家住宅建筑的重要形式，并在輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅體系的設(shè)計(jì)、制造和安裝方面已經(jīng)非常完善，其專用設(shè)計(jì)軟件可在短時間內(nèi)完成設(shè)計(jì)、繪圖、工程量統(tǒng)計(jì)及工程報(bào)價，在制作上也實(shí)現(xiàn)了高度的標(biāo)準(zhǔn)化及工廠化。

目前，我國鋼材產(chǎn)量已居世界首位，而且國家也在逐步調(diào)整政策鼓勵發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)，我國大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的條件已經(jīng)成熟，正步入鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的黃金時期。伴隨著改革開放，發(fā)達(dá)國家的輕型鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)以及相應(yīng)的產(chǎn)品和技術(shù)不斷涌入國門，于是輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅也得以迅速發(fā)展。但是，我國卻沒有一本輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅方面規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)和指導(dǎo)輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的發(fā)展，推動輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心組織長安大學(xué)等單位編制了中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《低層輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅技術(shù)要求》(JG/T×××-2004)。本文將對冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅體系和此標(biāo)準(zhǔn)作一簡單介紹

低層輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅體系

冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅體系是一種輕型鋼結(jié)構(gòu)體系，主要由墻體、樓蓋、屋蓋及維護(hù)結(jié)構(gòu)組成，這種結(jié)構(gòu)一般適用于三層以下的獨(dú)立或聯(lián)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(nèi)。

冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅的基本構(gòu)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(gòu)件，構(gòu)件的金屬材料厚度一般在0.46～2.46mm范圍內(nèi)，但頂梁、底梁、邊梁和承重構(gòu)件的厚度應(yīng)不小于0.84mm.構(gòu)件已經(jīng)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(gòu)件種類很少，無論設(shè)計(jì)還是制作與安裝都是很方便的。另外，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)件的截面形狀合理，材料利用率高，鋼結(jié)構(gòu)用鋼量省，在澳大利亞，這種體系的用鋼量約100kN/m2.

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)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(guī)格只需3～5種。在結(jié)構(gòu)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(chǔ)連接，普通釘子用于構(gòu)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(dāng)樓面梁跨度超出3.5m時，應(yīng)采取拉接措施加強(qiáng)梁的側(cè)向穩(wěn)定性。當(dāng)需要在樓板上開洞時，樓板洞口周邊應(yīng)設(shè)置邊梁。樓蓋必須與混凝土基礎(chǔ)、木地梁或承重墻可靠連接。樓蓋及其構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定以及樓蓋的振動均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

墻體結(jié)構(gòu)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(cè)向支撐作用，必要時應(yīng)設(shè)置X形剪力支撐系統(tǒng)。所有承重墻門窗洞口上方必須設(shè)置過梁，過梁可采用箱形、工形或L形截面，其截面尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)抗震設(shè)防烈度為8度及其以上或最大風(fēng)壓為1.5kN/m2(標(biāo)準(zhǔn)值)以上時，應(yīng)設(shè)置剪力墻和采取抗拔等拉接措施。墻體與基礎(chǔ)或樓蓋必須可靠連接，墻體及其構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)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(gòu)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(wěn)定性和整體性，屋架橫梁和屋架斜梁均應(yīng)設(shè)置水平支撐，在屋架橫梁和斜梁之間還應(yīng)設(shè)置斜支撐。當(dāng)需要在屋面或天花板上開洞時，洞口周邊應(yīng)設(shè)置邊梁。當(dāng)抗震設(shè)防烈度為8度及其以上或最大風(fēng)壓為1.5kN/m2(標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)及其構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

為了保證鋼結(jié)構(gòu)房屋具有良好的居住性能，應(yīng)對底層樓面、外墻和屋面采取保溫與隔熱措施，如在輕鋼結(jié)構(gòu)骨架空腔內(nèi)填充保溫棉、噴射液體發(fā)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(hù)結(jié)構(gòu)還應(yīng)采取措施防止水汽凝結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生。

用于承重結(jié)構(gòu)的鋼材，均采用Q345或Q390鋼，當(dāng)有可靠依據(jù)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(zhì)材料。防水材料可采用防水卷材、改性瀝青、復(fù)合材料等。結(jié)構(gòu)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(zhì)材料。外墻飾面材料可采用金屬掛板、飾面水泥木屑板、復(fù)合材料等。門窗采用各種輕質(zhì)材料門窗。輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系具有鋼結(jié)構(gòu)的一般優(yōu)點(diǎn)，但相對其他結(jié)構(gòu)而言，特點(diǎn)顯得更加突出：①結(jié)構(gòu)自重輕：基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)小，可大幅減少基礎(chǔ)造價，尤其適用于地質(zhì)條件較差的地區(qū);結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)小，用于結(jié)構(gòu)抗震措施的費(fèi)用少，適用于地震多發(fā)區(qū);制作、運(yùn)輸、安裝、圍護(hù)方便，降低人工和機(jī)械費(fèi)用。②施工周期短：投資回報(bào)快，資金風(fēng)險低，投資效益高。③工廠制作，現(xiàn)場拼裝：濕作業(yè)、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(huán)保政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略;構(gòu)件在工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，有利于住宅產(chǎn)業(yè)化。④采用新型輕質(zhì)圍護(hù)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(jié)構(gòu)中;在保溫、隔熱、隔聲等性能方面比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)住宅的實(shí)際單位使用面積造價與磚混結(jié)構(gòu)的造價接近。⑥輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

低層輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅技術(shù)要求

《低層輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅技術(shù)要求》(JG/T×××-2004)作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，為了保證低層輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅這個特殊產(chǎn)品的安全性能、耐久性能和舒適性能，主要對住宅的材料、構(gòu)造形式、緊固件、防護(hù)、保溫與隔熱、隔聲、防潮、檢驗(yàn)與試驗(yàn)、制作與安裝、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸與貯存的技術(shù)要求作出了規(guī)定，這些技術(shù)要求指標(biāo)是可以通過檢驗(yàn)與試驗(yàn)確定的。

本產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)共分為七章，即范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、分類與代號、要求、檢驗(yàn)與試驗(yàn)以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸與貯存。在第一章'范圍'中，規(guī)定了本標(biāo)準(zhǔn)的所適用的結(jié)構(gòu)體系和冷彎薄壁型鋼住宅體系的適用性。在第二章'規(guī)范性引用文件'中，列出了通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而構(gòu)成本標(biāo)準(zhǔn)條文的有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。第三章'術(shù)語和定義'，對冷彎薄壁型鋼住宅體系的結(jié)構(gòu)構(gòu)件給出了規(guī)范性中英文名詞及其解釋。第四章'分類與代號'，給出了構(gòu)件的三種類形及其相應(yīng)的表示代號，其中U形與C形截面用于基本構(gòu)件，L形截面用于過梁或連接。第五章是標(biāo)準(zhǔn)的核心部分，在第五章'要求'中，對結(jié)構(gòu)的鋼材、螺栓與螺釘、圍護(hù)材料粘接密封材料提出了要求。對樓蓋、墻體和屋蓋的結(jié)構(gòu)構(gòu)造與連接形式、緊固件的選用要求進(jìn)行了規(guī)定，滿足這些要求，就可以滿足結(jié)構(gòu)的安全要求。在防火性能要求方面，國內(nèi)防火規(guī)范要求較嚴(yán)，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系很難達(dá)到要求。因?yàn)檫@種體系是低層住宅，本標(biāo)準(zhǔn)所提出的防火要求體現(xiàn)了失火逃生的理念。因此，只對建筑構(gòu)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(gòu)件內(nèi)填充材料、火災(zāi)的封鎖提出了基本要求。另外，在輕型鋼結(jié)構(gòu)骨架上加防火石膏墻板是可以大幅度提高構(gòu)件的耐火極限的。為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性，要求冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)件采用鍍鋅或鍍鋁鋅進(jìn)行防護(hù)，并參照美國試驗(yàn)與材料協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)構(gòu)件的使用環(huán)境，提出了鍍層厚度要求。這種防護(hù)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(hù)鋼材不被銹蝕。據(jù)國外研究表明，在普通環(huán)境里，這種住宅的壽命可達(dá)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(fā)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(hù)結(jié)構(gòu)采取的防結(jié)露措施均提出了具體技術(shù)要求指標(biāo)。為了保證住宅的綜合性能，第五章還對構(gòu)件的制作與安裝以及設(shè)備的安裝提出了要求。為了評價住宅的性能，第六章規(guī)定了住宅性能及技術(shù)要求指標(biāo)的檢驗(yàn)與試驗(yàn)方法。因?yàn)檫@種體系是工廠制作，現(xiàn)場拼裝的裝配式住宅，第七章對構(gòu)件或單元的標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸與貯存提出了要求。

在編制本標(biāo)準(zhǔn)時，編制組力求遵循實(shí)用的原則，因此對當(dāng)前引進(jìn)和應(yīng)用較多的冷彎薄壁型鋼體系住宅的針對性更強(qiáng)，為了不排除其他輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系或新型材料的采用，在相關(guān)條文中均留有余地，以利于住宅產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和多樣性發(fā)展。由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用性和針對性與住宅體系發(fā)展的多樣性之間的矛盾，使得任何一本標(biāo)準(zhǔn)也不可能包羅萬象，可能顧此失彼，針對性太強(qiáng)正是本標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)也是本標(biāo)準(zhǔn)的不足所在。另外，這種體系在國外雖然已經(jīng)相當(dāng)成熟，但在國內(nèi)的應(yīng)用還只剛剛起步，國內(nèi)的研究工作開展還不夠深入，研究成果還不能較好地指導(dǎo)工程應(yīng)用，可供編制組參考的國內(nèi)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(jīng)驗(yàn)。隨著輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，編制組將在不斷總結(jié)國內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各地對標(biāo)準(zhǔn)修改的建議，對標(biāo)準(zhǔn)適時修訂和完善。