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摘要:钢结构住宅相对传统混凝土住宅建筑,有其特有的优势:钢结构部件在工厂加工,生产精度高;施工现场拼装,质量更有保障,施工速度快;钢结构住宅为框架结构,室内隔墙可随意改变,满足不同使用功能;钢结构住宅重量轻,抗震性能好;钢结构材料可循环利用,节能环保。
钢结构住宅是可持续发展的住宅,是未来住宅建筑的发展方向。目前高层钢结构住宅在我国刚刚起步,缺乏成熟的技术体系。下面结合实际工程,简单介绍高层钢结构住宅的做法。
1、项目概况
某住宅项目,为高层钢结构住宅,地上28层,地下1层,总建筑面积27904.88平方米,标准层一梯四户,2-3居室套型,套型建筑面积60-90平方米。
钢框架一钢支撑结构,钢管混凝土柱,楼板为钢筋桁架楼承板。外填充墙为200mm厚预制加气混凝土外墙板,粘贴外保温层;室内隔墙为100-200mm厚预制加气混凝土隔墙板。楼梯采用钢楼梯,预制混凝土踏步板。
2、户型设计特点
采用标准化、模块化、系列化的设计方法。纯南一居和南北通透二居,两种户型标准模块,组合拼接成组合体平面;在东西两端和中间局部,使用非标准模块;核心筒均为标准模块,做法统一。
标准层平面图
平面形状规整,框架连续,结构受力合理,符合抗震安全要求,有利于节约钢材。按框架柱网划分单元户型,南侧为大开间6400mm,每开间为一户,户内空间灵活划分,满足建筑全寿命周期的空间适应性。分户墙设在框架梁处,钢支撑布置在住宅公共部分或分户墙上,避免影响住宅使用。外墙框架柱均外凸,避免在室内露明,提高居室空间使用效率。
通过设计优化,减少预制构件与建筑部品的规格种类,如:厨房卫生间采用标准化设计方法,厨房模块尺寸只有一种,预制楼梯段做法简化为一种,空调百叶的规格简化为二种等。
立面设计充分发挥钢结构住宅特点,结合钢柱外凸,用不同色彩饰面形成丰富的韵律效果。各户型模块立面做法一致,减少外围护结构构件的种类。
3、防腐蚀做法
钢结构防腐做法应满足《建筑钢结构防腐蚀技术规程JGJ/T251-2011》、《钢结构防腐蚀涂装技术规程CECS 343:2013》、《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分:未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级GB/T 8923.1》等相关规范规程的要求。
做为钢结构住宅,室内装修造成钢结构构件日常的维护维修困难。因此,本项目钢结构构件采用耐久性长的防腐涂料,使用年限大于15年。希望能够延长钢结构构件维修间隔时间,方便业主使用的同时,保证钢结构住宅的安全。
钢结构构件在防腐底漆和中间涂料后,喷涂防火涂料。防腐涂料与防火涂料需做相容性试验,保证二者具有良好的相容性。钢结构采用防火板时,在防腐底漆、中间涂料和面涂料完成后,钉粘防火板。
4、防火做法
钢结构构件防火做法应满足《钢结构防火涂料GB14907-2002》、《钢结构防火涂料应用技术规范CECS24:90》、《建筑钢结构防火技术规范CECS 200:2006》、《建筑防火涂料(板)工程设计、施工与验收规程,DB11/1245-2015》、《高层民用建筑钢结构技术规程JGJ 99-98》等相关规范规程的要求。钢柱耐火极限≥3小时,钢梁耐火极限/>2小时,楼板及屋顶承重钢构件耐火极限≥1.5小时,钢楼梯耐火极限91.5小时,吊顶钢构件耐火极限≥0.25小时;
梁和柱的防火保护层厚度,宜直接采用实际构件的耐火试验数据。当构件的截面形状和尺寸与试验标准构件不同时,应按现行国家标准术规程JGJ 99-98》附录七的公式进行验算,取其较大值《钢结构防火涂料应用技术规范CECS24:90》附录三的方法,推算实际构件的防火保护层厚度,并按《高层民用建筑钢结构技术规程JGJ 99-98》确定实际构件的防火保护层厚度。
钢结构构件防火可采用纤维增强硅酸盐防火板或加气混凝土防火板,包覆钢柱、钢梁,在满足防火要求的同时方便装修,在防火板上可直接刮腻子刷涂料,达到良好装饰效果。采用防火板時,防火板应密拼,尽量减小板缝宽度,板缝应用不燃防火材料填塞密实。
采用涂料防火的钢结构构件,在室外露明时需采用适合室外环境的特殊建筑用钢结构防火涂料。该防火涂料需满足《建筑防火涂料(板)工程设计、施工与验收规程,DB11/1245-2015》中,表4.0.1-2“特殊建筑用钢结构防火涂料的理化性能”要求。钢结构防火涂料应由具备相应资质的专业施工队施工。钢结构的防火涂料必须有国家检测机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告,必须有防火监督部门核发的生产许可证和生产厂方的产品合格证。
5、防水做法
在通常混凝土住宅防水做法的基础上,特别加强钢结构构件的防水做法:
位于外墙的钢柱钢梁外侧包加气板和外保温层,确保外围护结构的防水性能。外凸钢柱顶封钢板后,做混凝土压顶,并做屋顶防水做法。加强钢结构保温、防热桥设计,外墙钢柱钢梁均做外保温层,避免钢结构构件出现结露,造成锈蚀。
卫生间采用同层排水做法时,降板区域应设置在钢梁钢柱范围外,避免漏水时浸泡钢结构构件。
地下室钢柱,根部现浇100mm厚混凝土保护墙,刷防水涂料,确保地下室积水时,钢柱不会被浸泡。地下室设大容量集水坑及自动排水设施,地下室漏水时,能够及时排走积水。地下室消防电梯集水坑内钢柱,通高包100mm厚C20防水混凝土,内配钢筋,外侧刷防水涂料,顶面接缝以耐腐蚀型密封胶封堵。
6、保温做法
加强钢结构构件的保温做法。外墙钢柱外保温做法:外包150mm厚加气混凝土板,粘锚80mm厚膨胀聚苯板;外墙钢梁外保温做法:H型钢梁腹板外侧固定80mm厚加气混凝土板,粘锚80mm厚膨胀聚苯板。传热系数≤0.45W/m2K,满足节能规范要求。 户内与公共部分相邻隔墙,钢柱保温做法:防火板上,抹25mm厚憎水膨珠保温浆料;钢梁、钢支撑保温做法:腹板两侧固定80mm厚加气混凝土板,传热系数≤1.5W/m2K,满足节能规范要求。
7、隔声做法
注重住宅隔声设计,杜绝传统钢结构住宅隔声性能差的弊端。
户型设计时,在电梯井道与住宅居室之间布置公共走廊,彻底避免电梯运行时噪声和振动干扰;钢柱做实心的钢管混凝土柱,相当于400mm厚的混凝土柱,隔声效果好;室内钢梁、钢支撑,腹板两侧填玻璃棉吸声材料,形成复合构造,增强隔声性能;隔声量>45dB,满足住宅分户墙的隔声要求。
室内住宅分户墙:双层100mm厚加气混凝土条板,中间留25-50mm厚空气层,填玻璃棉。隔声量>45dB,满足住宅分户墙的隔声要求。户内隔墙:100mm厚加气混凝土条板,隔声量>35dB,满足住宅户内隔墙的隔声要求。
8、钢结构住宅的使用维护
对钢结构住宅未来使用中的日常维护提出要求,是钢结构住宅设计的重要一环。
在施工图设计说明中,应详细注明钢结构住宅使用维护要求,明确钢结构建筑安全管理工作的主体是在使用者本身(业主或物业管理单位)。
钢结构住宅使用者和物业管理单位应制定相应的维护管理规定,检查维护工作应由专人负责,在执行中应做到以下各项:
1)行使管理职责,避免业主在装修和使用过程中,破坏钢构件及钢构件的防腐、防火、保温和隔声层
2)保持结构的环境清洁,不潮湿;结构表面无积水、无结露,积灰能定期清扫;
3)受高温影响或温度较大的结构部位,应采取有效的隔护或通风降湿措施;
4)定期檢查结构防腐涂层的完好情况,及时修补局部涂层出现破损、劣化的部位。根据使用条件与涂层劣化情况,经一定年限后进行防腐涂层的大修;
5)所有检查维修工作应有规范的记录。对大型钢结构建筑物,可选择若干典型部位进行定点、定时检查;对有遮挡不便检查的部位,可选择一定部位设检查孔或采取挂板观测的方法进行检查。
9、结语
当前我国高层钢结构住宅的技术体系尚不完备,特别是外围护结构的做法还需进一步改进完善;钢结构住宅应做到精装修交房,避免业主自行装修中,损害钢结构构件的防腐、防火等构造做法;钢结构住宅相对于混凝土结构住宅,空间分割灵活,使用效率高,但土建成本稍高,在较高标准的商品住宅中更有发展空间。
钢结构住宅是可持续发展的住宅,是未来住宅建筑的发展方向。目前高层钢结构住宅在我国刚刚起步,缺乏成熟的技术体系。下面结合实际工程,简单介绍高层钢结构住宅的做法。
1、项目概况
某住宅项目,为高层钢结构住宅,地上28层,地下1层,总建筑面积27904.88平方米,标准层一梯四户,2-3居室套型,套型建筑面积60-90平方米。
钢框架一钢支撑结构,钢管混凝土柱,楼板为钢筋桁架楼承板。外填充墙为200mm厚预制加气混凝土外墙板,粘贴外保温层;室内隔墙为100-200mm厚预制加气混凝土隔墙板。楼梯采用钢楼梯,预制混凝土踏步板。
2、户型设计特点
采用标准化、模块化、系列化的设计方法。纯南一居和南北通透二居,两种户型标准模块,组合拼接成组合体平面;在东西两端和中间局部,使用非标准模块;核心筒均为标准模块,做法统一。
标准层平面图
平面形状规整,框架连续,结构受力合理,符合抗震安全要求,有利于节约钢材。按框架柱网划分单元户型,南侧为大开间6400mm,每开间为一户,户内空间灵活划分,满足建筑全寿命周期的空间适应性。分户墙设在框架梁处,钢支撑布置在住宅公共部分或分户墙上,避免影响住宅使用。外墙框架柱均外凸,避免在室内露明,提高居室空间使用效率。
通过设计优化,减少预制构件与建筑部品的规格种类,如:厨房卫生间采用标准化设计方法,厨房模块尺寸只有一种,预制楼梯段做法简化为一种,空调百叶的规格简化为二种等。
立面设计充分发挥钢结构住宅特点,结合钢柱外凸,用不同色彩饰面形成丰富的韵律效果。各户型模块立面做法一致,减少外围护结构构件的种类。
3、防腐蚀做法
钢结构防腐做法应满足《建筑钢结构防腐蚀技术规程JGJ/T251-2011》、《钢结构防腐蚀涂装技术规程CECS 343:2013》、《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分:未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级GB/T 8923.1》等相关规范规程的要求。
做为钢结构住宅,室内装修造成钢结构构件日常的维护维修困难。因此,本项目钢结构构件采用耐久性长的防腐涂料,使用年限大于15年。希望能够延长钢结构构件维修间隔时间,方便业主使用的同时,保证钢结构住宅的安全。
钢结构构件在防腐底漆和中间涂料后,喷涂防火涂料。防腐涂料与防火涂料需做相容性试验,保证二者具有良好的相容性。钢结构采用防火板时,在防腐底漆、中间涂料和面涂料完成后,钉粘防火板。
4、防火做法
钢结构构件防火做法应满足《钢结构防火涂料GB14907-2002》、《钢结构防火涂料应用技术规范CECS24:90》、《建筑钢结构防火技术规范CECS 200:2006》、《建筑防火涂料(板)工程设计、施工与验收规程,DB11/1245-2015》、《高层民用建筑钢结构技术规程JGJ 99-98》等相关规范规程的要求。钢柱耐火极限≥3小时,钢梁耐火极限/>2小时,楼板及屋顶承重钢构件耐火极限≥1.5小时,钢楼梯耐火极限91.5小时,吊顶钢构件耐火极限≥0.25小时;
梁和柱的防火保护层厚度,宜直接采用实际构件的耐火试验数据。当构件的截面形状和尺寸与试验标准构件不同时,应按现行国家标准术规程JGJ 99-98》附录七的公式进行验算,取其较大值《钢结构防火涂料应用技术规范CECS24:90》附录三的方法,推算实际构件的防火保护层厚度,并按《高层民用建筑钢结构技术规程JGJ 99-98》确定实际构件的防火保护层厚度。
钢结构构件防火可采用纤维增强硅酸盐防火板或加气混凝土防火板,包覆钢柱、钢梁,在满足防火要求的同时方便装修,在防火板上可直接刮腻子刷涂料,达到良好装饰效果。采用防火板時,防火板应密拼,尽量减小板缝宽度,板缝应用不燃防火材料填塞密实。
采用涂料防火的钢结构构件,在室外露明时需采用适合室外环境的特殊建筑用钢结构防火涂料。该防火涂料需满足《建筑防火涂料(板)工程设计、施工与验收规程,DB11/1245-2015》中,表4.0.1-2“特殊建筑用钢结构防火涂料的理化性能”要求。钢结构防火涂料应由具备相应资质的专业施工队施工。钢结构的防火涂料必须有国家检测机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告,必须有防火监督部门核发的生产许可证和生产厂方的产品合格证。
5、防水做法
在通常混凝土住宅防水做法的基础上,特别加强钢结构构件的防水做法:
位于外墙的钢柱钢梁外侧包加气板和外保温层,确保外围护结构的防水性能。外凸钢柱顶封钢板后,做混凝土压顶,并做屋顶防水做法。加强钢结构保温、防热桥设计,外墙钢柱钢梁均做外保温层,避免钢结构构件出现结露,造成锈蚀。
卫生间采用同层排水做法时,降板区域应设置在钢梁钢柱范围外,避免漏水时浸泡钢结构构件。
地下室钢柱,根部现浇100mm厚混凝土保护墙,刷防水涂料,确保地下室积水时,钢柱不会被浸泡。地下室设大容量集水坑及自动排水设施,地下室漏水时,能够及时排走积水。地下室消防电梯集水坑内钢柱,通高包100mm厚C20防水混凝土,内配钢筋,外侧刷防水涂料,顶面接缝以耐腐蚀型密封胶封堵。
6、保温做法
加强钢结构构件的保温做法。外墙钢柱外保温做法:外包150mm厚加气混凝土板,粘锚80mm厚膨胀聚苯板;外墙钢梁外保温做法:H型钢梁腹板外侧固定80mm厚加气混凝土板,粘锚80mm厚膨胀聚苯板。传热系数≤0.45W/m2K,满足节能规范要求。 户内与公共部分相邻隔墙,钢柱保温做法:防火板上,抹25mm厚憎水膨珠保温浆料;钢梁、钢支撑保温做法:腹板两侧固定80mm厚加气混凝土板,传热系数≤1.5W/m2K,满足节能规范要求。
7、隔声做法
注重住宅隔声设计,杜绝传统钢结构住宅隔声性能差的弊端。
户型设计时,在电梯井道与住宅居室之间布置公共走廊,彻底避免电梯运行时噪声和振动干扰;钢柱做实心的钢管混凝土柱,相当于400mm厚的混凝土柱,隔声效果好;室内钢梁、钢支撑,腹板两侧填玻璃棉吸声材料,形成复合构造,增强隔声性能;隔声量>45dB,满足住宅分户墙的隔声要求。
室内住宅分户墙:双层100mm厚加气混凝土条板,中间留25-50mm厚空气层,填玻璃棉。隔声量>45dB,满足住宅分户墙的隔声要求。户内隔墙:100mm厚加气混凝土条板,隔声量>35dB,满足住宅户内隔墙的隔声要求。
8、钢结构住宅的使用维护
对钢结构住宅未来使用中的日常维护提出要求,是钢结构住宅设计的重要一环。
在施工图设计说明中,应详细注明钢结构住宅使用维护要求,明确钢结构建筑安全管理工作的主体是在使用者本身(业主或物业管理单位)。
钢结构住宅使用者和物业管理单位应制定相应的维护管理规定,检查维护工作应由专人负责,在执行中应做到以下各项:
1)行使管理职责,避免业主在装修和使用过程中,破坏钢构件及钢构件的防腐、防火、保温和隔声层
2)保持结构的环境清洁,不潮湿;结构表面无积水、无结露,积灰能定期清扫;
3)受高温影响或温度较大的结构部位,应采取有效的隔护或通风降湿措施;
4)定期檢查结构防腐涂层的完好情况,及时修补局部涂层出现破损、劣化的部位。根据使用条件与涂层劣化情况,经一定年限后进行防腐涂层的大修;
5)所有检查维修工作应有规范的记录。对大型钢结构建筑物,可选择若干典型部位进行定点、定时检查;对有遮挡不便检查的部位,可选择一定部位设检查孔或采取挂板观测的方法进行检查。
9、结语
当前我国高层钢结构住宅的技术体系尚不完备,特别是外围护结构的做法还需进一步改进完善;钢结构住宅应做到精装修交房,避免业主自行装修中,损害钢结构构件的防腐、防火等构造做法;钢结构住宅相对于混凝土结构住宅,空间分割灵活,使用效率高,但土建成本稍高,在较高标准的商品住宅中更有发展空间。