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箱板钢结构装配式建筑技术标准(T/CE2021)稿108页

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箱板钢结构装配式建筑技术标准(T/CE2021)稿108页

资料简介

箱板钢结构装配式建筑是一种新型建筑体系,与其他现有的装配式建筑不同,其原型借鉴了船舶的上层建筑。箱板钢结构采用带肋钢板作为基本的结构构件,形成整体受力的箱式结构系统,可承受竖向和水平荷载作用,具有优越的抗震性能,并能提供较大跨度(最大约12m)的无柱无墙结构空间。箱板钢结构整体性好,可以出挑较大的构件,支持丰富的建筑造型。箱板钢结构装配式建筑的建造方式,与船舶制造类似,采用分片分段的方式,将钢构件与附着的建筑防火、保温、隔声、防水等构造、部分管线及支架,按照相似性原理,在工厂内进行高效率集成制造,制成组件或模块;在施工现场将组件、模块和部品部(构)件进行整体装配。这种新型建造方式,将工厂生产与现场建造紧密结合,能够极大提高建筑的质量和生产效率,具有良好的经济效益和社会效益。箱板钢结构装配式建筑具有自重轻、抗震性好、跨度大、空间使用效率高、材料可回收利用的特点,是一种可全部实现一体化集成设计、工厂化制造、装配化安装的装配式建筑。76术语2.0.2箱板钢结构借鉴大型船舶上层建筑的结构形式,采用钢板和L型、T型等加劲肋共同组成的受力构件,围合而成箱型钢结构体系,共同承受竖向和水平荷载,是一种新型装配式钢结构体系,区别于传统的框架、框剪或钢板剪力墙结构体系,可采用模块化的方式实施建造。0.7外围壁墙组件构造示意见图1。(a)内侧视图(b)外侧视图图1外围壁墙组件构造剖视图1-外围壁墙板;2-L型加劲肋;3-防火构造;4-管线;5-内保温隔声构造;6-横龙骨;7-外保温构造(兼作或另加防火层);8-防水构造;9-外饰面板;10-连接件;11-幕墙横龙骨;12-内饰面板2.0.8内围壁墙组件构造示意见图2。77(a)侧视图-1(b)侧视图-2图2内围壁墙组件构造剖视图1-内围壁墙板;2-L型加劲肋;3-防火构造;4-管线;5-保温隔声防火构造;6-横龙骨;7-饰面板2.0.9加劲楼板组件构造示意见图3。图3加劲楼板组件剖切面示意图1-钢板;2-T型加劲肋;3-L型加劲肋;4-防火构造;5-隔声构造;6-设备及管线;7-架空地面模块;8-吊顶饰面;9-龙骨78基本规定3.0.1箱板钢结构装配式建筑具有高度的工业化建筑特征,涉及专业多,协同要求高。实行建筑师负责制,由建筑师及其设计团队负责,可以对全专业全过程的设计技术问题进行统筹,有效解决专业矛盾,协调前后环节之间的冲突和遗漏。建筑协同设计,要对建筑、结构、给排水、暖通空调、电气、智能化、室内、经济等专业进行协调,制定协调的工作进度,协调专业之间的技术要求,进行全专业的协同设计;同时,根据项目建设计划,对建造全过程中的技术问题进行统筹,根据建筑设计、工厂制造、装配施工、质量验收和使用维护各阶段的要求,统筹考虑材料性能、加工工艺、运输限制、吊装能力和安装工艺等各方面要求,进行协同设计。协同设计对保障建筑质量、提高全程生产效率、减少不必要的管理成本,具有重要作用。3.0.4管线与主体结构分离,有利于施工安装,也有利于后期的运营维护。其中,竖向主干管线可以集中布置于管井中,并可通过一体化集成设计形成组合管线。水平管线可以覆设在吊顶上方、架空地面下部、装配式内隔墙的空腔内。一般情况下,不提倡管线埋设在楼地面湿法作业的垫层内,或安装在条板隔墙的开槽内。在不影响结构受力的前提下,为减少对建筑竖向空间的占用,管线可以穿加劲肋,但预留孔洞的位置及尺寸要与结构协调好,预留孔洞在施工图深化设计中体现,并在工厂加工完成。当设备管道穿越有防火要求的围壁墙板及加劲楼板时,应对钢构件上的预留孔洞空隙处采用不燃柔性材料封堵。3.0.5船舶工业普遍采用集成制造的技术,将结构构件、装修和管线进行分段制造、整体组装。这种方式在质量、效率和成本方面具有很大的优势。箱板钢结构的围壁墙板和加劲楼板也可以与装饰、保温、防火、防水、隔声等构造层在工厂进行一体化集成制造,将原来需要在施工现场进行安装和装修的部分工作转移到工厂内进行,可以大大提高质量和效率。一些设备和管线可以根据设计进行组合,进行集成设计、成组生产;部分电气和水暖管线、一些较大的设备和管线的支架可以与围壁墙板、加劲楼板结合,做为组件的一部分在工厂进行一体化生产,现场进行快速连接。箱板钢结构的构件主要是平面化的二维构件,适合采用数字化的方式进行工厂流水化制造。3.0.6通过建立通用建筑部(构)件库,可以打通建筑设计和工厂生产两个环节,有利于提高效率。大多数围壁墙板、加劲楼板应从通用部(构)件库中选择,特殊的构件可以进行定制,有利于提升标准化程度、降低成本。793.0.7由于围壁墙板和加劲楼板是片状的钢构件,其面刚度比较小,在运输过程中易产生较大的变形,不仅不利于施工安装,也使得集成在围壁墙板和加劲楼板上的装饰、保温、防火、防水、隔声、隔振等构造层容易开裂或脱落。因此,集成制造的组件或构件在生产运输过程中应采用专用工装卡具,并对组件做好保护,防止变形超过设计要求,造成损坏。3.0.9箱板钢结构围合空间的各个面均由钢材组成,钢材在防水、防腐等方面比其他建筑材料更易受装修方式的影响。湿法作业对钢结构易造成不利影响,隐患难以发现。采用干式构造的装配式装修对防水、防腐构造层的影响最小,能够提高建筑的安全性和耐久性,能够显著提高建造质量和效率,并在维修改造时更加方便。3.0.12箱板钢结构建筑的建造需要在工厂内完成部品部构件的制造,并在现场完成施工建造,整个建造活动需要在工厂和现场两个场所内完成,因此验收活动也需要分成工厂质量检验和现场质量验收两部分。箱板钢结构建筑的验收以现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300为基础,重新划分验收工作的界面,把部分移到工厂内完成的作业划至工厂质量检验与验收中,在工厂内完成质量检验和验收的工作不需要在现场重复验收。3.0.14钢结构建筑建成之后,对防火和防腐构造进行全面更换比较困难,特别是住宅建筑,由于产权分散,并受限于物业管理实际情况,很难对防火和防腐构造进行大范围全面检修和更新。同时,防火和防腐材料大多为人工合成材料,材料和构造的耐久性难以实现与结构同寿命。因此,设置必要的观察窗口,监控结构主体、防火和防腐构造的老化情况是十分必要的。在建设过程中应按设计要求预留检查检测口,管理单位应制定全生命期的运维检查计划,定期进行观察和检测。80材料和性能材料和部品4.1.2箱板钢结构装配式建筑借鉴了船舶的上层建筑,钢板和型材是主体结构的主要材料。箱板钢结构大部分构件采用的钢板厚度为6~8mm,型材可以选用角钢、槽钢、T型钢或矩形钢管。箱板钢结构所用钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率等力学性能和冷弯试验需要满足设计的要求,并符合现行国家相关标准的规定。现场拼装焊接焊条或自动焊焊丝和焊剂的性能应与钢材性能相匹配,其熔敷金属的力学性能不应低于母材的性能。其他部品部件采用工厂内焊接加工,焊接质量应符合现行国家标准要求。如何做好钢结构的防腐是个重要的问题,除了预留腐蚀裕量之外,采用防腐涂装是钢结构防腐的通用做法。但对于采用钢结构的住宅建筑,由于交付使用之后,很难在使用期间再次进行全面的防腐涂装,因此,为满足本标准关于防腐设计使用年限的要求,主体结构可考虑采用耐候钢,耐候钢与普通钢材相比,具有优越的耐蚀性,与防腐涂装结合,可以大幅度提高钢结构的耐腐蚀性能。应用在箱板钢结构装配式建筑中的耐候钢钢材应具有良好的强度、韧性和焊接性能,其力学性能也需要符合耐候钢产品标准的规定。4.1.3箱板钢结构装配式建筑的主体结构主要是带肋钢板,由于钢结构面积大,防火工程难度较高,因此,防火成本也比一般钢框架结构高。由于防火事关人员和财安安全,选择经济适用的防火方案非常重要。根据箱板钢结构装配式建筑研发时的试验和示范项目的实践经验,构造防火比较适用。一方面,构造防火适合在工厂进行集成制造,防火构造可在工厂生产时与结构复合,形成组件,大大减少现场安装的工作量;另一方面,采用构造防火,有利于减少现场施工的污染,也有利于保障防火安装的质量。对于一些部位,如加劲肋处,如果采用构造防火在生产和安装时比较不便,也可以采用涂料防火。箱板钢结构防火可选用的防火材料主要有无机防火条板、防火板、柔性防火材料和防火涂料。适用于箱板钢结构装配式建筑的无机防火条板主要有石膏珍珠岩条板、增强石膏空心板、蒸压加气轻质混凝土条板、泡沫混凝土条板、玻璃陶瓷等材料;防火板可采用防火石膏板、玻镁纤维板、硅酸钙板等;柔性防火材料可采用岩棉、玻璃棉、陶瓷棉等。4.1.4由于钢材隔热性能很差,所在必须在钢结构处设保温层隔断热量传递,保温层优先设置在钢结构外侧,可以最大限度减少热桥影响。根据项目的情况,也可以采用内、外保温相结合的方式。从经济性角度,保温层应优先采用兼顾防火性能的保温材料,因此保温材料的燃烧性能不应低于A级。81为防止保温材料与钢板发生电化学腐蚀反应,可以采用锚固或卡扣式连接方式固定保温材料,尽量避免水泥砂浆粘结、胶粘等方式。外保温材料的质量吸湿率不应大于1%,憎水率不应小于98%。4.1.5外保温材料要具有很好的耐水性能,同时应通过防水及疏水措施有效排出水汽,防止水汽滞留腐蚀主体结构。外保温材料的防水性能指标可参考《建筑外墙外保温用岩棉制品》GB/T25975。室内有水房间墙面防水可采用PE防水膜,有水房间的地面防水优先采用成品防水底盘,如:SMC、铝合金、玻璃钢、GRC等一体化防水底盘。4.1.6箱板钢结构装配式建筑具有实现工业化生产与建造的优势,外围壁墙可采用装饰幕墙系统,外装饰材料可采用干挂石材、金属饰面板、预制轻型混凝土挂板、人造饰面板、保温装饰一体化板材等。建筑性能4.2.8建筑是由结构、外围护、内装修和设备管线系统组成的,不同系统采用不同的材料和部品,其使用年限不同。一般来说,结构的使用年限最长,短则几十年,长则上百年;砖石外墙的使用寿命可以与建筑相同,而人造有机材料的外墙寿命则从几年到十几年不等;防水材料大多为有机材料,使用寿命一般为3-5年;设备中的管线的使用寿命与材料有较大关系,现在采用的有机管线的寿命一般不超过30年。现行的设计标准中,除结构设计规范对设计工作年限有要求,其他标准尚未对此做出明确规定。由于箱板钢结构的主要材料为钢材,对防腐、防火要求比较高。现在采用的防腐材料均为有机涂料,其耐久性达不到与钢材相同,但防腐材料需要与钢材紧密结合才能发挥作用。一旦防腐材料失效,会对结构安全造成很大的危害。同样,一部分防火涂料也是有机材料,也有老化的问题。因此,定时更新防腐和防火材料是必需的。但由于住宅类建筑难以定时进行大修和更换,因此设置观察防火和防腐材料变化的窗口,定期进行检查是可行的。同时,考虑到住宅使用过程中由于家庭结构变化、设备设施老化等原因,大约8-10年会进行重新装修;公共建筑中的办公室大约10年左右会进行重新装修;商业建筑大约5年左右会进行重新装修;所以,对内装修的材料和构造系统的设计工作年限要求达到15年,其中填充和支撑构造的设计工作年限提高到20年。在编的国家标准《住宅项目规范》对建筑不同部位的耐久性也提出了要求(表1)。82表1住宅建筑的设计工作年限类别设计工作年限(年)结构不低于50年屋面工程防水不低于20年室内防水不低于15年地下室防水不低于结构设计工作年限管线工程不低于15年公用设备不低于15年户门及外窗不低于20年外保温系统不低于25年因此,参考以上标准的规定,本标准针对箱板钢结构装配式建筑的不同系统和部位提出设计工作年限的要求。83建筑集成设计一般规定5.1.1装配式建筑是系统性工程,也是完整的建筑产品,因此,必须进行集成设计。设计时应对结构、外围护、内装、设备和管线四个系统进行一体化设计,这就要求建筑、结构、给排水、暖通空调、电气、智能化、燃气、室内、经济等全专业进行协同设计;同时,也要对生产、运输、施工的需求进行综合考虑,从而提高系统和部品的集成度,提升施工精度和装配效率。箱板钢结构装配式建筑是一种高度工业化的装配式建筑,借鉴造船业的做法,将各系统的部品部(构)件在工厂进行集成制造,减少工地现场的作业量,使整体建筑的建造更为高效。箱板钢结构装配式建筑的主要部品部(构)件包括围壁墙组件、加劲楼板组件和组合管线等,这些部品部(构)件不是单一功能或单一系统,而集成了不同系统的复合功能模块,因此,工厂生产的作用更为重要,集成制造的集约化程度更高,因此,分专业、分系统、分功能的设计方法也必须进行调整,以适应这种高度集约的新型工业化建造方式。标准化设计是工业化生产的基本要求,模块化设计是实现箱板钢结构装配式建筑全程高效生产建造的基本方法。5.1.2建筑全生命期一般分为前期立项、规划设计、加工制造、施工安装、运营维护等阶段。在设计阶段应考虑使用运维的要求,通过大空间的结构布置方式,满足使用功能灵活可变的可能。一般情况下,箱板钢结构的跨度可以达到12米,对住宅建筑而言,这样的结构布置可以实现套内没有竖向结构构件,为居住功能空间的灵活布置创造条件。另外在设计中,采用管线与结构或垫层分离的方式,可以使建筑使用过程中进行功能空间的调整变得十分方便,也易于管线的维修和更换。5.1.3《建筑工程设计文件编制深度规定》将建筑设计的阶段分为方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段。由于装配式建筑的工业化生产的要求,在装配式建筑的设计流程中增加了技术策划和深化设计两个阶段。技术策划是在建筑设计前期,对建筑的功能、技术和成本等各方面进行全面统筹安排的阶段。技术策划阶段,应结合当地的政策法规、用地条件、项目定位进行统筹规划。技术策划的内容应包括设计策划、部品部(构)件生产与运输策划、施工安装策划和经济成本策划。深化设计阶段是在施工图设计成果的基础上,为部(构)件的工厂加工提供指导成果的必要阶段。深化设计要在各专业施工图基础上,综合考虑建筑、设备、电气、装修等各专业的要求,并结合生产、运输、安装等各环节84的要求,进行构件、组件加工图、装配图、安装图设计,并编制生产、运输和安装方案。5.1.4目前在船舶领域,在满足运输吊装基础上,分段划分正朝“大尺寸、多层高”的方向发展。箱板钢结构装配式建筑体系来源于船舶上层建筑,设计理论依托于带肋的板壳理论,充分发挥了钢材的受力优势。施工图设计需在综合考虑结构稳定性、生产、运输和施工条件基础上,进行分片分段划分设计,分段高度可按照层高划分,也可以跨层进行纵向划分,当长度较大时,可在横向划分为若干段。5.1.5深化设计是介于施工图设计与生产加工之间的一个重要设计阶段,是工厂进行生产设计依据。此阶段的设计主要内容包括:1、钢结构分片分段划分与构件设计;2、组件中的钢构件与附着的内外装修填充层(防腐、防火、保温、隔音、防水)等构造层的连接设计;3、钢构件与管线组合的集成设计;4、预留孔洞、预设管线与连接件的型号与定位等;5、组件之间的连接构造、管线的连接构造、内外饰面设计选型与连接构造;6、各专业的设备与管线、组合管线的设计、连接与配件;7、内装修部品部(构)件的深化设计;8、门窗、阳台、空调板与支架等构配件的深化设计;9、其他相关(如工艺、性能、型号等)要求;10、运输和安装过程中的固定、保护、定位、焊接装置等;11、便于维护检修等的构造和措施等。深化设计时要全面考虑组件生产、运输、吊装需要的安全、质量与成品保护等措施,同时应充分考虑防火、防水、保温、隔音、防腐等功能要求。深化设计时需要全专业进行协同设计。深化设计时采用数字化技术进行设计,建立设计与生产之间的协作与联动,将深化设计成果顺利转入制造环节,可以大大提高质量与效率。5.1.6装配式装修是工业化生产方式,具有高效、高质、成本可控的优势,特别适合于钢结构建筑。箱板钢结构装配式建筑采用装配式装修建造方法,能够减轻结构荷载,减少施工过程中对结构的损坏,提升装修质量,并大大提高施工安装速度。装配式装修的部品部(构)件主要是在工厂进行生产的,为提高效效,降低成本,减少后期维护维修的困难,部品部(构)件应尽可能标准化、通用化。装配式装修应遵循集成化、通用化、一体化的原则:1集成化原则:部品体系宜实现以集成化为特征的成套供应及规模生产,实现内装部品、厨卫部品和设备部品等的产业化集成