《高层钢结构住宅技术规程》解读
2020-04-07完海鹰陈安英贾莉莉朱华张晓阳
完海鹰，陈安英，贾莉莉，朱华，张晓阳
（1合肥工业大学，安徽 合肥230009；2安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥230001；3东华工程科技股份有限公司，安徽 合肥230001）
1 编制背景
2017年《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》明确指出：“坚持标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，推动建造方式创新，大力发展装配式混凝土和钢结构建筑，在具备条件的地方倡导发展现代木结构建筑，不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例。”2018年全国住房和城乡建设工作会议提出了2019年工作总体要求和十大重点任务，深入推进建筑业供给侧结构性改革，大力发展钢结构等装配式建筑为其中一项重点工作任务。
装配式钢结构建筑特别是现代高层钢结构住宅的研究推广应用，目前仍处于加快规模应用、克服发展瓶颈、完善技术体系的发展阶段。安徽省的高层钢结构住宅建设规模在全国处于领先地位，然而在高层钢结构住宅工程建设过程中，仍存在技术标准体系不完善、现场施工缺乏验收技术标准的情况。本《规程》对高层钢结构住宅建筑设计、结构设计、构件制作、结构安装进行了系统的规定，对指导工程建设、保证工程质量具有重要的现实意义，为适应安徽省高层钢结构住宅建设发展需要，组织编写了本《规程》。
2 编制过程
本《规程》的编写工作是由合肥工业大学作为主编单位，联合安徽省住宅产业化促进中心、安徽省钢结构协会、安徽省内代表性钢结构设计施工企业共同开展规程编制工作，在《规程》编制过程中，以企业座谈、工程现场调研的形式开展了大量的调研工作。《规程》编制过程中，结合安徽省高层钢结构住宅试点工程建设经验教训总结，开展了墙板、楼板系列试验研究，开展了高层钢结构住宅施工精度控制数值分析与工程监测试点工程应用研究，在理论分析和试验研究基础上进行了条文编制，规程编制工作创新性显著，提出了关于高层钢结构住宅建设过程中的有关设计方法及验收指标。
《规程》于2018年12月9日在合肥召开了审查会，会议邀请了哈尔滨工业大学、同济大学、中国宝武钢铁集团、合肥工业大学、安徽省建筑设计研究总院股份有限公司、中建工程设计有限公司、中铁合肥建筑市政工程设计研究院、安徽建工建筑工业有限公司等单位的专家，组成了以哈尔滨工业大学范峰教授为组长的9人专家组，专家组经过逐条审议，形成了“《规程》结合近年来安徽省高层钢结构住宅的工程实践，开展了系统的试验与研究，借鉴了国内外先进的技术成果及实践经验，对设计、制作、安装、质量验收与维护等做出了具体规定，技术参数与指标合理；《规程》的实用性和可操作性强，总体上达到国内领先水平”的评价意见。
3 制定标准的原则和依据
虽然高层钢结构技术总的来说是比较成熟的，但是从“高层”-“钢结构”-“住宅”这几个方面以及“安徽省”的地方特点，综合起来还是有许多不同的具体要求和标准的。
这些不同点在其它类型的建筑中（如常见的公共建筑、工业建筑等）可能都不是问题，现有技术标准中也会采用简化的、偏于安全的方法处理，或者可以忽略其对使用功能的影响。但是如果简单的直接用于“高层钢结构住宅”中，在安全性、经济性、舒适性等方面就会有较大的出入，优越性就会受到影响，对推广应用不利。这些不同点在其它类型的建筑中（如常见的公共建筑、工业建筑等）可能都不是问题，现有技术标准中也会采用简化的、偏于安全的方法处理，或者可以忽略其对使用功能的影响。但是如果简单的直接用于“高层钢结构住宅”中，在安全性、经济性、舒适性等方面就会有较大的出入，优越性就会受到影响，对推广应用不利。我们对此类问题进行了重点研究，力求体现本规程的特点和钢结构的优越性。
规范编制过程中参考引用了国家有关标准如下：
1.《建筑结构荷载规范》（GB 50009）
2.《混凝土结构设计规范》（GB 50010）
3.《建筑抗震设计规范》（GB 50011）
4.《钢结构设计标准》（GB 50017）
5.《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50016）
6.《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068）
7.《住宅设计规范》（GB 50096）
8.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205）
9.《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223）
10.《住宅装饰装修工程施工规范》（GB 50327）
11.《民用建筑设计通则》（GB 50352）
12.《住宅建筑规范》（GB 50368）
13.《钢结构焊接规范》（GB 50661）
14.《钢结构工程施工规范》（GB 50755）
15.《住宅建筑电气设计规范》（JGJ 242）
16.《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3）
17.《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99）
18.《建筑钢结构防火技术规范》（CECS 200）
19.《钢结构防火涂料应用技术规范》（CECS 24）
20.《钢结构住宅设计规范》（CECS 261）
21.《组合楼板设计与施工规范》（CECS 273）
22.《太阳能热水系统与建筑一体化技术规程》（DB 34/1801）
23.《安徽省居住建筑节能设计标准》（DB 34/1466）
24.《钢管混凝土结构技术规程》（DB 34/T 1262）
25.《钢结构建筑使用维护技术规程》（DB34/T 1660）
26《装配式钢结构建筑技术标准》（GBT 51232）
27《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1）
本规程从结构体系、建筑设计上与有关国家规范相协调，根据安徽省工程应用实践经验，在国家规范基础上，提出了安徽省的高层钢结构住宅验收相关指标，从而为工程验收提供了依据，对高层钢结构住宅的设计、制作、安装及验收具有针对性和可操作性；对国标及行业标准缺乏的部分进行细化补充。
4 标准主要内容
本规程适用于设防烈度8度及以下、10层及或高度27m及以上的钢结构住宅；高层钢结构住宅设计应符合标准化、模数化、多样化及通用化的原则。
本标准的章节由：总则；术语和符号；建筑设计；室内全装修及设备集成设计；结构设计；钢构件制作与检验；结构安装组成。
5 标准部分条文解读
5.1 《高层钢结构住宅技术规程》3.1.2
高层钢结构住宅设计应在模数协调基础上采用模块化、标准化集成设计，将结构系统、外围护系统、设备与管线系统和内装系统进行协同设计。
解读：此条规定是将高层钢结构住宅视为装配式建筑，采用建筑体系化的设计方法。为了提高建筑各系统之间的协同性能，将建筑系统、结构系统、外围护系统、设备与管线系统和内装系统进行一体化的集成设计。此条规定为装配式建筑最新的设计理念，现有钢结构住宅相关设计规范中未明确规定。
5.2 《高层钢结构住宅技术规程》3.1.7
建筑设计应有技术深化设计阶段，其深化设计图纸应包括以下内容：
①满足生产加工和施工安装的要求；
②外围护系统部品的选材、排板及预留预埋；
③安装设备及住户家用设施在楼板、内墙等构件中的预留预埋；
④内装修系统及部品安装节点。
解读：钢结构住宅的设计除常规各专业的施工图纸外，还应包括主体部（构）件、外围护系统部（构）件和内装修部品的二次深化图和详图部分。其图纸应整体反映主体部（构）件、外围护系统部（构）件和内装修部品的规格、类型、加工尺寸、连接形式和设备及管线种类与定位尺寸，设计应满足部品件的生产安装要求。同时，为避免钢结构构件在使用过程中受钻孔、冲击等不良影响，对楼板、屋面板和墙体应合理设计预埋件，应有预埋件布置图，同时提供相应的预埋件图册供住户使用。宜根据《装配式建筑评价标准》（GB/T51129），推行全装修住宅设计。
5.3 《高层钢结构住宅技术规程》3.3.2
建筑的开间与进深、门窗洞口宽度等宜采用水平扩大模数数列2nM、3nM；层高和门窗洞口高度等宜采用竖向扩大模数数列nM；梁、柱、墙、板等部件的截面尺寸宜采用竖向扩大模数数列nM。
解读：模数分为基本模数和导出模数。基本模数的数值为100mm（1M等于100mm），导出模数分为扩大模数和分模数。
①扩大模数基数为2M、3M、6M、9M、12M……；
②分模数基数为M/10、M/5、M/2。
整个建筑物和建筑物的一部分以及建筑部件的模数化尺寸，宜采用合适的模数数列，模数数列应根据功能性和经济性原则来确定。
5.4 《高层钢结构住宅技术规程》3.5.7
当采用外墙板类构造时，外墙板的设计规格宜符合模数协调和标准化要求，满足建筑立面效果、制作工艺、运输及施工安装的条件，且符合下列要求：
①外墙宜选用复合保温墙板，外墙保温材料应整体外包钢结构的构件；当外墙局部存在冷桥时，应采取保温隔热加强措施；
②外墙板接缝宽度及接缝材料及构造应满足防排水、防渗、抗裂、耐久等要求；接缝材料应与外墙板具有相容性；外墙板在正常使用状况下，接缝处的弹性密封材料不应破坏；
③外门窗应采用标准带用批水板的标准化系列产品，且应与墙体可靠连接，门窗洞口与外门窗框接缝处的气密性能、水密性能和保温性能不应低于外门窗的相关性能；
④位于防潮层下的墙体不应采用轻质墙体；
⑤位于卫生间和厨房等有防水要求砌体外墙、内嵌式外墙板及水平构件与外墙的交接处，应采取有效的防潮、防水构造措施，且防护高度不小于300mm。
解读：外墙是住宅维护结构中重要的组成部分，宜采用各类复合保温墙板，更好的满足产业化、标准化的相关要求。蒸压轻质加气混凝土板外墙、薄板钢骨-砌筑复合墙、薄板钢骨现场复合轻质外墙、钢筋混凝土幕墙板现场复合外保温外墙、钢丝网混凝土预制保温夹芯板外墙、预制混凝土网架夹芯幕墙板等是在国内外应用较多的几种装配化程度较高的外墙，除自身能够满足基本功能外，与钢框架的构造关系也比较合理。此条规定是在国内外大量的调研和安徽省高层钢结构住宅实践基础上提出的相关规定，具有显著的安徽特色。
5.5 《高层钢结构住宅技术规程》5.3.2
高层钢结构住宅的风荷载除应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定计算外，尚应符合下列规定：
①风荷载基本风压应按重现期50年确定，对高度不超过60m的高层钢结构承载力设计时按基本风压的1.05倍取用，高度超过60m时按基本风压的1.1倍取用。
②体型复杂、高度较大时，可以通过风洞实验确定体型系数。
③对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高层钢结构住宅，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。
对横风向风振作用效应或扭转风振作用效应明显的高层钢结构住宅，应考虑横风向风振或扭转风振的影响。
风振的影响和计算应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定执行。
④验算室外构件和整体式墙板及其连接时，风吸力区局部体型系数应符合相关标准的规定。
⑤相互间距较近的多栋高层钢结构住宅宜考虑风力相互干扰的群体效应。
解读：《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3）规定，对风荷载比较敏感的高层建筑，即在一般情况下建筑高度超过60m时，承载力设计时的风荷载计算按基本风压的1.1倍采用；对于建筑高度不超过60m的高层建筑，风荷载是否提高，可根据实际情况确定。《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99）规定风荷载计算按基本风压的1.1倍采用，有特殊要求的高层建筑按1.2倍采用。《建筑结构荷载规范》（GB 50009）规定，对风荷载比较敏感的高层建筑、高耸结构以及钢木结构，基本风压的取值应适当提高，并应符合有关结构设计规范的规定，并说明了可由各设计规范根据结构的自身特点作出规定，没有规定的可以考虑适当提高其重现期来确定基本风压。高层钢结构住宅属于对风荷载敏感的建筑，基本风压的取值应适当提高，当建筑高度不超过60m时按基本风压的1.05倍取值，相当于按70年重现期的风压计算值。
住宅小区的高层住宅建筑往往是多栋集中布置，相互间距较近，计算主体结构的风荷载效应时，应考虑风力的相互干扰群体效应。《建筑结构荷载规范》（GB 50009）规定可以将单栋建筑的体型系数乘以1.0～1.2的相互干扰系数，复杂情况宜通过风洞试验或参考类似条件的风洞试验资料确定。
5.6 《高层钢结构住宅技术规程》5.4.1
高层钢结构住宅应根据建筑高度、平面布置、地质条件和抗震要求等因素，采用框架、框架-中心支撑、框架-偏心支撑、框架-屈曲约束支撑、框架-延性墙板、钢框架-钢筋混凝土核心筒和钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒等结构体系。
当有可靠依据，并通过相关论证，也可采用其他结构体系，包括新型构件和节点。
解读：根据钢结构住宅技术特点、研究课题成果和试点工程，规定了适用于高层钢结构住宅的结构体系类型。所列结构体系能够较好体现钢结构的特点和优势，混合结构中的钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构在受力特点、节点构造、施工工艺等方面与钢结构很接近，故列入钢结构住宅的适用结构体系；而混合结构中的型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，因其构件中的混凝土比重较大、型钢柱施工工艺基本与混凝土结构相同，故不划入钢结构住宅的适用结构体系；钢框筒-钢筋混凝土核心筒结构基本上不会用于住宅建筑，也没有列入本规程。
在高层钢结构住宅的适用结构体系中，框架梁可采用型钢梁或组合梁；框架柱可采用型钢柱，也可以采用钢管混凝土柱；支撑可采用中心支撑、偏心支撑或屈曲约束支撑；剪力墙可采用钢板剪力墙或延性墙板；核心筒可采用钢筋混凝土核心筒等。
5.7 《高层钢结构住宅技术规程》5.9.1
外墙板可采用内嵌式、外挂式、嵌挂结合式等形式与主体结构连接，并宜分层悬挂或承托。外墙板可采用预制外挂墙板系统、轻型条板外墙系统。内墙板可采用轻质条板或轻质混凝土整间板。
解读：此条规定呼应本规程3.5.7条相关规定，从结构设计角度给出外墙板与钢结构主体结构的连接构造规定，规定的提出有本规程编制单位试验研究结果作为支撑，并有试点工程经验作为印证，具有技术先进性。
5.8 《高层钢结构住宅技术规程》5.9.16
预制混凝土外挂墙板上下边缘应进行封边处理，封边材料宜采用与内外叶墙板混凝土同强度等级的混凝土。封边混凝土宽度不应小于30mm。
解读：此条文是对高层钢结构住宅采用的预制混凝土外挂墙板边缘构造处理进行规定，目的是避免构件在运输、吊装环节中产生边缘破损，并提高外墙板在风荷载作用、雨水侵蚀下的可靠性；本条文规定对保证预制混凝土外挂墙板在高层钢结构中的安全应用具有一定意义。
钢构件分类表 表1
5.9 《高层钢结构住宅技术规程》
6.4.6 钢构件分类应按表1的规定划分。
解读：此条文是在安徽省地方规程《钢结构维护技术规程》基础上，结合高层钢结构住宅建筑构件布置特点提出的，与既有安徽省相关技术标准协调统一，条文的制定具有安徽特色。
5.10 《高层钢结构住宅技术规程》7.8.7
高层钢结构住宅主体结构分部验收，应符合下列规定：
①主体结构分部应按表2进行子分部、分项工程验收。
钢结构住宅建筑主体结构分部子分部、分项工程划分 表2
②分项工程可由一个或若干个检验批组成，且宜分层或分段验收。
③子分部工程验收在主体结构工程验收前按实体和分项验收。
解读：目前相关国标、行业标准都没有直接针对高层钢结构住宅的验收条文，本条规定具有技术先进性。
5.11 《高层钢结构住宅技术规程》7.8.8
高层钢结构住宅主体结构检验批验收应符合下列规定：
第6条规定，通过螺栓或焊接方式与钢主梁点式连接外挂墙板相应钢连接节点处钢梁垂直方向定位偏差、水平方向定位偏差和侧向弯曲矢高允许偏差应符合本规范表3的有关规定。
检查数量:全数检查。
检验方法:用吊线、拉线、经纬仪和钢尺现场实测。
外挂墙板钢主梁连接节点处定位允许偏差 表3
解读：预制内、外墙板的尺寸偏差过大时，将会严重影响安装质量和建筑的外立面效果，对于外墙板还会影响到墙板接缝的宽度，不利于接缝防水施工的质量控制，此类影响到外墙板使用功能的尺寸偏差应被认定为严重缺陷。
预制外挂墙板上用于与主体结构连接的预埋件尺寸偏差过大时，将影响到墙板的安装与连接，同样应被认定为严重缺陷。
本条第6款的规定是对对应外挂墙板安装位置的高层钢结构住宅主体结构钢主梁预留挂件节点允许偏差进行规定，是在本规程编制单位相关试验研究基础上提出的，填补国内技术空白，具有技术先进性。
5.12 《高层钢结构住宅技术规程》7.8.10
高层钢结构住宅围护系统的施工质量应按一个分项工程验收，检验批验收应符合下列规定。
第5条规定，外墙挂板与主体结构连接时，连接节点中心线控制允许偏差及检验方法应符合表4的规定。
外挂墙板连接钢节点安装允许偏差 表4
检查数量：全数检查。
检验方法：直尺量测。
解读：外挂墙板构件安装完成后尺寸偏差应符合表中要求，安装过程中，宜采取相应措施从严控制，方可保证完成后的尺寸偏差要求。
本条第5款的规定是对外挂墙板现场安装后的对应挂件节点位置的允许偏差进行规定，是在本规程编制单位相关试验研究基础上提出的，填补国内技术空白，具有技术先进性。
6 结语
《规程》结合近年来安徽省高层钢结构住宅的工程实践，开展了系统的试验与研究，借鉴了国内外先进的技术成果及实践经验，对设计、制作、安装、质量验收与维护等做出了具体规定。对《规程》中涉及到的有关具有安徽特色的条文进行了编制思路解读，期望为《规程》的具体实施提供帮助。
