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1、合肥市装配式建筑应用技术系列手册合肥市城乡建设局合肥市装配式建筑应用技术系列手册02 钢结构设计篇合肥市城乡建设局序言2016 年 9 月，国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见(国办发201671 号)中提出要坚持标准化设计、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，大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑，提高技术水平和工程质量，促进建筑产业转型升级。2017 年 3 月，住房和城乡建设部印发了“十三五”装配式建筑行动方案(建科201777 号)，进一步明确了发展装配式建筑的工作目标，强调要形成装配式建筑专业化队伍，全面提升装配式建筑质量、效益和品质，实现装配式建筑全面
2、发展。在国家大力推广装配式建筑之际，建筑业转型升级迎来了重大机遇。2019 年，我市印发合肥市人民政府办公室关于进一步推进建筑产业化发展的实施意见（合政办201922号），明确要求自 2020 年起，全市所有保障性住房、人才公寓等住宅建筑和政府投资建筑面积大于 10 万平方米的公共建筑全部应用装配式建造技术，预计到 2025 年全市新建装配式建筑总面积将到达 2000 万平方米以上。这既是我市建筑业转型升级的历史机遇，同时也带来了更大的挑战和更高的要求。为深入贯彻落实文件要求，推动我市装配式建筑绿色发展、高质量发展水平，由我局牵头组织，合肥市绿色建筑与节能管理中心、安徽富煌钢构股份有限公司以及
3、我市装配式建筑专家共同编写了合肥市装配式建筑应用技术系列手册（以下简称手册）。手册涵盖装配式混凝土结构、钢结构设计、施工、生产等环节，以及装配式轻钢农房建设和 BIM 技术应用。编写过程中，力求内容精炼、通俗易懂、图文并茂、重点突出、好用实用，便于我市装配式建筑从业人员尽快入门，更好地掌握使用。最后，由于装配式建筑发展迅速，新技术、新产品、新工艺等不断涌现，有一些行业技术标准不配套，加之编纂水平有限，书中难免有不妥和遗漏之处，请广大从业者及时反馈，以便改进。前言为规范我市装配式钢结构建筑设计，便于设计人员了解和掌握装配式建筑的基本设计流程和设计方法，推动标准化、一体化设计，促进工厂化生产、装配
4、化施工，满足相关从业人员需要，特编制了本手册。本手册的主要技术内容：一、装配式钢结构体系介绍；二、装配式钢结构建筑设计流程及特点；三、装配式钢结构经济性分析；四、装配式钢结构设计范围与深度要求；五、装配式钢结构建筑构件设计及构造要求；六、装配式钢结构建筑节点设计及构造要求。目录第一章装配式钢结构体系介绍.1一、一般规定.1二、结构体系类型.2三、最大适用高度.4四、高宽比.4五、阻尼比.5第二章装配式钢结构建筑设计流程及特点.7一、装配式钢结构建筑设计流程图.7二、装配式钢结构建筑设计特点.8第三章装配式钢结构设计范围与深度要求.9一、设计文件编制深度原则.9二、技术策划阶段.10三、规划设计
5、阶段.11四、建筑方案设计阶段.11五、技术设计阶段.12六、初步设计阶段.13七、施工图阶段.14八、构件深化阶段.17九、施工阶段.17第四章装配式钢结构经济性分析.19一、成本构成与控制.19二、用钢量指标.20第五章装配式钢结构建筑构件设计及构造要求.21一、竖向构件.21二、水平构件.22三、外墙.27四、内隔墙.28第六章装配式钢结构建筑节点设计及构造要求.29一、装配式钢结构建筑节点设计基本要求.29二、梁柱节点设计.29三、梁梁节点设计.31四、柱柱节点设计.31五、支撑与柱、梁节点设计.32六、钢柱脚节点设计.32七、外墙板与钢结构的节点设计.33八、内墙板与钢结构的节点设计
6、.34九、楼板与钢梁、钢柱的节点设计.34十、阳台的节点设计.35十一、雨棚的节点设计.36十二、楼梯的节点设计.361第一章装配式钢结构体系介绍一、一般规定1.装配式钢结构建筑是指结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部件集成的，且其中结构系统由钢部（构）件构成的建筑。2.装配式钢结构建筑的装配率不应小于 50%，其计算方法应依据合肥市装配式建筑装配率计算方法（试行）进行计算。3.装配式钢结构建筑设计首先是应能体现钢结构特点及要求的建筑设计，其他专业设计应配合建筑设计并能满足可装配的要求。4.抗震设计的装配式钢结构建筑的结构体系应符合下列规定：（1）结构体系应具有合
7、理的传力途径和明确的计算简图；（2）应具有必要的抗震承载能力、足够的刚度、良好的变形能力和消耗地震能量的能力；（3）应避免因部分结构或构件失效而导致整个结构丧失承受地震作用和重力荷载的能力；（4）对可能出现的薄弱部位，应采取有效的加强措施。5.装配式钢结构建筑的结构体系尚宜符合下列规定：（1）结构的竖向和水平布置宜使结构具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变或结构扭转效应而形成薄弱部位。（2）抗震设计时宜具有多道防线。6.装配式钢结构建筑中的钢构件应多用标准件，螺栓连接，减少现场焊接工作。7.装配式钢结构建筑应统筹考虑全专业，多专业协同。8.装配式钢结构建筑应选择合适的“三板”（墙板、楼板
8、、屋面板）体系，楼板等应满足舒适度要求。2二、结构体系类型装配式钢结构建筑应根据建筑高度、平面布置、地质条件和抗震要求等因素，采用钢框架、钢框架-中心支撑、钢框架-偏心支撑、钢框架-屈曲约束支撑、钢框架-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，如图 1.1 所示。（a）钢框架-立面计算简图（b）钢框架-中心支撑立面图（c）钢框架-偏心支撑立面图（d）钢框架-钢筋混凝土核心筒平面图3（e）钢框架-延性墙板平面图（f）钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒平面图图 1.1 各种结构体系示意图4三、最大适用高度装配式钢结构建筑适用的最大高度应符合下表 1.1 的规定
9、。四、高宽比抗震设防的装配式钢结构建筑的高宽比不宜超过下表 1.2 的规定。表 1.1 装配式钢结构建筑适用的最大高度（m）结构体系抗震设防烈度7 度钢框架结构110钢框架-中心支撑结构220钢框架-偏心支撑结构钢框架-屈曲约束支撑结构钢框架-延性墙板结构240钢框架-钢筋混凝土核心筒结构200钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构220注：1.表中适用高度系指规则结构的高度，为从室外地坪到主要屋面板板顶的高度（不包括面积小于标准层 1/4 面积、突出高度不超过 1 层或 4.5m 的局部屋面部分）；2.平面和竖向均不规则的结构，最大高度应适当降低；3.当核心筒偏置、外围框架不封闭连续时，钢框架
10、-钢筋混凝土筒体结构、钢管混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构最大适用高度应适当降低；4.设计最大高度超过表中限值要经过专项论证。5五、阻尼比装配式钢结构建筑的结构阻尼比应按下列规定确定：1.地震作用下结构阻尼比应符合下表 1.3 的规定。表 1.3 装配式钢结构地震作用下结构阻尼比结构体系建筑高度 H（m）阻尼比地震作用多遇地震 罕遇地震表 1.2 装配式钢结构适用的最大高宽比结构体系7 度设防钢框架结构钢框架-中心支撑结构钢框架-偏心支撑结构钢框架-屈曲约束支撑结构钢框架-延性墙板结构6.5钢框架-钢筋混凝土核心筒结构钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构7注：塔形建筑的底部有大底盘时，高宽比可按
11、大底盘以上计算。图 1.2 高宽比示意图6钢框架结构钢框架-中心支撑结构钢框架-偏心支撑结构钢框架-屈曲约束支撑结构钢框架-延性墙板结构H500.040.0550H2000.03H2000.02钢框架-钢筋混凝土核心筒结构钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构H0.0400.0450.05注：1.当偏心支撑钢框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的 50%时，其阻尼比可比表中数值增加 0.005；2.当钢框架-钢筋混凝土核心筒结构、钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构主要构件中钢构件比重较大时，多遇地震下结构阻尼比取 0.040；当钢构件布置比重较少时取 0.045；3.风振影响下的结
12、构阻尼比应符合建筑结构荷载规范 GB50009 的规定。7第二章装配式钢结构建筑设计流程及特点一、装配式钢结构建筑设计流程图技术策划规划设计建筑方案设计技术设计初步设计施工图设计深化设计8二、装配式钢结构建筑设计特点1.装配式钢结构建筑不同于普通的钢结构建筑，在设计时应做装配式钢结构建筑方案策划，统筹整个项目设计。2.装配式钢结构建筑的建筑设计应体现装配式的建筑，应设计有装配的内容，综合考虑各专业的协调。3.装配式钢结构建筑的设计着重在于三板设计，着重考虑三板的连接设计，应有连接节点详图，如下图 2.1 所示。图 2.1 钢结构外挂墙板及连接图4.装配式钢结构建筑的设备设计应考虑管线的走向，竖
13、向管线应集中走竖向管井，水平管线宜由竖向管井处至水平应摆放的位置。5.装配式钢结构建筑的节点连接设计应简单、适用、可靠，便于安装。节点应防裂、防渗、防水、防火、隔声、隔热，满足房屋的使用功能。6.装配式钢结构建筑的设计除施工图设计外，应着重完成各分部分项的深化设计。9第三章装配式钢结构设计范围与深度要求一、设计文件编制深度原则各阶段设计文件编制深度应按以下原则进行：1.方案设计文件,应满足编制初步设计文件的需要,应满足方案审批或报批的需要；2.初步设计文件，应满足编制施工图设计文件的需要，应满足初步设计审批的需要；3.施工图设计文件，应满足设备材料采购、非标准设备制作和施工的需要；4.构件深化
14、文件，应满足构件的生产、运输、安装的需要。10二、技术策划阶段预制构件生产策划装配式钢结构建筑技术策划文件经济性评估技术配置表技术策划报告运输方案构件制作构件厂选择经济性评估项目效率装配式结构技术要点项目质量项目成本项目规模装配式结构技术选用设备管线集成建筑内装系统建筑围护系统建筑结构体系标准化设计要求技术策划依据和要求11三、规划设计阶段投资估算项目规模规划报告规划依据规划要求其他四、建筑方案设计阶段建筑方案设计文件设计说明书总平面图及相关建筑设计图纸设计委托或设计合同中规定的透视图、鸟瞰图、模型等12五、技术设计阶段技术设计文件结构体系的优化设计外墙板的节能设计三板的选型设计外墙板的连接设
15、计楼板与钢梁的连接设计阳台、雨蓬、楼梯、飘窗等部件设计13六、初步设计阶段初步设计文件设计说明书相关专业的设计图工程概算书相关专业计算书装配式建筑专项说明设计总说明各专业设计说明主要设备或材料表14七、施工图阶段1.装配钢结构建筑的设计说明及图纸应有装配式建筑专项设计内容。2.建筑专业（1）建筑设计说明。按装配式建筑要求建设时，应有装配式建筑设计说明。1）装配式建筑设计概况及设计依据；2）建筑专业相关的装配式建筑技术选项内容，拟采用的技术措施，如标准化设计要点、预制部位及预制率计算等技术应用说明；3）一体化装修设计的范围及技术内容；4）装配式建筑特有的建筑节能设计内容。（2)平面图。装配式建筑
16、应在平面中用不同图例注明预制构件（如预制夹心外墙、预制墙体、预制楼梯、叠合阳台等）位置，并标注构件截面尺寸及其与轴线关系尺寸；预制构件大样图，为了控制尺寸及一体化装修相关的预埋点位，如下图 3.1 所示。图 3.1 平面图示意15（3）立面图。立面外轮廓及主要结构和建筑构造部件的位置，如女儿墙顶、檐口、柱、变形缝、室外楼梯和垂直爬梯、室外空调机搁板、外遮阳构件、阳台、栏杆、台阶、坡道、花台、雨篷、烟囱、勒脚、门窗（消防救援窗）、幕墙、洞口、门头、雨水管，以及其他装饰构件、线脚和粉刷分格线等，当为预制构件或成品部件时，按照建筑制图标准规定的不同图例示意。装配式建筑立面应反映出预制构件的分块拼缝，包括拼缝分布位置及宽度等，如下图 3.2 所示。30001500550155090055015509005501550900550155090055015509005501550900550155090055015509005501550900550155090055015509005501550900550155090055015509005501550900550155090055015509