“板架合一”承重围护一体化装配式钢结构建筑体系应用技术规程

目次1总则 872术语 883基本规定 894材料 905设计 915.1一般规定 915.2建筑性能要求 925.4协同设计与BIM技术应用 935.5建筑设计 935.6结构设计 945.7“板架合一”部件设计 955.8设备与管线系统设计 965.9内装系统设计 976生产制作与运输 977施工与安装 987.1一般规定 988验收 99附录A一体化预制墙板 100附录B一体化预制楼（屋）面板 100

1总则1.0.1“板架合一”体系建筑体系将钢结构受力框架与围护结构复合在一起，形成外墙板、内墙板、楼（屋）面板、楼梯板等构件，本体系集建筑、结构、装饰、保温、机电管线于一体，高度集成，构件工厂化、智能化流水线生产，在施工现场整体吊装，能够实现百分之百装配，减少了构件的种类和数量，减少施工现场工作量，现场装配速度快。“板架合一”建筑体系与现有混凝土装配化技术相比，尽最大程度减少了混凝土的应用，实现了低碳、环保、节能的目标。“板架合一”体系建筑体系承载采用钢结构，围护填充材料采用轻质泡沫混凝土，与传统钢结构装配式建筑技术相比，集成化程度高，建筑成本低，“板架合一”体系建筑体系是一种装配式建筑新体系，为了使设计、施工、验收等有章可循，做到安全、可靠、技术先进和经济合理，便于其推广应用，有必要制定相关技术标准，对其设计、生产、施工及验收等内容做出规定。

2术语本章主要对本规程中涉及的专用术语进行了解释，在其他标准中已有或约定俗成的术语不再解释。2.0.1该体系将建筑物分解为内含钢骨架的一体化预制墙板及一体化预制楼（屋）面板等构件，工厂预制完成后在现场安装而形成的高度集成和高装配率的钢结构装配式建筑体系，简称“板架合一”体系建筑。2.0.3墙板内轻质保温材料包括泡沫混凝土、陶粒泡沫混凝土、炉渣泡沫混凝土或其它轻骨料泡沫混凝土等。2.0.4楼（屋）面板内轻质填充材料包括泡沫混凝土、陶粒泡沫混凝土、炉渣泡沫混凝土以及其它轻骨料混凝土、轻骨料泡沫混凝土等。

3基本规定3.0.1“板架合一”体系建筑体系采用构件百分之百全装配，设计过程中应将结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统采用集成的方法进行一体化设计。具体工程设计时，可仍按常规钢结构建筑的设计方法和步骤设计，施工图设计完成后，再由“板架合一”部件生产厂家根据生产线实际情况进行深化设计，形成“板架合一”“板架合一”部件的加工详图和节点安装详图等。3.0.2“板架合一”体系建筑是常规装配式钢结构建筑的升级版，对推进建筑工业化发展将起到积极的推动作用。这种新型的建筑体系具有工厂化制造、现场装配的基本特点，目的是提高效率、保证质量。将结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统采用集成的方法进行一体化设计，是各类装配式建筑设计的统一要求，是保证建筑功能完整和结构性能优良的前提。设计标准化、部品部（构）件生产工厂化、部品部（构）件安装装配化、施工管理信息化，是各类装配式建筑设计与建造的统一要求。“板架合一”体系建筑应立足于建筑工业化，少规格、多组合，采用集成技术，便于工厂批量化生产。各部品、部（构）件通过接口进行连接，在现场进行组装，干法施工。在设计、生产、施工和运维中均采用BIM技术，可以实现全过程的信息化管理。发展住宅建筑产业现代化，实现建筑全装修，避免毛坯房交房。3.0.4设备管线预埋在墙体不小于50mm的泡沫混凝土保护层中，楼层面板中的管线预埋在泡沫混凝土中，不影响结构受力，设备管线也可预埋在外墙的内保温层中，楼面的管线也可埋在楼地面的架空层中，实现管线分离。3.0.5“板架合一”体系建筑主体结构采用钢结构，围护填充材料为泡沫混凝土，均为绿色建筑材料，其他辅助材料均宜采用绿色建材。

4材料4.1钢材与钢筋4.1.6墙面板周边以及楼（屋）面板底面泡沫混凝土表面均设有一层焊接钢丝网片，该钢丝网片设置在表层的砂浆层中，起抗裂作用，钢丝网片宜选用直径不小于2.5mm、网孔尺寸不大于50mm×50mm的冷拔低碳钢丝焊接热镀锌网片。4.3围护板材4.3.1~4.3.4一体化预制墙板及一体化预制楼（屋）面板的泡沫混凝土有自承重及保温要求，兼顾两方面提出了泡沫混凝土材料的性能要求。4.3.5根据一体化预制墙板的防火及隔声试验结果，给出了墙板的选用标准。4.5保温材料、密封材料4.5.2兼顾保温及承重要求，一体化预制墙板泡沫混凝土优先选用干密度等级A05级，干体积密度500kg/m³，导热系数0.11~0.12。4.5.3当墙板采用夹芯保温构造时，保温材料设置在一体化预制墙板内，可选用B1级有机泡沫塑料作为保温隔热材料，当采用外墙内保温时应采用A级保温隔热材料。4.5.5一体化预制墙板及楼（屋）面板连接缝的密封处理是“板架合一”体系建筑耐久性的关键，密封材料的粘结性能和耐久性应满足设计要求，并应有与所接触材料的相容性试验报告。4.7其它材料4.7.1砂浆保护层可有效提高墙板及楼板的表面硬度及防水性能，有特殊防水要求时，屋面板、楼板及墙板外层砂浆可采用防水砂浆或增设防水涂料等防水措施。外墙板及有水房间内墙板接缝两侧采用防水砂浆或增设防水涂料等防水措施，加强墙板的防水抗渗性能。4.7.2建筑屋面防水材料、外墙饰面材料与基底材料应相容，粘结应可靠，防止外墙及屋面的开裂、脱落现象的发生，满足外墙及屋面防水、防渗功能的要求。5设计5.1一般规定5.1.6山东建筑大学在国家消防及阻燃产品质量监督检验中心（山东）进行了一体化预制墙板和一体化预制楼板的耐火性能试验。对2个内部钢构件涂刷防火涂料和不涂刷防火涂料的足尺一体化预制墙板模型进行耐火性能试验，试验结果表明：50mm泡沫混凝土保护层（含砂浆层）厚度的墙板受火240min后，未刷防火涂料的墙板背火面最高温度为81.7℃，平均温度为69.4℃；涂刷防火涂料的墙板背火面最高温度为78.4℃，平均温度为56.2℃，均满足建筑一级耐火性能的要求。对2个内部钢构件涂刷防火涂料和不涂刷防火涂料的足尺一体化预制楼板模型进行耐火性能试验表明：保护层厚度为20mm，混凝土层为60mm的楼板受火240min后，未刷防火涂料的楼板，背火面最高温度为91℃，平均温度为79℃；涂刷防火涂料的楼板，背火面最高温度为78.1℃，平均温度为62.9℃。研究成果发表在《建筑钢结构进展》2022年第5期上。因此根据一体化预制墙板及楼（屋）面板抗火试验的结果，符合本条保护层厚度的墙板及楼（屋）面板内的钢结构可不刷防火涂料即可满足一级耐火时限的要求。同时，山东建筑大学也对带砂浆保护层的钢材的耐腐蚀性能进行了试验研究。以砂浆保护层为变量，设计了6组（其中一组做防腐涂料）不同砂浆保护层厚度的钢片试件，进行中性盐雾试验。试验结果表明：带有砂浆保护层的试件在1500h盐雾试验后内部钢片均未受到腐蚀，试验后的钢片称重未发生明显变化。根据锈蚀危险性与临界氯离子含量相关性的研究，在2500h盐雾环境下，带有20mm以上厚砂浆保护层的钢片的腐蚀危险性很小。对实际使用年限50年、无法进行中期维护修复的复合墙板来说，外部砂浆保护层不小于20mm时，整体结构的耐腐蚀性能也可以满足使用要求。5.2建筑性能要求5.2.2防火、防水、保温、防腐、隔声是“板架合一”体系建筑围绕钢结构主体重点解决的构造问题，各项性能均须满足现行规范的要求。“板架合一”体系建筑构件安装形成的横向缝及竖向缝均需采用岩棉等A级防火与隔声材料与B1级聚氨酯现场发泡材料组合填充，是为满足建筑物缝隙防水、防火、保温、隔声要求的构造措施。5.4协同设计与BIM技术应用“板架合一”体系建筑已实现构件全装配，为保证构件生产及现场安装的准确和效率，宜全程采用BIM技术。从开始设计，建筑、结构、设备、装修等各专业进行一体化设计，建立一体化的BIM信息化平台，保证建筑设计的完整性和系统性，实现专业与专业间的数据关联，将工程的设计一体化BIM平台共享到生产、施工安装和运营维护全过程，实现建筑全过程的动态追溯。5.5建筑设计5.5.13考虑工厂制作及运输安装的要求，本条对墙板的尺寸作出了规定，一体化预制墙板可灵活分块制作，现场拼装。当墙板高度超过3.3米后，立式运输已达运输限高极限，墙板应进行横向或竖向再分块，满足构件的运输安装要求。5.5.14给出了墙板与墙板接缝的构造，建筑墙板横向与竖向均留有20mm左右的缝隙，横向缝采用外低内高的斜向缝或企口缝，实现结构防水，竖向缝为现场安装方便，可采用直缝，横向缝和竖向缝两侧均在构件出厂前做防水处理，缝隙用弹性材料填充，完整实现两道防水，满足缝隙的防水、防火、保温、隔声等功能要求。5.5.16一体化预制楼（屋）面板的布置及分块宜根据房间尺寸以及加工、构件运输、安装等条件确定。宽度一般不宜超过3米，长度一般不宜超过8.5米。5.5.17~5.5.18本条给出了内（外）墙板与楼板的安装方法，墙板与楼板相互避开，留出弹性缝，满足墙板与楼板变形协调要求。墙板与楼板的缝隙采用防火材料密封材料填充，满足缝隙的防水、防火、保温、隔声等功能要求。5.5.23预制构件细长时，可适当加强内部骨架型号，加大加密钢丝网的规格等防裂措施。5.6结构设计5.6.4本条对结构布置作了规定，装配式钢结构房屋的支撑框架在两个方向的布置宜基本对称，支撑框架之间的楼盖长宽比不宜大于3。5.6.7一体化预制墙板采取了消除其刚度对主体结构刚度的影响，经过墙体刚度试验，给出了结构自振周期的折减系数。山东建筑大学对一体化预制墙板的抗侧刚度和抗裂性能进行了试验研究。分两批对11榀一体化墙体进行低周反复加载试验，得到了各试件的水平承载力、抗侧刚度、滞回特性。试验结果表明，一体化墙体在位移角1/400时没有开裂，个别试件有开裂但裂缝宽度也均小于0.2mm；一体化墙体由于内部支撑和泡沫混凝土和砂浆保护层的复合作用，其抗侧刚度是纯支撑钢框架的2.10倍，其水平承载力是纯支撑钢框架的1.76倍，因此在设计中需考虑泡沫混凝土、砂浆层等对支撑钢框架的影响；高宽比对一体化墙体抗侧性能影响显著，高宽比越大，墙体的水平承载力、抗侧刚度、耗能能力越小。采用ABAQUS有限元软件，建立了一体化墙体的精细化模型、简化模型、线（wire）模型，并进行静力加载模拟；建立多层多跨一体化墙体结构的线（wire）模型，并基于等效支撑强化模型的方法进行频率分析，得到多层多跨一体化墙体结构的周期折减系数。结果表明，精细化模型、简化模型、线（wire）模型的荷载-位移曲线基本吻合，并且与试验骨架曲线基本吻合，说明三种模型均能较好的模拟一体化墙体的水平承载力，结构的周期折减系数在0.81~0.88之间。相关研究成果发表在《土木与环境工程学报》、《建筑钢结构进展》上。5.6.8为减少结构变形和控制一体化预制墙板的裂缝，结合大量墙板试验结果，提出了相比传统钢结构更高的要求。5.6.10给出了“板架合一”体系建筑的梁柱连接节点，梁柱节点宜采用加强型连接，可采用加楔形盖板方式加强，也可采用局部加宽翼缘方式加强，当贯通隔板伸出长度不小于50mm，厚度不小于梁翼板厚度4mm时，节点可不加强。柱横隔板贯通的节点形式是近年来抗震研究的成果之一，焊缝质量容易得到保证。5.7“板架合一”部件设计5.7.3山东建筑大学对一体化预制墙板的热工性能进行了试验研究。以影响一体化预制墙板热工性能最为显著的泡沫混凝土厚度为变量，设计了三个不同尺寸的墙板足尺试验模型，对其进行了标定热箱法试验。为考察钢骨架部位的冷热桥效应，对达到稳态的一体化预制墙板试件进行红外热成像试验，热成像结果显示，由于一体化预制墙板两侧砂浆保护层的保温作用，骨架部位的冷热桥现象并不明显。提出了一体化预制墙板平均热阻的计算公式。结合热工规范给出的计算方法衍生出一维简化计算方法，建立了传热系数计算模型，推导出了计算公式；将试验、理论计算、有限元模拟得到的结果进行对比分析，结果表明提出的一维简化计算方法具有足够的计算精度，可以为实际工程提供理论支撑。一维简化计算方法是将墙板中所包含的每种材料的总体积依照墙板一维传热的假定，除以墙板传热面的总面积计算出相应的传热路径厚度，将各种材料的热阻串联从而得到复合墙体平均传热阻。简化计算结果和试验结果对比试件编号计算传热阻/计算传热系数/实验平均热阻值与试验值相对误差/%QB-11.040.960.959.47QB-21.230.811.273.15QB-31.420.701.6111.805.7.5对墙板附加支撑的设置原则作出了规定。附框作为围护墙体的骨架，设计应根据正常使用阶段及生产运输阶段的受力要求计算确定其规格尺寸，附框的间距不宜过大，一般不宜大于1.5m。5.7.6给出了墙板的连接构造，采用墙板滑动连接及弹簧板连接的目的是为消除墙板刚度对主体结构刚度影响，降低主体结构地震作用，提高建筑物的抗震性能。5.7.8山东建筑大学对一体化预制楼板进行了竖向承载力和楼板水平刚度的试验研究。试验和理论分析表明，在弹性阶段，楼板的应力应变符合平截面假定的要求，为验证楼板面内无限刚假定，运用有限元分析对比了装配式钢龙骨轻质楼板与现浇混凝土楼板的平面内刚度。在骨架与钢梁可靠连接的条件下，楼板的平面内刚度由钢筋混凝土层提供54%，龙骨提供46%，在弹性范围内楼板变形符合平面内无限刚的假定。5.7.9~5.7.10一体化预制楼（屋）面板采用钢骨架承重，骨架的规格型号应计算确定，骨架端部与钢梁焊接连接，除骨架端部外间隔500~600mm焊接楼板抗剪连接件与钢梁连接，增强楼板的整体刚度。角部与钢柱交接处需预留安装空间，此处给出了多种角部处理的方式。5.8设备与管线系统设计5.8.1对建筑设备与管线的设计要求作出了规定，装配式建筑应结合BIM技术，准确确定管线排布。5.8.3对供暖、通风、空调及燃气的设计要求作出了规定。5.8.4对电气管线的设计要求作出了规定，有吊顶房间电气管线可布置在吊顶上方空腔内，没有吊顶房间的电气管线在墙板内可敷设在墙板泡沫混凝土保护层中，在楼板可敷设在楼板填充泡沫混凝土中。5.8.5给出了管线分离的实施措施，设备管线设置在结构系统之外，方便后期维护。5.9内装系统设计5.9.12对“板架合一”体系建筑集成厨房作出了规定。5.9.13对“板架合一”体系建筑集成卫生间作出了规定。6生产制作与运输6.5“板架合一”部件生产6.5.1严重缺陷包括结合面企口断裂，钢骨架