钢结构住宅具有绿色节能环保、舒适安全抗震等优越特性, 是新型工业化建筑体系的重要代表之一, 目前其设计和施工技术已较成熟, 是建筑产业化的重要发展方向, 也是北京市推广装配式建筑的主要抓手之一。2017年2月发布的《北京市人民政府办公厅关于加快发展装配式建筑的实施意见》 (京政办发[2017]8号) 中明确提出, 按照适用、经济、安全、绿色、美观的要求, 推动建造方式创新, 大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑, 并在重点任务中提出要完善技术标准体系, 即加快制定本市地方标准, 促进关键技术和成套技术研究成果转化为标准规范。

北京市处于全国建筑用钢及相关配套发展条件最好的京津冀地区, 得天独厚的配套条件是北京发展钢结构建筑的优势之一, 可快速催生钢结构建筑上下游企业的技术转型和升级, 对于中央提出的去产能、供给侧改革和京津冀协同发展是非常好的契机。

为提高钢结构住宅设计、施工、验收与运维的技术水平, 规范钢结构技术体系在住宅建筑中的应用, 编制组在总结国内多年工程实践经验的基础上制定了本规程。规程从住宅设计、制品与配套设计、施工安装、工程验收及运维等方面, 为钢结构住宅工程质量提高提供了依据。本标准2016年底被列入2017年度北京市地方标准的编制计划, 编制周期为2年, 截至本文发稿日, 该技术标准已完成预审, 预计2019年内发布。

目前, 钢结构方面的标准规范非常成熟, 但与居住建筑的结合存在一些技术问题, 如内外围护结构与主体结构的配合、支撑体系占用空间影响功能空间排布、新技术及新理念的应用对住宅成品的建成性能有一定影响等。此外, 从政府监管到设计、施工、验收各环节, 现行规范尚存针对性、操作性不强和细化规定不够落地的问题, 在如此齐全的标准体系下难以找到能有效指导钢结构住宅建设的内容。下文列举几个较典型的规范。

1) GB 50017-2014《钢结构设计规范》该规范为结构专业专用, 也是钢结构设计必须参考的一本规范, 涵盖各种类型的建筑, 内容全面详实, 但对住宅方面的应用缺少针对性。

2) GB 50205-2001《钢结构结构施工质量验收规范》该规范偏重工程质量的查验, 但与居住品质密不可分的建成性能方面的内容却较少提及。

3) CECS 261-2009《钢结构住宅设计规范》该规范以综合技术的集成为目标, 为钢结构住宅设计提供了方向和框架, 涉及建筑和结构两个专业的设计要求, 且编制年代早, 涉及的钢结构体系较少, 不太适合目前的市场环境。

4) GB/T 51232-2016《装配式钢结构建筑技术规范》为近期发布的国标, 借助集成设计和BIM技术, 以实现装配式建筑全生命周期一体化为目标的理念较新颖, 但其内容仍以框架性的建议为主, 缺乏可落地实施的具体要求和技术指标, 略欠可操作性。

无论是政府管理部门、设计施工单位、质量管理部门, 在钢结构住宅建设过程中都会遇到一些与现行规范矛盾或缺乏依据的问题, 若不及时解决, 对推广钢结构住宅会有很大影响。

北京市在各年代已建设完成并正式投入使用的钢结构住宅建筑有很多, 但均因缺乏总结和提升, 设计、配套、维护管理等问题处理不尽如人意, 而钢结构及配套产品和技术体系日新月异, 设计、审查、施工、验收等环节的相关规定有的太笼统, 有的不适用。

另外, 考虑到北京市内住宅的建设强度、抗震设防烈度、规划条件及地块的复杂性等, 有针对性地提出设计、施工、验收一体化的技术路径、相关要求和技术指标, 成为在居住建筑中推广钢结构技术体系的重点。北京市目前还缺乏既有引导性又有实操性的标准, 该标准的出台尤为迫切。

本标准的编制原则主要包括4个方面, 即“解决痛点、强化成品、良好协同、易于操作”。“解决痛点”主要包括钢结构住宅项目的产品配套、技术配套问题, 成品住宅性能问题, 生产、设计、建造一体化协同问题, 施工、验收技术依据具体化问题等, 上述问题一直困扰着工程链条各相关方, 本标准在一定程度上能够解决上述问题;“强化成品”主要指本标准以“成品住宅”设计建造理念贯穿全文, 提出设计、施工、验收、管理等环节一体化的技术要求和实施路径;“良好协同”主要体现在不过多重复和强调结构专业的技术要求, 从北京市住宅建设特点出发, 系统化地提出建筑各相关专业的技术措施、性能指标要求等;“易于操作”主要由于该标准未来将直接指导北京市钢结构住宅建设, 在编制过程中, 沿袭国标、行标技术理念的同时, 进一步细化相关要求, 将各项技术措施具象化的体现, 解决设计、配套、施工、验收、管理等具体问题, 提高可操作性。

除上述原则外, 标准制定思路主要包括以下3个方面。

1) 针对能发挥材料优势的钢结构体系制定相关的技术要求和指标, 对建设市场进行正确的技术引导。

2) 强化建筑设计的模数化应用, 强化设计、建造的标准化、通用性和多样性, 为内外围护结构与结构主体的配合, 各类建筑制品、机电设备、全装修等与建筑主体的协同创造条件。

3) 提出建筑制品配套和产品链的相关要求和保证性能的技术措施, 为设计、生产、施工、验收各环节提供相应的技术路径。

主要章节包括总则、术语、一般规定、住宅设计、制品及配套设计、施工与安装、工程验收、使用与维护。

本标准编制采用示范先行的方式, 参加编制单位中, 北京建谊集团、北京住总集团、北京首钢国际先后开展了成寿寺B5地块钢结构定向安置房 (钢框架-钢板剪力墙体系) 、黑庄户4号钢结构住宅 (钢框架-偏心支撑体系) 、首钢铸造村4号及7号钢结构住宅 (钢框架-支撑体系) 等项目, 标准中部分指标和要求的提炼也基于上述工程项目 (见图1～3) , 具有一定的针对性和实操性。另外, 编制组调研了京津冀地区近期开工建设的住宅工程, 并借鉴了沧州福康家园住宅项目、唐山浭阳新城钢结构住宅项目的建设经验。另外, 通过技术体系梳理、产品体系汇总、配套技术总结等方式, 开展了9项专项技术的论证, 包括国内外钢结构居住建筑应用现状、基于北京市的钢结构住宅产业链及配套技术研究及论证、适宜北京建设特点的钢结构住宅体系论证及趋势分析、钢结构防腐技术措施论证、钢结构住宅通用技术体系及使用说明等方面, 按照技术报告的结论进行标准的编制, 其中技术指标和要求均已体现在标准中。下面简要列出部分条文内容。

通篇贯穿成品住宅的建设理念, 加强各环节间的衔接和配合, 条文技术要求举例如下。

1) 钢结构绿色住宅须实施全装修, 并以成品住宅的形式交付。

2) 钢结构绿色住宅设计应由建筑专业主导, 结构、给水排水、暖通空调、电气、智能化、全装修等专业应提前介入, 各专业设计同步进行、同步完成。

3) 钢结构绿色住宅各专业的设计文件应完整齐全, 图纸达到施工图深度, 文件包含全装修专篇, 并与建筑设计图纸同步提交。

明确北京市发展钢结构住宅结构体系的技术方向, 条文技术要求举例如下。

1) 钢结构绿色住宅应采用大开间的结构体系, 在满足近期使用要求的同时, 兼顾未来改造的可能。

2) 钢结构住宅设计应充分发挥钢结构特性, 兼顾标准化、模数化, 并满足北京市对住宅产业化及绿色建筑的技术要求。

3) 钢结构绿色住宅可根据房屋高度、不规则程度、柱距大小和场地类别等, 分别采用下列结构体系: (1) 框架结构包括框架结构+各型阻尼器; (2) 框架-支撑结构支撑结构包括屈曲约束支撑和普通钢支撑; (3) 框架-延性墙板结构延性墙板包括屈曲约束钢板墙、无黏结内藏钢板支撑剪力墙板、内嵌带竖缝混凝土剪力墙板和普通钢板剪力墙等; (4) 其他结构类型与体系确有依据时也可采用。

1) 钢结构绿色住宅应采用设备管线与结构主体分离的方式。

2) 厨房、卫生间的平面位置宜靠近公共管井、生活阳台等区域, 排水器具应与机电设备结合布置。

3) 钢结构绿色住宅的垂直设施、管线应集中设置在公共管井内或生活阳台等便于管理和维修的空间内。

4) 卫生间应采用同层排水方式。

4结语

本标准基于现行国家标准、行业标准的相关要求, 针对北京市钢结构住宅部品、部件、技术体系配套情况, 补齐国标、行标普遍存在的针对性差, 技术配套不齐全, 审查、验收环节不适用等短板, 针对北京市发展钢结构住宅的市场条件和技术配套等情况进行细化要求, 引导可发挥材料性能优势的技术体系在北京推广, 基于钢结构住宅项目的经验, 在设计、施工、验收等环节提出有针对性的规定, 使标准更具可操作性。

本标准中的技术内容涵盖设计、施工、验收、运维等环节, 各章技术内容逻辑统一, 存在较好的相互协同性和关联性, 工程各环节的衔接和配合度较高, 便于相关技术人员参考。标准中通篇贯穿成品住宅的设计建造理念, 将技术内容延伸至技术和产品配套、运营维护及针对居民住宅的使用说明, 不仅为工程建设各方, 也为运维环节和居民使用等提供参考。