对不同材料结构构件,“影响结构安全的裂缝”的表现形态多样,产生原因各异,应根据具体情况进行分析、判断。在设计、施工阶段,均应针对不同材料结构的特点,采取相应的可靠措施,避免产生影响结构安全的裂缝。
6.1.6 本条根据国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2002第3.3.3条制定,对邻近住宅的永久性边坡的设计使用年限提出要求,以保证相邻住宅的安全使用。所谓“邻近”,应以边坡破坏后是否影响到住宅的安全和正常使用作为判断标准。
6.2 材料
6.2.1 结构材料性能直接涉及到结构的可靠性。当前,我国住宅结构采用的主要材料有建筑钢材(包括普通钢结构型材、轻型钢结构型材、板材和钢筋等)、混凝土、砌体材料(砖、砌块、砂浆等)、木材、铝型材和板材、结构粘结材料(如结构胶)等。这些材料的物理、力学性能和耐久性能等,应符合国家现行有关标准的规定,并满足设计要求。住宅建设量大面广,需要消耗大量的建筑材料,建筑材料的生产又消耗大量的能源、资源,同时给环境保护带来巨大压力。因此,住宅结构材料的选择应符合节约资源和保护环境的原则。
6.2.2 本条根据国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001第5.0.3条和《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001第3.9.2条制定。
住宅结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。材料强度标准值应以试验数据为基础,采用随机变量的概率模型进行描述,运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定。随着经济、技术水平的提高和结构可靠度水平的提高,要求结构材料强度标准值具有不低于95%的保证率是必需的。
结构用钢材主要指型钢、板材和钢筋。抗震设计的住宅,对结构构件的延性性能有较高要求,以保证结构和结构构件有足够的塑性变形能力和耗能能力。
6.2.3 本条是住宅混凝土结构构件采用混凝土强度的最低要求。住宅用结构混凝土,包括基础、地下室、上部结构的混凝土,均应符合本条规定。
6.2.4 本条根据国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001第3.9.2条和《钢结构设计规范》GB 50017-2003第3.3.3条制定,提出结构用钢材材质和力学性能的基本要求。
抗拉强度、屈服强度和伸长率,是结构用钢材的三项基本性能。硫、磷是钢材中的杂质,其含量多少对钢材力学性能(如塑性、韧性、疲劳、可焊性等)有较大影响。碳素结构钢中,碳含量直接影响钢材强度、塑性、韧性和可焊性等;碳含量增加,钢材强度提高,但塑性、韧性、疲劳强度下降,同时恶化可焊性和抗腐蚀性。因此,应根据住宅结构用钢材的特点,要求钢型材、板材、钢筋等产品中硫、磷、碳元素的含量符合有关标准的规定。
冷弯试验值是检验钢材弯曲能力和塑性性能的指标之一,也是衡量钢材质量的一个综合指标。因此,焊接钢结构所采用的钢材以及混凝土结构用钢筋,均应有冷弯试验的合格保证。
6.2.5 本条根据国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001第3.9.2条和《砌体结构设计规范》GB 50003-2001(2002年局部修订)第3.1.1、6.2.1条制定。
砌体结构是住宅中应用最多的结构形式。砌体由多种块体和砂浆砌筑而成。块体和砂浆的种类、强度等级是砌体结构设计的基本依据,也是达到规定的结构可靠度和耐久性的重要保证。根据新型砌体材料的特点和我国近年来工程应用中出现的一些涉及耐久性、安全或正常使用中比较敏感的裂缝等问题,结合我国对新型墙体材料产业政策的要求,本条明确规定了砌体结构应采用的块体、砂浆类别以及相应的强度等级要求。
其他类型的块体材料(如石材等)的强度等级及其砌筑砂浆的要求,应符合国家现行有关标准的规定;对住宅地面以下或防潮层以下及潮湿房屋的砌体,其块体和砂浆的要求,应有所提高,并应符合国家现行有关标准的规定。
6.2.6 本条根据国家标准《木结构设计规范》GB 50005-2003的有关规定制定。
木结构住宅设计时,应根据结构构件的用途、部位、受力状态选择相应的材质等级,所选木材的强度等级不应低于TC11(针叶树种)或TB11(阔叶树种)。对胶合木结构,除了胶合材自身的强度要求外,承重结构用胶的性能尤为重要。结构胶缝主要承受拉力、压力和剪力作用,胶缝的抗拉和抗剪能力是关键。因此,为了保证胶缝的可靠性,使可能的破坏发生在木材上,必须要求结构胶的胶合强度不得低于木材顺纹抗剪强度和横纹抗拉强度。
木材含水率过高时,会产生干缩和开裂,对结构构件的抗剪、抗弯能力造成不利影响,也可引起结构的连接松弛或变形增大,从而降低结构的安全度。因此,制作木结构构件时,应严格控制木材的含水率;当木材含水率超过规定值时,在确定木材的有关设计指标(如各种木材的横纹承压强度和弹性模量、落叶松木材的抗弯强度等)时,应考虑含水率的不利影响,并在结构构造设计中采取针对性措施。
6.3 地基基础
6.3.1 地基基础设计是住宅结构设计中十分重要的一个环节。我国幅员辽阔,各地的岩土工程特性、水文地质条件有很大的差异。因此,住宅地基基础的选型和设计要以岩土工程勘察文件为依据和基础,因地制宜,综合考虑住宅主体结构的特点、地域特点、施工条件以及是否抗震设防地区等因素。
6.3.2 住宅建筑地基基础设计应满足承载力、变形和稳定性要求。
过去,多数工程项目只考虑地基承载力设计,很少考虑变形设计。实际上,地基变形造成建筑物开裂、倾斜的事例屡见不鲜。因此,设计原则应当从承载力控制为主转变到重视变形控制。地基变形计算值,应满足住宅结构安全和正常使用要求。地基变形验算包括进行处理后的地基。
目前,由于抗浮设计考虑不周引起的工程事故也很多,应在承载力设计过程中引起重视。
有关地基基础承载力、变形、稳定性设计的原则应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002第3.0.4条、第3.0.5条的规定;抗震设防地区的地基抗震承载力应取地基承载力特征值与地基抗震承载力调整系数的乘积,并应符合国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001第4.2.3条的规定。
6.3.3 实践表明,在地基基础工程中,与基坑相关的事故最多。因此,本条从安全角度出发予以强调。“周边环境”包括住宅建筑周围的建筑物、构筑物,道路、桥梁,各种市政设施以及其他公共设施。
6.3.4 桩基础在我国很多地区有广泛应用。桩基础的承载力和桩身完整性是基本要求。无论是预制桩还是现浇混凝土或现浇钢筋混凝土桩,由于在地下施工,成桩后的质量和各项性能是否满足设计要求,必须按照规定的数量和方法进行检验。
地基处理是为提高地基承载力、改善其变形性能或渗透性能而采取的人工处理方法。地基处理后,应根据不同的处理方法,选择恰当的检验方法对地基承载力进行检验。
桩基础、地基处理的设计、施工、承载力检验要求和方法,应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《建筑桩基技术规范》JGJ 94、《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106、《建筑地基处理技术规范》JGJ 79等的有关规定。
6.4 上部结构
6.4.1 本条对住宅结构体系提出基本概念设计要求。住宅结构的规则性要求和概念设计,应在建筑设计、结构设计的方案阶段得到充分重视,并应在结构施工图设计中体现概念设计要求的实施方法和措施。
抗震设计的住宅,对结构的规则性要求更加严格,不应采用严重不规则的建筑、结构设计方案。所谓严重不规则,对不同结构体系、不同结构材料、不同抗震设防烈度的地区,有不同的侧重点,很难细致地量化,但总体上是指:建筑结构体形复杂、多项实质性的控制指标超过有关规定或某一项指标大大超过规定,从而造成严重的抗震薄弱环节和明显的地震安全隐患,可能导致地震破坏的严重后果。
6.4.2 本条是对抗震设防地区住宅结构设计的总体要求。抗震设计的住宅,应首先确定抗震设防类别(不低于丙类),并根据抗震设防类别和抗震设防烈度确定总体抗震设防标准;其次,应根据抗震设防标准的要求,结合不同结构材料和结构体系的特点以及场地类别,确定适宜的房屋高度或层数限制、地震作用计算方法和结构地震效应分析方法、结构和结构构件的承载力与变形验算方法、与抗震设防目标相对应的抗震措施等。
6.4.3 无论是否抗震设计,住宅结构中刚度和承载力有突变的部位,对突变程度应加以控制,并应根据结构材料和结构体系的特点、抗震设防烈度的高低,采取可靠的加强措施,减少薄弱部位结构破坏的可能性。
错层结构、连体结构(立面有大开洞的结构)、带转换层的结构,由于其结构刚度、质量分布、承载力变化等不均匀,属于竖向布置不规则的结构;错层附近的竖向抗侧力构件、连体结构的连接体及其周边构件、带转换层结构的转换构件(如转换梁、框支柱、楼板)等,在地震作用下受力复杂,容易形成多处应力集中,造成抗震薄弱部位。鉴于此类结构的抗震设计理论和方法尚不完善,并且缺乏相应的工程实践经验,故规定9度抗震设计的住宅不应采用此类结构。
6.4.4 住宅砌体结构应设计为双向受力体系;无论计算模型是刚性方案、刚弹性方案还是弹性方案,均应采取有效的构造措施,保证结构的承载力和各部分的连接性能,从而保证其整体性,避免局部或整体失稳以致破坏、倒塌;抗震设计时,尚应采取措施保证其抗震承载能力和必要的延性性能,从而达到抗震设防目标要求。目前砌体结构以承载力设计为基础,以构造措施保证其变形能力等正常使用极限状态的要求,因此砌体结构的各项构造措施十分重要。
保证砌体结构整体性和抗震性能的主要措施,包括选择合格的砌体材料、合理的砌筑方法和工艺,限制建筑的体量,控制砌体墙(柱)的高宽比,控制承重墙体(抗震墙)的间距,在必要的部位采取加强措施(如在关键部位的灰缝内增设拉结钢筋,设置钢筋混凝土圈梁、构造柱、芯柱或采用配筋砌体等)。
6.4.5 底部框架、上部砌体结构住宅是我国目前经济条件下特有的一种结构形式,通过将上部部分砌体墙在底部变为框架而形成较大的空间,底部一般作为商业用房,上部仍然用作住宅。由于这种结构形式的变化,造成底部框架结构的侧向刚度比上部砌体结构的刚度小,且在结构转换层要通过转换构件(如托墙梁)将上部砌体墙承受的内力转移至下部的框架柱(框支柱),传力途径不直接。过渡层及其以下的框架结构是这种结构的薄弱部位,必需采取措施予以加强。根据理论分析和地震震害经验,这种结构在地震区应谨慎采用,故限制其底部大空间框架结构的层数不应超过2层,并应设置剪力墙。
底部框架-剪力墙、上部砌体结构住宅的设计应符合国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001第7.1节、第7.2节和第7.5节的有关规定。
6.4.6 混凝土结构构件,都应满足基本的混凝土保护层厚度和配筋构造要求,以保证其基本受力性能和耐久性。
混凝土保护层的作用主要是:对受力钢筋提供可靠的锚固,使其在荷载作用下能够与混凝土共同工作,充分发挥强度;使钢筋在混凝土的碱性环境中免受介质的侵蚀,从而确保在规定的设计使用年限内具有相应的耐久性。
混凝土构件的配筋构造是保证混凝土构件承载力、延性以及控制其破坏形态的基本要求。配筋构造通常包括钢筋的种类和性能要求、配筋形式、最小配筋率和最大配筋率、配筋间距、钢筋连接方式和连接区段(位置)、钢筋搭接和锚固长度、弯钩形式等。
6.4.7 钢结构的防火、防腐措施是保证钢结构住宅安全性、耐久性的基本要求。钢材不是可燃材料,但是在高温下其刚度和承载力会明显下降,导致结构失稳或产生过大变形,甚至倒塌。
住宅钢结构中,除不锈钢构件外,其他钢结构构件均应根据设计使用年限、使用功能、使用环境以及维护计划,采取可靠的防腐措施。
6.4.8 在木结构构件表面包覆(涂敷)防火材料,可达到规定的构件燃烧性能和耐火极限要求。此外,木结构住宅应符合防火间距、房屋层数的要求,并采取有效的消防措施。
调查表明,正常使用条件下,木结构的破坏多数是由于腐朽和虫蛀引起的,因此,木结构的防腐、防虫,在结构设计、施工和使用阶段均应当引起高度重视。防止木结构腐朽,应根据使用条件和环境条件在设计上采取防潮、通风等构造措施。
木结构住宅的防火、防腐、防潮、防虫措施,应符合国家标准《木结构设计规范》GB 50005-2003的有关规定。
6.4.9 本条对住宅结构的围护结构和非结构构件提出要求。“围护结构”在不同专业领域的含义不同。本条中围护结构主要指直接面向建筑室外的非承重墙体、各类建筑幕墙(包括采光顶)等,相对于主体结构而言实际上属于“非结构构件”。围护结构和非结构构件的安全性和适用性应满足住宅建筑设计要求,并应符合国家现行有关标准的规定。对非结构构件的耐久性问题,由于材料性质、功能要求及更换的难易程度不同,未给出具体要求,但具体设计上应予以重视。
本条中非结构构件包括持久性的建筑非结构构件和附属机电设施。
长期以来,非结构构件的可靠性设计没有引起设计人员的充分重视。对非结构构件,应根据其重要性、破坏后果的严重性及其对建筑结构的影响程度,采取不同的设计要求和构造措施。对抗震设计的住宅,尚应对非结构构件采取抗震措施或进行必要的抗震计算。对不同功能的非结构构件,应满足相应的承载能力、变形能力(刚度和延性)要求,并应具有适应主体结构变形的能力;与主体结构的连接、锚固应牢固、可靠,要求锚固承载力大于连接件的承载力。
各类建筑幕墙的应用应符合国家现行标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102、 《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133、《
建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113等的规定。
7 室内环境
7.1 噪声和隔声
7.1.1 住宅应给居住者提供一个安静的室内生活环境,但是在现代城市中大部分住宅的外部环境均比较嘈杂,尤其是邻近主要街道的住宅,交通噪声的影响更为严重。因此,应在住宅的平面布置和建筑构造上采取有效的隔声和防噪声措施,例如尽可能使卧室和起居室远离噪声源,邻街的窗户采用隔声性能好的窗户等。
本条提出的卧室、起居室的允许噪声级是一般水平的要求,采取上述措施后不难达到。
7.1.2 楼板的撞击声隔声性能的优劣直接关系到上层居住者的活动对下层居住者的影响程度;撞击声压级越大,对下层居住者的影响就越大。计权标准化撞击声压级75dB是一个较低的要求,大致相当于现浇钢筋混凝土楼板的撞击声隔声性能。
为避免上层居住者的活动对下层居住者造成影响,应采取有效的构造措施,降低楼板的计权标准化撞击声压级。例如,在楼板的上表面敷设柔性材料,或采用浮筑楼板等。
7.1.3 空气声计权隔声量是衡量构件空气声隔声性能的指标。楼板、分户墙、户门和外窗的空气声计权隔声量的提高,可有效地衰减上下、左右邻室之间,及走廊、楼梯与室内之间的声音传递,并有效地衰减户外传入户内的声音。
本条规定的具体空气声计权隔声量都是较低的要求。为提高空气声隔声性能,应采取有效的构造措施,如采用更高隔声量的户门和外窗等。
外窗通常是隔声的薄弱环节,尤其是沿街住宅的外窗,应予以足够的重视。高隔声量的外窗对住宅满足本规范第7.1.1条的要求至关重要。
7.1.4 各种管线穿过楼板和墙体时,若孔洞周边不密封,声音会通过缝隙传递,大大降低楼板和墙体的隔声性能。对穿线孔洞的周边进行密封,属于施工细节问题,几乎不增加成本,但对提高楼板和墙体的空气声隔声性能很有好处。