集裝箱模塊化組合房屋技術(shù)規(guī)程(完)

2013年8月14日

8 結(jié)構(gòu)設計基本規(guī)定

8.1 一般規(guī)定

8.1.1 考慮到既有集裝箱組合房屋建造靈活、便于遷建的特點，同時，箱體可能經(jīng)過使用或修復等情況，補充提出了設計使用年限可為25年的有關(guān)規(guī)定。

8.1.5 因建筑使用要求，箱體常需在單側(cè)箱壁上開孔，這樣不僅使箱體單側(cè)剛度削弱，還會在受水平力作用時產(chǎn)生箱體扭轉(zhuǎn)的附加內(nèi)力與變形。故應用開孔箱時，宜采用平面多箱布置，而在其中保留若干個無孔箱體，并對稱布置，可在整體結(jié)構(gòu)體系中有均勻的抗剪剛度。此時箱體角件間的連接應牢固，以保證平面整體傳力，同時，單側(cè)板壁開孔的箱體宜成對對稱布置，以減小剛度不對稱的扭轉(zhuǎn)效應。

8.1.8 本條特別明確地提出了集裝箱組合房屋設計文件應包括防火和防腐的內(nèi)容，包括防火等級與防火構(gòu)造措施、防腐蝕年限和表面處理及涂裝構(gòu)造技術(shù)要求以及使用維護要求等。

8.2 結(jié)構(gòu)材料和設計指標

8.2.1 在現(xiàn)行國家標準《鋼質(zhì)通用集裝箱修理技術(shù)要求》GB/T 12418中，對既有集裝箱重復作運輸使用時，需進行維護修理的要求有詳細的規(guī)定。用于組合房屋時，其檢修修復要求原則上仍應遵循該標準的規(guī)定。但在具體執(zhí)行中，對建筑結(jié)構(gòu)功能使用無影響的缺陷（如壁板較小的局部變形、無用機械零部件的缺損等）可以放寬。同時還應注意作為工程驗收的重要依據(jù)，所有進入建筑場地應用的集裝箱，均應有由相應資質(zhì)單位出具的質(zhì)量證明書或檢修合格證書。

8.2.2 為滿足遠洋運輸環(huán)境中箱體耐候性要求，集裝箱體梁、柱與壁板均采用耐候鋼制作。按我國現(xiàn)行國家標準《耐候結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 4171生產(chǎn)的焊接耐候鋼，其質(zhì)量性能均與國外同類產(chǎn)品相當，除具有良好的耐候性外，還具有較高的強度和良好的韌性和焊接性能，故設計中，要求箱體結(jié)構(gòu)材料的力學性能符合耐候鋼產(chǎn)品標準的規(guī)定。

8.2.4 集裝箱箱體結(jié)構(gòu)由頂梁、底梁、角柱與壁板組成，其梁柱截面均為冷彎薄壁異形開口型鋼或方鋼管。當進行箱體結(jié)構(gòu)計算而又缺乏設計指標時，可近似偏安全地參照現(xiàn)行國家標準《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB 50018按Q 235鋼取值。

8.2.5 根據(jù)《系列 1 集裝箱角件》GB/T 1835的規(guī)定，角件為鑄鋼件，其屈服強度不小于230N/mm，抗拉強度為430N/mm2～600N/mm2，延伸率不小于25%，斷面收縮率不小于40%；化學元素含量(%)C≤0.23，S≤0.035，P≤0.035，Mn為0.9～1.5，Si≤0.5，其材質(zhì)性能與我國現(xiàn)行國家標準《焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件》GB/T 7659規(guī)定的牌號ZG230-450H焊接鑄鋼基本相同，故參照現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB 50017規(guī)定的鑄鋼件抗力分項系數(shù)取值，提出了角件的強度設計值。

9 結(jié)構(gòu)設計

9.1 結(jié)構(gòu)計算

9.1.1 根據(jù)集裝箱組合房屋組合構(gòu)造的不同，本條提出了疊箱結(jié)構(gòu)體系和箱框結(jié)構(gòu)體系作為結(jié)構(gòu)計算的基本體系。

9.1.2 集裝箱結(jié)構(gòu)設計制造的首要技術(shù)要求是在惡劣海運條件下受到振動、抗擊和巨大慣性力作用時要確保箱體結(jié)構(gòu)必要的強度、剛度和可靠的承載力，同時產(chǎn)品在出廠時還要模擬上述惡劣條件工況進行嚴格的箱體實物荷載整體檢測，故實際上箱體整體結(jié)構(gòu)具有很強的抗壓、抗彎、抗剪承載力和整體剛度，完全可滿足居住或辦公用房的承載要求且有相當裕量。故無孔無懸臂時，可不必進行承載力驗算，但當箱壁開有較大孔洞時，其洞口下的底梁，因截面單薄可能會發(fā)生強度、撓度不足的情況，故需作驗算。

整體箱體結(jié)構(gòu)在受水平荷載作用時，會因整體有傾覆效應而在兩邊側(cè)角柱產(chǎn)生附加成對的軸壓力與軸拉力，計算四角角件及其連接的豎向作用力時應計入此附加軸力的不利影響。

9.1.3 對底框架上直接有多層疊箱的箱框結(jié)構(gòu)體系，其底層結(jié)構(gòu)剛度相對較弱，會因高振型影響而增大其地震作用效應，故應參照現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》GB 50011的相關(guān)規(guī)定乘以增大系數(shù)；并且使用條件許可時，宜布置為中心支撐框架，以適當增大底部結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。

9.2 箱體結(jié)構(gòu)的強度與剛度

9.2.1 在集裝箱組合房屋結(jié)構(gòu)計算中，箱體的抗側(cè)力剛度是不可或缺的重要設計指標，但又無現(xiàn)成數(shù)據(jù)可供引用。為此，進行了專題數(shù)值模擬分析研究，采用ANSIS和SAP2000兩個不同軟件并按彈性和彈塑性條件，對6m和12m箱體結(jié)構(gòu)在有無開孔情況下抗側(cè)剛度的變化規(guī)律、極限荷載和屈服荷載與位移的相關(guān)關(guān)系，以及頂板結(jié)構(gòu)剛度變化和開孔位置變化對箱體抗側(cè)力剛度的影響等進行了詳盡的計算分析，并提出了可為工程實際應用的技術(shù)參數(shù)和計算公式。本節(jié)即依據(jù)該報告提出了有關(guān)箱體結(jié)構(gòu)剛度和承載力等設計指標與計算公式。

計算分析表明，通用集裝箱頂梁、頂板結(jié)構(gòu)較單薄，縱向剛度較弱，當在箱頂一側(cè)作用水平力時，由于頂梁傳力的有效長度較小，以致只有近加載端一側(cè)的部分縱向箱體壁板參與抗剪提供抗側(cè)剛度。而當頂梁截面加大加強或與箱底梁以蓋板連接為整體工作，頂板頂梁平面剛度可視為無限剛時，則可顯著加大頂梁傳力的有效長度，增大箱體剛度，此時即可按式(9.2.1-1)和式(9.2.1-2)計算箱體剛度。此外，若同時在箱頂兩端作用水平力時箱體剛度也可按此二式計算。

9.2.2 對開孔箱體，依據(jù)計算分析報告提出了不同開孔率和開孔位置時的剛度計算公式。實際工程設計時，箱體開孔尺寸與位置應符合圖 9.2.2的要求，并在孔周邊應有鑲邊構(gòu)件（截面不小于60×60×3方管）構(gòu)造加強。

9.2.3 相關(guān)設計規(guī)范規(guī)定多層鋼結(jié)構(gòu)的層間位移限值為h/400或h/300，本條對箱頂水平力的承載力設計值是按計算分析報告中對應于箱體層間位移h/300的相關(guān)值而提出的。

9.2.4 通用集裝箱需滿足海上運輸抗風浪、抗震動、耐低溫等諸多惡劣工況的使用要求，產(chǎn)品出廠時又需經(jīng)過耐沖擊與超重加載等嚴格的試驗，因而不開孔的箱體具有很強的整體剛度與強度，在房屋建筑使用條件下，一般可不必再進行驗算。

9.3 箱壁開孔與加固

9.3.1～9.3.6 箱體壁板開孔特別是較大孔洞時，會顯著削弱箱體結(jié)構(gòu)的剛度與強度，故應由建筑設計與結(jié)構(gòu)設計慎重、妥善的確定其位置與尺寸，同時，應控制開孔率不應大于60%，所有開孔部位應按結(jié)構(gòu)強度和剛度要求與門窗框設置要求進行加固、補強。除洞口局部補強外，對較大開孔情況尚宜采取加設暗柱、斜撐、箱底支座等補強方式。條文對控制箱體開孔的原則和補強要求作出了規(guī)定，并給出了部分開孔補強的構(gòu)造圖，可供設計參考。

10 結(jié)構(gòu)節(jié)點設計

10.1 一般規(guī)定

10.1.1～10.1.4 本節(jié)根據(jù)相關(guān)標準的規(guī)定，并結(jié)合集裝箱組合房屋箱體和結(jié)構(gòu)的特點，對節(jié)點設計構(gòu)造的原則、節(jié)點的基本分類、連接計算要求和焊縫質(zhì)量等級要求等作出了規(guī)定。

10.2 節(jié)點構(gòu)造

10.2.1 本條借鑒工程經(jīng)驗，提出了角件連接和墊件連接兩種箱體節(jié)點構(gòu)造的參考做法。前者又分為角件間加墊板焊接連接與角件間加錐形定位器的高強螺栓連接兩種構(gòu)造，焊接連接加工安裝較簡便，但現(xiàn)場焊接工作量稍大，安裝時應采取臨時定位、調(diào)整措施；高強螺栓連接需加工雙頭錐，并局部改造加設螺栓盒，設計時需注意螺栓孔邊距應滿足受力要求并有施擰可行的空間。

當箱體間需留出安裝管線空間時，可采用加墊件連接的節(jié)點構(gòu)造，此時，由于承受箱間水平力時墊件受彎，墊件及其連接應有足夠的強度和剛度。

10.2.2 箱體與框架的連接均宜連接在角件處，并僅傳遞水平力而不應約束各自的豎向變形。本條給出了箱框連接節(jié)點的參考構(gòu)造。

11 地基基礎(chǔ)

11.0.2 6層以下房屋一般采用天然地基是經(jīng)濟合理的做法，但地基軟弱時，應進行必要的處理，以滿足承載力的要求。

11.0.4 本條提出的單層集裝箱基礎(chǔ)簡便做法，對處理過的固結(jié)場地，有可靠經(jīng)驗時，也可用于3層以下的集裝箱組合房屋的基礎(chǔ)。

11.0.5 由于防腐蝕要求，集裝箱房屋底板應架空設置，建議將底層箱體周邊封堵是避免箱底進雜物或動物集聚，架空箱底空間的圍護構(gòu)造參見本規(guī)程第 5.4.1條。

12 施工及驗收

12.1 一般規(guī)定

12.1.2 集裝箱組合房屋的箱體安裝與鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝工程應為按照主體結(jié)構(gòu)分部工程驗收。

12.1.4 由于集裝箱組合房屋多為通用性或標準化模塊，在正式安裝前，進行樣板間試安裝與確認，有利于保證工程質(zhì)量。

12.2 現(xiàn)場安裝和允許偏差

12.2.3 進行集裝箱疊合安裝時，其箱體安裝的順序是單層平面上從一端開始進行第一排箱體側(cè)與側(cè)擴展組合，再進行第二排箱體的側(cè)與側(cè)擴展同時和第一排端與端擴展組合，以此類推，待第一層組合完成后，按照相同的方式在第一層的基礎(chǔ)上向上組合第二層，最后再組合第三層。