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第6节建筑设计标准
R.A.LaBoube，密苏里州罗拉市密苏里大学土木工程教授
建筑设计通常由当地或州建筑规范控制。此外，设计必须满足业主要求和规范。对于建筑规范未涵盖的现场建筑，或建筑规范或业主规范未包含的条件，设计师在选择设计标准时必须使用自己的判断。本节旨在提供有助于此目的的信息。它总结了模型建筑规范和标准规范的要求，并提请注意推荐的做法。美国钢结构协会（AISC）颁布了几个标准规范，但其中两个在建筑设计中特别重要。一个是“结构钢建筑容许应力设计（ASD）和塑性设计规范”，第二个是“结构钢建筑荷载和阻力系数设计（LRFD）规范”，该规范考虑了塑性范围内钢的强度，并采用了一阶概念概率可靠性理论。本节回顾了ASD和LRFD的标准。结构应用中使用的钢应根据ASTM的适用规范进行规范。如果要通过焊接拼接重型截面，则可能适用特殊材料缺口韧性要求，以及特殊制造细节（见1.13、1.14和1.21）。
6.1建筑规范
建筑法规是由公共机构（如市议会、地区规划委员会、州或联邦机构）颁布的法律条例，制定了有关建筑设计和施工的法规。制定建筑法规是为了保护公众健康、安全和福利。建筑规范提出了保护公众免受伤害的最低要求。它不一定表示最有效或最经济的实践。建筑规范根据公认的理论规定了设计技术。它们提出了代表当前普遍接受的工程实践的规则和程序。建筑规范是一份共识文件，它依赖于其他公认规范或标准规范中包含的信息，例如，由 AISC、ASTM和美国国家标准协会（ANSI）的行业协会和标准的建立。建筑规范中通常包含的信息涉及建筑设计和施工的所有方面，例如防火、机电安装、管道安装、设计荷载和构件强度、施工和材料类型以及施工期间的防护措施。就其目的而言，建筑规范通过直接引用或修改采用其他规范或规范的规定。
6.2特殊施工的批准
越来越多地使用建筑法规未涵盖的特殊类型的建筑，刺激了特别使用许可证或批准的准备工作。模型规范单独和集体建立了正式的审查程序，使制造商能够获得建筑产品的批准。这些规范批准程序需要对产品设计的所有方面进行严格的工程审查。
6.3标准规范
标准规范是由专业或行业协会发起的共识文件，旨在保护公众，尽可能避免滥用产品或方法，从而促进产品的负责任使用。此类规范的例子包括美国钢结构学会（AISC）许用应力设计（ASD）和荷载及阻力系数设计（LRFD）规范；美国钢铁学会（AISI）的冷弯型钢结构构件设计规范，“钢龙骨协会”的“钢龙骨和托梁的标准规范荷载表和重量表”，以及美国焊接协会（AWS）的“钢结构焊接规范”（AWS D1.1）。另一类重要的标准规范规定了建筑材料质量的可接受标准、标准测试方法以及制造和安装所需的工艺。其中许多广泛使用的规范是由ASTM制定的。根据需要，修订了ASTM规范，以纳入最新的技术进步。完整的ASTM规范名称包括最新版本被批准的年份。例如，A588/A588M-97指1997年采用的规范A588。M表示它包括替代公制单位。除了产品设计和建筑材料标准外，还有最小设计荷载的标准规范，例如“建筑物和其他结构的最小设计荷载”（ASCE 7-95）、美国土木工程师学会和“低层建筑系统手册”，金属建筑制造商协会。建议使用最新版本的标准、推荐规程和建筑规范。
6.4建筑占用荷载
安全而经济的建筑设计需要应用合理而谨慎的设计荷载。设计荷载的计算可能需要进行复杂的分析，包括考虑建筑物的最终用途、位置和几何结构。
6.4.1建筑规范-特定荷载
在开始设计之前，工程师必须熟悉当地建筑规范的荷载要求。所有建筑规范都规定了最小设计荷载。适用时，包括静荷载、活荷载、风荷载、地震荷载、冲击荷载以及土压力。静荷载、活荷载和屋顶活荷载被视为垂直荷载，通常被指定为单位面积的力，例如磅每平方英尺或千帕。这些荷载通常称为重力荷载。在某些情况下，还必须考虑集中恒载或活载。假定风荷载作用于建筑表面，并表示为压力，例如psf或kPa。根据风向和结构的几何形状，风荷载可能对建筑表面施加正压力或负压力。所有建筑规范和项目规范都要求建筑具有足够的强度，以抵抗施加的荷载，且不超过设计强度与设计强度同等重要的是，设计要求建筑物的功能符合可用性考虑的规定。适用性要求一般是允许的或允许的最大限度的垂直席或水平面，或两者兼而有之。
6.4.2恒载
建筑物的恒载包括墙壁、永久隔墙、地板、屋顶、框架、固定服务设备和所有其他永久性结构的重量（表6.1）。美国土木工程师学会（ASCE）标准“建筑物和其他结构的最小设计荷载”（ASCE 7-95）提供了有关正常和特殊情况下恒载计算的详细信息。
6.4.3地板活荷载
表6.2总结了不同占用率楼层活荷载的典型要求。这些最小设计荷载可能不同于当地或州建筑规范或项目规范的要求。待建建筑物的记录工程师负责确定适当的荷载要求。临时或活动隔墙应视为楼面活荷载。但是，对于每平方英尺活荷载超过80磅的结构，如果当地建筑规范允许，隔墙的影响可以忽略。
活载减少。由于支撑一个大楼层区域的构件在整个区域承受全活载的可能性很小，建筑规范允许根据对构件产生荷载的区域（受影响区域）降低活载。受影响面积被定义为构件结构影响的受影响面与零显著不同的受影响面积。因此，内柱的流入区域包括四个周围的海湾（四倍于传统支流区域），角柱的流入区域是相邻的角湾（也是四倍于支流区域，或靠近柱子并由海湾中心线包围的区域）。同样，梁的流入面积是支流面积的两倍，等于双向板的面板面积。美国土木工程师学会的标准“建筑物和其他结构的最小设计荷载”（ASCE 795）允许根据公式（6.1）计算出在400 ft2或更大面积的构件设计中的减少活荷载L（lb/ft2）：
表6.1最小设计静荷载
组成 荷载， 磅/平方英尺 组成 荷载，磅/平方英尺 组成 荷载，磅/平方英尺
天花板 防水膜 框架分区
隔音砖 1 沥青，砾石覆盖 5.5 活动钢格板 4
石膏板（每1/8厚度） 0.55 沥青，光滑表面 1.5 木钉或钢钉1/2在石膏板8
机械管道余量 4 液体应用 1.0 木钉2X4未涂灰浆 4
瓷砖或混凝土上的灰泥 5 单层，薄板 0.7 木钉2X4单面涂灰浆 12
木板条上的灰泥 8 木鞘（每英尺厚） 3 木钉2X4双面涂灰浆 20
悬挂式钢槽系统 2 木瓦 3
悬挂式金属板条 地板 框架墙
和水泥抹面 15 灰渣混凝土每英尺 9 外墙
悬挂式金属板条 轻质混凝土每英尺 8 2X4@16英寸5/8英寸石膏绝缘11
和石膏灰泥 10 沙每英尺 8 2X6@16英寸5/8英寸石膏绝缘12
木条悬挂系统 2.5 石混凝土每英尺 12 外墙含砖饰面 48
覆盖物、屋顶和墙壁 地板饰面 窗玻璃框架窗扇 8
石棉水泥瓦 4 沥青砖2英尺 30 砖墙
沥青瓦 2 水泥饰面1英尺 32 粘土砖夹层
水泥瓦 16 瓷砖1/2英寸砂浆层 16 4英寸 39
粘土砖（砂浆加10磅） 瓷砖1英寸砂浆层 23 8英寸 79
Book瓦2英寸 12 混凝土饰面 12 12英寸 115
Book瓦3英寸 20 硬木地板 4 16英寸 155
Ludowici 10 油毡沥青瓦 1 空心混凝土
Roman 12 石混凝土大理石灰浆33 砖石单元
Spanish 19 石板 15 皮厚 4 6 8 10 12
组成 实心瓷砖 23 百分比实心 70 55 52 50 48
三层成品 1 底层3/4英寸 3 轻单元
四层成品 5.5 楼板 木格栅 两倍楼板 无灌浆 22 27 35 42 49
五层成品 6 格栅 12英寸 16英寸 24英寸48 oc 31 40 49 58
铜或锡 1 2X6 6 5 5 40 oc 33 43 53 63
甲板 金属 20ga 2.5 2X8 6 6 5 32 oc 34 45 56 66
甲板 金属 20ga 3 2X10 7 6 6 24oc 37 49 61 72
甲板 2英寸 5 2X12 8 7 6 16oc 42 56 70 84
甲板 3英寸 8 灌浆 57 77 98 119
纤维板 0.5英寸 0.75 常规质量单元
陀螺 0.5英寸 2 无灌浆 29 35 45 54 63
绝缘屋顶板 48 oc 33 50 61 72
单元 0.7 40 oc 36 53 65 77
纤维玻璃 1.1 32 oc 38 55 68 80
纤维板 1.5 24 oc 41 59 73 86
聚苯乙烯泡沫 0.2 16 oc 47 66 82 98
聚氨酯泡沫胶 0.5 固体混凝土砌体
胶合板每0.125英寸 0.4 皮厚 4 6 8 10 12
刚性绝缘板0.5英寸 0.75 轻质单元 32 49 67 84 102
天窗金属框架 8 常规质量单元 41 63 86 108 131
石板3/16英寸 7
石板1/4英寸 10
表6.2最小设计动荷载
占用使用 荷载，磅/平方英尺 占用使用 荷载，磅/平方英尺
军械库和训练室 150 制造 轻型 125 重型250
集会区和剧院 60 天棚 75
大厅 100 办公楼 100
活动座椅 100 办公楼大厅 50
平台（组件） 100 牢房 40
舞台楼层
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