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有FM保險要求鋼結(jié)構(gòu)廠房項目設(shè)計方法
本文對鋼結(jié)構(gòu)廠房領(lǐng)域有Factor Mutual(FM)保險項目結(jié)構(gòu)設(shè)計策略重點進(jìn)行了概述，期望能對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計同行在碰到類似設(shè)計時起到借鑒作用。
摘要： FM全球公司是世界上最大的工商業(yè)保險公司之一，F(xiàn)M全球公司通過其所屬的FM認(rèn)證(FM Approvals)機構(gòu)向全球的工業(yè)及商業(yè)產(chǎn)品提供檢測及認(rèn)證服務(wù)。FM認(rèn)證的證書在全球范圍內(nèi)被普遍承認(rèn)，而且FM全球公司的保險客戶也更傾向于使用通過了FM認(rèn)證的產(chǎn)品，它向消費者表明該產(chǎn)品或服務(wù)已經(jīng)通過美國和國際最高標(biāo)準(zhǔn)的檢測。
關(guān)鍵詞：Factor Mutual(FM)保險 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.前言
近些年來，由于自然災(zāi)害頻發(fā)，建筑行業(yè)業(yè)主的保險意識逐漸提高。尤其是在工業(yè)建筑領(lǐng)域，一旦廠房遭受自然災(zāi)害發(fā)生維護(hù)掀翻，房屋傾倒等災(zāi)害，造成的損失不僅僅是建筑本身的修復(fù)，對應(yīng)的機械設(shè)備損失，建筑內(nèi)成品、半成品損失乃至停工損失都不是小數(shù)目。為了規(guī)避自然災(zāi)害帶來的損失，業(yè)主逐漸意識到給工業(yè)建筑買保險的必要性。FM保險就是被全世界廣泛接受的建筑險種之一。
2.有 FM 要求的項目的幾種情況
Factory Mutual是一家專業(yè)的工業(yè)財產(chǎn)保險公司, 因其的研究較全面和專業(yè)，它的標(biāo)準(zhǔn)有時也被其他保險公司或業(yè)主采用。有 FM要求的項目會有以下幾種情況:
(1)Factory Mutual承保，需滿足FM要求。
(2)非Factory Mutual的其他保險公司承保，套用FM的要求。
(3)建設(shè)方要求,但并無FM或其他保險公司參與。
本文主要針對第一種情況。第二和第三種情況，由于FM要求的執(zhí)行和確認(rèn)方不同,在操作上略有差異。
3.FM要求的內(nèi)容
Factory Mutual對鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求主要有以下幾點：
(1)屋面活荷載要最小按 20psf考慮(20psf是對應(yīng)美國規(guī)范的取值)。
(2)特殊的風(fēng)荷載取值要求(3秒陣風(fēng)風(fēng)速)。
(3)特殊的雪荷載取值要求。
(4)金屬屋面的抗風(fēng)升力的特殊計算。
(5)當(dāng)屋面有采光板時采光板排部的要求。
(6)當(dāng)屋面采用內(nèi)天溝排水時要設(shè)溢出口。
以上只是FM要求中需要特別注意的, FM還有很多其他很多更全面的要求。有些要求如防火是非常嚴(yán)格的, 只是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料提供方不需要也無法考慮。還有一些要求非常接近或低于于中國國家規(guī)范, 在這里不特別列出了，如雨水強度等等。FM有官方文件詳細(xì)描述，其要求見FM官方的參考資料。
4.FM項目的設(shè)計中的協(xié)調(diào)
對于有FM要求的鋼結(jié)構(gòu)項目，F(xiàn)M公司的確認(rèn)一般以當(dāng)?shù)氐腇M辦事處及其主管的咨詢工程師為準(zhǔn)。
在項目設(shè)計開始前應(yīng)會同F(xiàn)M咨詢工程師, 業(yè)主和設(shè)計院明確所有基本的設(shè)計依據(jù), 包括FM要求的一些設(shè)計荷載取值。 但要注意有時設(shè)計院因?qū)M不了解會把FM最小20psf活載的要求, 簡單地轉(zhuǎn)化為100kg/m2與其他中國規(guī)范的荷載一起提出, 這樣會對項目的用鋼量有很大的影響。 我們應(yīng)當(dāng)及時的情設(shè)計院將FM的要求與中國規(guī)范的荷載區(qū)分開來, 也可會同F(xiàn)M咨詢工程師澄清這一理由。
應(yīng)盡早地將FM的確認(rèn)設(shè)計圖提供給業(yè)主及FM咨詢工程師, 并在產(chǎn)品設(shè)計前獲得FM的確認(rèn)。 有疑問和爭議盡快交流以避開不必要的返工或材料損失。
對于有些FM要求與當(dāng)?shù)匾?guī)范有矛盾時, 應(yīng)及時通知FM咨詢工程師并請FM咨詢工程師及時與當(dāng)?shù)匾?guī)范執(zhí)行部門解釋說明, 原則上只能以當(dāng)?shù)匾?guī)范為準(zhǔn)。 如采光板的布置要求, FM要求采光板之間間距不小于5m, 而上海消防又要求采光板不少于屋面面積的5-10%, 這兩點可能某些屋面的采光板技術(shù)上是無法同時滿足的。通常標(biāo)準(zhǔn)的3m采光板FM可以接受，但FM會認(rèn)為有缺陷。
FM對于防火也有很嚴(yán)格的要求, 但是防火的要求和建筑的用途, 生產(chǎn)的產(chǎn)品, 相應(yīng)的防火設(shè)備如噴淋系統(tǒng)有關(guān), 建設(shè)單位對于防火不了解也無法負(fù)責(zé)。 一般應(yīng)由業(yè)主委托有能力的設(shè)計單位設(shè)計并由FM確認(rèn), 所以如對鋼結(jié)構(gòu)建筑材料的防火特性有要求,需業(yè)主或設(shè)計單位明確。 建設(shè)單位可以也只能提供各種產(chǎn)品自身的防火能力的數(shù)據(jù)或材料的詳細(xì)說明(化學(xué)成分及其含量)。
5.Factory Mutual要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計
對于有FM要求的鋼結(jié)構(gòu)項目，必須在設(shè)計中考慮與滿足,以下介紹其中一些重要特點。
屋面活荷載要最小按20psf考慮。20psf是對應(yīng)美國規(guī)范的取值，故而也只需按美國規(guī)范計算滿足即可。
根據(jù)FM特殊的風(fēng)荷載取值，并將金屬屋面分成中區(qū)，邊區(qū)和角區(qū)計算出各區(qū)域抗風(fēng)升力的要求，金屬屋面也必須按三個區(qū)域的不同要求來設(shè)計其具體做法。 并且屋面做法的抗風(fēng)升力值是必須由FM公司測試并認(rèn)證的值。鋼結(jié)構(gòu)公司巴特勒的三種屋面系統(tǒng)(VSR,BRII,MR-24)共十幾種做法已通過FM測試并得到了認(rèn)證的抗風(fēng)升力能力值。其中BRII是螺釘板，只要增加螺釘密度即可提高其抗風(fēng)升力能力，較容易滿足FM要求。MR-24是直立縫板抗風(fēng)升力由屋面板連接件制約，而連接件又只能在屋面板的測向卷邊和屋面檁條的交叉點上設(shè)置，做法較為復(fù)雜MR-24有超過十種的做法已有FM認(rèn)證的抗風(fēng)升力能力值。這些做法主要與檁條的間距和厚度，屋面板的寬度和厚度，屋面連接件的規(guī)格和有無加強夾有關(guān)。設(shè)計時應(yīng)按三個區(qū)域的抗風(fēng)升力要求，選用屋面的具體做法, 這些做法最好是從以上FM認(rèn)證的做法中選取的，也可是根據(jù)這些做法及其抗風(fēng)升力值類推的。并根據(jù)這些做法調(diào)整檁條的布置。這些認(rèn)證過的做法均會列入FM公司的認(rèn)證手冊中,該手冊每年更新。
FM認(rèn)證的做法中，巴特勒的MR-24有一種針對FM的雙連接件的節(jié)點，可以供設(shè)計時參考。這種節(jié)點一般不在常規(guī)項目中采用。 采用雙連接件的節(jié)點后，連接件與檁條需要通過扁擔(dān)式墊板來連接。 墊板的零件號：560746，墊板與連接件的連接采用φ9。5的螺釘(097196)。墊板與連接件的連接參見詳圖F432，墊板與檁條的連接參見詳圖F433。 但要注意屋面連接件較密時,單個連接件的抗風(fēng)升力能力是有折減的,也就是說連接件密度與屋面的抗風(fēng)升力能力不簡單的成正比。雙連接件節(jié)點的能力只有單連接件的1.5倍不到。
以下是一些一般不推薦的方案，僅對于風(fēng)荷載特別大，有些現(xiàn)有做法無法滿足時不得已而為之
(1)增設(shè)高于1m的女兒墻以避開角區(qū)，但這會影響立面和增加內(nèi)天溝。
(2)采用非標(biāo)準(zhǔn)寬度的屋面板以提高抗風(fēng)升力的能力。
(3)在邊區(qū)或角區(qū)改用打釘屋面板或?qū)Ψ谴蜥斘菝嬖黾宇~外緊固螺釘,不同屋面板在同一屋面上使用, 節(jié)點很難處理, 采用螺釘板或打釘后屋面防水性和整體性會受較大影響。
有FM要求的項目還需要一套特別的設(shè)計圖紙以供FM公司確認(rèn),這套圖紙應(yīng)能明確反映下列內(nèi)容:
(1)荷載說明, 反映出按FM要求需考慮的各種荷載取值。
(2)一些基本的圖紙, 如平面, 鋼架立面, 檁條布置和規(guī)格, 反映出該項目的基本情況。
(3)屋面分區(qū)和各區(qū)域屋面做法, 要描述出詳細(xì)的屋面做法, 包括檁條的信息, 屋面的類型及厚度寬度, 連接件及螺釘?shù)囊?guī)格, 連接件加強夾的情況,包括采光板的布置。
6.FM項目的詳圖設(shè)計
(1)詳圖設(shè)計時應(yīng)準(zhǔn)確理解結(jié)構(gòu)設(shè)計資料, 并準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化安裝圖, 特別應(yīng)注意以下幾點:
(2)屋面三個區(qū)域的范圍和屋面的做法, 在安裝圖中正確反映給出相應(yīng)的安裝節(jié)點和說明。
(3)有采光板的項目, 布置時要保證采光板之間間距不小于5m, 并提供給FM確認(rèn)。但要注意上海消防對采光板有比率的要求, 不少于屋面面積的5-10%, 這與FM的要求有矛盾, 需協(xié)調(diào)后確定。
(4)有內(nèi)天溝的項目, 內(nèi)天溝中要設(shè)置一定數(shù)量的溢水口。
7.結(jié)語
本文對有FM保險要求的鋼結(jié)構(gòu)項目工程設(shè)計做了簡要概述。要注意FM在設(shè)計方面參照的是美國規(guī)范(IBC)。對于在國內(nèi)的項目，結(jié)構(gòu)設(shè)計時一方面需要按照國內(nèi)規(guī)范計算一次，同時也要按照美國規(guī)范(IBC)依據(jù)FM公司提供的荷載信息進(jìn)行設(shè)計。同時，整個項目的構(gòu)造，如防火，防水的必須嚴(yán)格按照FM公司的要求，產(chǎn)品也用采用FM公司認(rèn)證后的產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn)
1.Factor Mutual Design Manual 1-28. 2013
2.《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102:2002
3.《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2001
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