（15）冷轧钢(CFS)住宅设计——选型法
1.2定义
除了下面的定义之外，还应该应用《一般规定》里的定义。
1 平均参考水准面（Average Grade）。在所有外墙处，毗连建筑物的最终地水准平面的平均海拔高度。
2 基本风速（Basic Wind Speed）。符合当地建筑规范或在没有建筑规范的情况下，符合ASCE7（美国土木工程师协会7）规定的3秒阵风风速。
3 支撑加强肋（Bearing Stiffener）。附加到腹板上的加强构件，以抵抗腹板曲屈的额外材料。也称为腹板加强肋。
4 支撑块（Blocking）。附联到承重构件、平拉带或覆盖板上，转移剪力的C形、导轨、折弯形状或平拉带材料。
5 拉紧墙线（Braced Wall Line）。建造用来抵抗地震力和风力破坏的墙，并且含有一系列的类型I拉紧墙板或类型II拉紧墙。
6 建筑物、规则（Building, Regular）。不属于不规则的建筑物。
7 建筑物、不规则（Building, Irregular）。满足或超出1.1.2.1部分里确定的限制建筑物。
8 弦杆柱子（Chord Stud）。位于类型I拉紧墙板或类型II拉紧墙端部的轴向荷载承重柱子。
9 扣角钢（Clip Angle）。一个L型的钢材短件（通常弯成900）。通常是用做连接。
10 屋檐悬挑（Eave Overhang）。从外墙骨架的外表面测量到屋顶的外部边缘，屋顶的水平突出。
11 沉重量的屋顶/顶棚组件（Heavy Weight Roof/Ceiling Assembly）。平均单位重量大于0.72kN/m2，并且少于或等于1.20kN/m2的屋顶/顶棚组件。
12 沉重量的外墙（Heavy Weight Exterior Walls）。单位重量大于0.34kN/m2，并且少于或等于0.68kN/m2的外墙。
13 高地震区域（High Seismic Area）。地震设计种类为D1或D2的区域。
14 飓风区域（High Wind Area）。基本风速等于177km/hr，直到并包含209km/hr的区域。
15 压紧螺栓（Hold Down Anchor）。连接墙或楼层系统到下方墙上或下方基础上的锚固系统，并且主要是抵抗风或地震事件造成的抬起力。
16 轻重量屋顶/顶棚组件（Light Weight Roof/Ceiling Assembly）。平均单位重量少于或等于0.51kN/m2的屋顶/顶棚组件。
17 轻重量的外墙（Heavy Weight Exterior Walls）。平均单位重量少于或等于0.34kN/m2的外墙。
18 平均屋顶高度（Mean Roof Height）。除了屋顶角度少于或等于10度时应该采用屋檐高度之外，平均屋顶高度应该是屋顶屋檐高度和屋顶表面最高点的高度的平均值。
19 多跨度（Multiple Span）。有着中间支撑的连续构件所构成的跨度。
20 正常重量屋顶（Normal Weight Roof/Ceiling Assembly）。平均单位重量大于0.51kN/m2，并且少于或等于0.72kN/m2的屋顶/顶棚组件。
21 设计的纵横比（Plan Aspect Ratio）。建筑物的长度（比较长的尺寸）对宽度（比较短的尺寸）的比。
22 耙子悬挑（Rake Overhang）。从山墙的外表面测量到屋顶的外部边缘，屋顶的水平突出。
23 重复的骨架（Repetitive Framing）。中心间距不大于610mm的墙、楼层和屋顶承重构件骨架系统。在把结构荷载转移到过梁或门楣，以及支撑柱子、托梁或椽子上的开口处，允许比较大的间距。
24 屋脊（Ride）。由二个斜屋顶表面的顶部边缘的接缝形成的水平线。
25 SDC D1。短周期设计光谱响应加速度大于0.50g，并小于或等于0.83g的地震设计种类。
26 SDC D2。短周期设计光谱响应加速度大于0.83g，并小于或等于1.17g的地震设计种类。
27SDC E。短周期设计光谱响应加速度大于1.17g的地震设计种类。
28地震设计种类（SDC，即Seismic Design Category）。根据建筑物的重要性和建筑物所在场地上设计地震地面运动的激烈程度进行的分类，通常在当地建筑规范里给出，如果当地没有建筑规范，就在ASCE 7（美国土木工程师协会标准7）里给出。
29单跨（Single Span）。由一根没有任何中间支撑的连续结构构件形成的跨度。
30跨度（Span）。在支撑座之间的净水平距离。
31钢板（Steel Sheet）。用来代替结构覆盖物拉紧墙的薄钢板。
32拉带（Strap）。通常用来拉紧和支撑，通过张力和剪力来转移荷载的平或卷钢板材料。
33结构覆盖物（Structural Sheathing）。直接用在结构构件（即柱子或托梁）上分布荷载、拉紧墙，并且通常会增强组件的覆盖物（即夹板或定向纤维板）。
34类型I拉紧墙板（Type I Braced Wall Panel）。类型I拉紧墙板是在一侧采用木结构覆盖板或钢板覆盖墙的全高，没有开口，并且在压紧锚栓之间有连续的覆盖物。
35类型II拉紧墙（Type II Braced Wall）。类型II拉紧墙是在一侧采用木结构覆盖板或钢板完全覆盖墙的全部高度，并且允许在地脚锚栓之间有开口。
36风位向（Wind Exposure）。风位向与当地建筑规范一致，没有建筑规范，就与ASCE 7（美国土木工程师协会标准7）一致。
1.3参考标准
1 AISI/COFS/GP 2001，《冷轧钢骨架标准——一般规定》（简称《一般规定》），美国钢铁协会（AISI），华盛顿，DC，2001。
2 AISI/COFS/TRUSS 2001，《冷轧钢骨架标准——桁架设计》，美国钢铁协会（AISI），华盛顿，DC，2001。
3 AISI，《冷轧钢材结构构件设计规范》，美国钢铁协会（AISI），华盛顿，DC，1996，带有1999补充资料。
4 ASCE 7-98，《建筑物和其它结构最小设计荷载》，美国土木工程师协会，雷斯顿，维吉尼亚，1998。
5 ASTM标准A307-94，《碳钢螺栓和柱子标准规范，60000PSI抗张强度》，美国试验和材料协会，West Conshohocken，宾夕法尼亚州，1994。
6 ASTM 标准 A653/A653M-01a，《热浸加工薄钢板，锌涂层（镀锌）或锌铁合金涂层（锌镀层）标准规范》，美国试验和材料协会，West Conshohocken，宾夕法尼亚州，2001。
7 ASTM 标准 A792/A792M-01a，《热浸加工薄钢板，55%铝锌合金涂层标准规范》，美国试验和材料协会，West Conshohocken，宾夕法尼亚州，2001。
8 ASTM 标准 A875/A875M-01a，《热浸加工薄钢板，5%铝锌合金涂层标准规范》，美国试验和材料协会，West Conshohocken，宾夕法尼亚州，2001。
9 ASTM 标准 C645-96a，《非承重钢材骨架构件标准规范》，美国试验和材料协会，West Conshohocken，宾夕法尼亚州，1995。
10 CSA O325-92，《结构覆盖物》，加拿大标准协会，Rexdale（多伦多），安大略洲，加拿大，1993。
1 1CSA O437-系列-93，《OSB和薄片板标准》，加拿大标准协会，Rexdale（多伦多），安大略洲，加拿大，1993。
12 DOC PS 2-95，《建筑和工业夹板》，美国商业部，国家标准和技术协会，盖瑟斯堡，马里兰州，1995。
13 DOC PS 2-93，《木结构板性能标准》，美国商业部，国家标准和技术协会，盖瑟斯堡，马里兰州，1993。
1.4骨架构件的限制
1.4.1概要
承重和非承重骨架构件要符合《一般规定》，以及这部分的额外限制。这样的限制不适用于由设计专家提供的设计。
1.4.2物理尺寸
冷轧承重钢材构件应该符合表1.4-1里指定的尺寸要求。钢材导轨最小应该有32mm边缘。
①“t”显示钢材的最小基本金属厚度，以mm来表达。
出于本标准的目的，柱子和托梁，以及导轨最大内侧弯曲半径应该如表1.4-2所示。
1.4.3材料特性
除非特别规定为340MPa之外，冷轧钢材构件的最小屈服强度（或屈服点）σy应该是230Mpa。
承重骨架构件钢材的最小抗拉强度应该符合表1.4-3里的屈服强度规定。
1.4.3.1在飓风和高地震区域里的材料特性
在飓风和高地震区域里，拉紧墙建筑中所用的骨架应该是ASTM A653/A653M SS等级33（等级230），ASTM A792/A792M SS等级33（等级230），ASTM A875/A875M SS等级33（等级230）材料。
在飓风区域和高地震区域里，用作拉紧墙材料的钢板应该有0.69mm的最小基本金属厚度，并且应该是下列结构质量钢材等级之一：ASTM A653/A653M SS等级33（等级230），ASTM A792/A792M SS等级33（等级230），ASTM A875/A875M SS等级33（等级230）。
1.4.4腹板孔
在结构构件腹板上的孔（也参考冲孔或穿孔）应该符合图1.4-1（针对楼层和顶棚托梁）和图1.4-2（针对柱子和其它结构构件）的限制，并且要符合下列要求：
图1.4-1
图1.4-2
腹板孔应该有不小于610mm的中心到中心间距。
楼层和顶棚托梁腹板孔宽度不应该大于0.5倍的构件深度d，或64.5mm。
柱子和其它结构构件腹板孔宽度不应该大于0.5倍的构件深度d，或38.1mm。
腹板孔长度不应该超出114mm。
构件的端部或支撑座的边缘与紧挨着的腹板孔边缘之间的最小距离应该是254mm。
应该根据1.4.5，或根据可以接受的工程惯例设计，对违反上述要求的有孔构件进行补缀。
1.4.5孔补缀
如果孔的深度没有超出腹板平直宽度的70%，并且沿着腹板测量，孔的长度没有超出254mm或腹板的深度，取其中最大者，那么违反1.4.4部分里提出要求的腹板孔，都应该进行补缀。根据图1.4-3或图1.4-4，补缀应该是实心钢板、柱子截面或导轨截面。补缀钢材应该是接受构件的最小厚度，并且至少应该超出孔的边缘25.4mm。应该用中心到中心间距不大于25.4mm的ST4.2螺钉，沿着补缀钢材的边缘，采用12.7mm的最小边缘距离，把补缀钢材紧固到接受构件的腹板上。
图1.4-3
图1.4-4
当腹板孔超出了下列尺寸限制时，应该根据可以接受的工程惯例取代和设计结构构件：
（a）越过腹板测量孔的深度超出了腹板平直宽度的70%；
（b）沿着腹板测量孔的长度超出了254mm或腹板的深度，取二者中的较大者。
第二章 连接
2.1紧固件要求
螺钉紧固件应该符合《一般规定》的要求。在本书里规定的所有螺钉尺寸都是最小值。当批准时，应该允许其它的紧固件技术，例如采用空气驱动紧固件、火药驱动紧固件、弯边、敲弯和焊接。
在指定为ST4.2螺钉的地方，当采用比较大的螺钉时，或当一块被连接的钢板小于0.84mm时，允许根据表2.1-1里缩减系数减少钢材到钢材连接里要求的螺钉数量。当采用缩减系数时，应该把减少的螺钉数量往上圆整。
2.2支撑加强肋
最小应该采用0.84mmC形构件或1.09mm导轨构件来制造支撑加强肋。加强肋的最小长度应该是被加强构件的深度减去9.5mm。应该按照图2.2-1所示的间距，用ST4.2螺钉把每个加强肋紧固到构件的腹板上。支撑加强肋应该伸展过腹板的深度，并且应该安装在构件任一侧。
图2.2-1
2.3扣角钢
扣角钢应该有51mm×51mm×0.84mm的最小尺寸，并且有足够的长度，除非有其它原因，否则至少要有25.4mm与连接材料重叠。所有的扣角钢材料都应该符合第一章。
2.4螺栓
连接钢材骨架的螺栓，其孔中心间距至少应该有三个螺栓直径。从螺栓孔的中心到连接构件的边缘的距离不应该少于1.5个螺栓直径。螺栓应该包括适当尺寸的垫圈。螺栓应该满足或超过ASTM A307的要求。
第三章 基础
3.1概要
建筑物基础应该符合采用的建筑规范。应该根据本书第四章和第五章要求，把钢材骨架应该附联到基础结构上。基础锚栓离拐角或底部导轨的末端位置不得超过305mm。