装配式钢结构住宅体系经过国内外科研单位和企业多年的研究,目前已取得了一定的成果和应用,但还存在以下问题:
①现有装配式钢结构住宅的核心技术偏重于主体结构,没有封闭成一套完整的建筑产品,因此各组成部分(建筑设计方案、结构设计方案、抗侧力体系、围护结构、三板方案)的衔接不足,存在诸多系统性问题。
②缺乏与现行规范、规程有良好“接口”的设计方法和配套标准图集,以及相应的统一的可执行行业标准、构造方案和施工方案。
③缺乏针对不同的地域、环境、使用功能的多套针对性的装配式钢结构建筑产品。针对上述问题,本研发团队提出一种基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系,提出一套完整的针对不同环境、不同使用工况,拥有主体结构(实腹式异形柱+钢格构柱组合体系(8-11 层)、 异形钢格构框架+钢格构剪力墙体系(15-18 层)、异形钢格构框架 +抗侧力体系 SSF-LRS(19-26 层))、抗侧力体系(四个系列 SSF-L RS)、楼板体系(皮卡汀尼楼板体系(皮卡汀尼梁+皮卡汀尼板+关 键连接节点))、墙板体系(带限位功能的 CF 自保温墙板),及相应的建筑、结构设计方案、成套设计方法、技术标准及图集、构造方案、施工方案及配套设备,进而形成一套封闭的拥有自主知识产权的钢结构装配式建筑产品。
该体系的创新型、先进性、独占性:
(1)基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系是一套完整的全装配式钢结构建筑产品。该建筑体系包含主体结构、抗侧力体系(四个系列 SSF-LRS)、楼板体系、墙板体系。主体结构根据不同使用工况有四种组合方案:实腹式异形柱+钢格构柱组合体系 (8-11 层)、异形钢格构框架+钢格构剪力墙体系(15-18 层)、异 形钢格构框架+抗侧力体系 SSF-LRS(19-26 层)。抗侧力体系为四种适用于不同需求的全栓接装配式钢框架-抗侧力体系(SSF-LRS)。皮卡汀尼楼板体系包括 2 种形式的皮卡汀尼梁(翼缘型梁、箱型扁 梁)、4 种皮卡汀尼板(PTB60-310-930、PTB80-330-660、PTB110- 366-732、PTB130-390-750)、梁板连接节点、主次梁连接节点等。墙板体系为一种新型带限位功能的 CF 自保温墙板。整个建筑体系均为自主研发、自行设计,拥有完整的知识产权及独特、领先的技术优势。
(2)国内外已经开展一定数量有关钢板剪力墙、粘弹性阻尼器等的研究,但将二者结合起来研究还未见报道。由于问题的复杂性,相关结构类型的抗震性能研究只有少量的小比例试验。本研究对大比例的 SSF-LRS 体系进行循环加载试验,考虑不同的钢板截面形状、阻尼器布置数量、节点转动刚度对结构的动力特性和抗震性能的影响,属创新性的工作。本项目同时研发了一系列新型减震耗能及全栓接构件,为结构体系形成坚实的围护结构部分。
(3)提出一套基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系的设计方法、建筑设计方案、结构设计方案、构造方案、施工工艺及配套设备、产品模型、技术标准等,推动此研发成果在市场上的推广应用。
基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系,可完全实现构件生产工业化、施工安装标准化,可满足一般装配式钢结构住宅建筑的使用要求。
目前基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系具备完整的建筑、结构设计方案、成套设计方法、技术标准及图集、构造方案、施工方案及配套设备,尚未投入实际工程应用。
本研发团队设计研发的基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系,可完全实现构件生产工业化、施工安装标准化。基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系经济社会效益具体体现于
以下几点:
(1)基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系能够大大缩短施工工期。采用全装配式钢结构能够极大程度的实现构件预制,实现生产过程模块化、工厂化,大量的工厂预制可以提高施工效率,工期的缩短可以带来更好的经济利益和抗风险能力,也能满足高层钢结构住宅建筑的需求。
(2)基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系能够实现可持续发展节能减排的要求。传统的现浇结构造成了大量的水资源、木资源的浪费,基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系能够实现结构构件的标准化、产品化生产,让结构构件在工厂加工生产,再运往施工现场组装,极大地减少了现浇建筑在施工过程中的环境污染问题,降低了建造耗能,实现低碳建筑的发展要求。
(3)基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系能够一定程度上解决人力资源紧张问题。在建筑工程总费用中,人工费用占较大比例,基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系排除大量现场焊接作业及湿作业,大大减少了施工现场人员冗杂问题,部分结构构件自重小易安装,可以减少施工人员数量,降低施工人员素质要求,减少工人劳动强度,提高劳动效率。
(4)基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系能够提高建筑产品质量。在大量的现场作业中,构件会因现场的多方面因素而产生误差,质量上会产生各种各样问题,该建筑体系的构件在工厂加工,有一套严格的质量控制标准,能够保证构件的质量。
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