模块化建筑(MiC)技术的研究综述与进展

装配式建筑作为重要抓手,推动着建筑工业化和行业转型升级的持续深化。高度符合“标准化设计、工厂化生产、低碳绿色建造、集成化装修”理念与特点的模块化建筑(MiC),正成为当下国内发展装配式建筑的又一重要方向,现已逐步在实际工程中推广应用。本文对模块化建筑的研究历程与进展进行梳理和总结,包括模块间连接安装技术,混凝土MiC物流运输、吊重设备布置规划及智能建造等施工技术方面的研究进展。最后,搜集了相关混凝土MiC项目发展历程与应用案例,总结模块化建筑现有研究的不足和发展趋势。

重晶石纤维混凝土在医用直线加速器机房的应用

针对知识城南方医院(九龙新城综合医院)项目直线加速器机房结构体量大、墙板厚度大、抗渗抗裂要求高的特点,研究总结出一套大体积重晶石纤维混凝土施工工艺。对重晶石防辐射纤维混凝土的配合比设计、高大模板及支撑体系设计和施工、大体积重晶石混凝土浇筑、大体积混凝土温度控制和养护等关键技术进行总结分析,表明该施工工艺具有良好的可操作性,可为其他相关工程提供借鉴。

考虑节点刚度影响的典型广府木祠堂安全性分析

本文在考虑榫卯连接的半刚特性的基础上,对广府地区典型木祠堂进行整体结构安全性分析.具体工作包括,建立ABAQUS实体有限元模型,采用HILL木材本构模型,对广府木祠堂的典型榫卯连接节点进行弹塑性分析,获取节点刚度数值;建立SAP2000整体分析模型,考虑节点刚度的影响,对结构进行劣化分析.研究结果表明:实体有限元分析可定量地获得节点的M-θ骨架曲线,并将其拟合为三折线用于结构整体分析;节点刚度对整体结构的应力比及位移有较大影响;无劣化的古木建筑结构中的各杆件应力比均较低,但随着杆件的劣化,其安全度呈现出较明显的下降趋势;杆件单独劣化时,柱子劣化引起的应力比增大较梁为明显;所有杆件同时劣化时,边跨梁应力比最大.上述研究成果将为广府木结构的安全性评估提供依据,为修缮工程实践提供理论基础.

广府木祠堂箍头榫节点力学性能试验研究

以岭南地区具有代表性的广府木祠堂建筑为研究对象,分别进行了1榀菠萝格木构架缩尺模型的竖向加载与1榀木构架缩尺模型的水平低周反复加载试验,研究广府木祠堂箍头榫节点的力学性能.通过木构架的竖向荷载试验,获取箍头榫节点在竖向荷载作用下的破坏形式、受力特点和刚度特性;从木构架的水平低周反复荷载试验中,得到箍头榫节点在水平荷载作用下的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化及能量耗散能力等性能.试验结果表明,木构架在梁跨中竖向荷载作用下为梁底部木纤维突然拉断而破坏;而木构架在水平低周反复荷载作用下为节点梁端外侧被挤压劈裂破坏,箍头榫节点呈现出典型的半刚性,其滞回曲线较为饱满,割线刚度曲线呈下凹型且趋于收敛,等效粘滞阻尼系数较大,试件表现出较好的抗震性能.

广府古建筑木结构箍头榫节点弯矩-转角关系理论分析

广府祠堂木结构节点多采用箍头榫形式,其受力性能与已有的直榫、燕尾榫等均存在差异,为研究箍头榫节点的受力性能,开展了箍头榫节点的受力机理分析,推导了弯矩-转角理论计算公式,并通过试验结果验证了理论计算公式的正确性;基于理论计算公式,对影响箍头榫节点弯矩-转角关系的各个因素进行分析.分析结果表明,在所计算的参数范围内,节点初始转动刚度和极限弯矩随着柱直径、榫宽度、摩擦系数、榫头侧面和卯口间挤压宽度的增大而增大,节点极限弯矩随着梁高增大而增大,而节点初始转动刚度受梁高的影响不大.所得结果可为广府地区古建筑木结构的受力分析及抗震性能研究提供理论依据.

新型钢筋网约束矩形节点的局部受压性能研究

为研究新型钢筋网约束矩形节点在低强度混凝土中的局部受压性能,对11个试件进行了轴压试验,讨论试件几何参数与体积配筋率对承载力的影响.试验结果表明,在节点钢筋网外围配置箍筋,可以有效改善节点区的抗裂性能;试件相对高度与其极限承载力成反比,但相对高度大的试件具有较大的初裂荷载;钢筋网体积配筋率对极限承载力有一定的提高作用,但对抗裂性能没有明显改善.借鉴约束混凝土本构模型,建立了力学概念清晰的核心混凝土等效应力-应变关系.采用建议的等效应力-应变关系对相关试验试件进行了全过程分析,计算曲线和试验曲线吻合良好.

梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点的抗震性能

通过4个梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点试件的低周反复荷载试验,研究了此类型边节点的抗震性能.试验结果表明:随着环梁与框架梁配筋率比值、环梁宽度与圆柱直径比值的减小,试件破坏区域由框架梁根部向环梁转移,并出现框架梁根部塑性铰破坏、框架梁与环梁交界处破坏、环梁区破坏3种不同的破坏形式;梁贯通式节点的梁端内力能够可靠传递至节点核心区,环梁节点可与框架梁、钢管混凝土柱协调工作;按"强节点"设计试件塑性铰出现在框架梁根部,滞回曲线饱满,延性系数较大,环线刚度曲线呈下凹型趋于收敛,耗能能力也较大,体现出良好的抗震性能;通过合理设计的梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点受力安全可靠,可实现"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则.

基于Ritz-POD法的格构式塔架结构风致振动分析

根据自立式塔架结构脉动风荷载的空间分布形式,实现了本征特征分解(proper orthogonal decomposition,POD)和基于荷载-里兹模态分析相结合的Ritz-POD算法求解Ritz振型,并结合谐波激励法(harmonic excitation method,HEM)和荷载-响应相关法(load response correlation method,LRC)实现了塔架结构风振响应和等效静力风荷载(equivalent static wind load,ESWL)的高效分析。计算结果表明:采用40阶基于荷载-里兹振型和100阶传统自由振动振型计算的节点风振响应和等效静力风荷载结果及变化规律一致且二者吻合度高,说明较少阶Ritz振型的计算精度是能够保障的。并且较少阶Ritz振型减少了谐波激励法与荷载-响应相关法的运算工作量,提高了风致振动分析的效率。另外,本文利用大型通用有限元软件SAP2000基于MATLAB系统的应用程序接口(API)开发环境,实现了塔架结构风致动力响应和等效静力风荷载的高效分析平台,可为其他大型复杂工程的风致振动分析提供参考。

SAP2000 API及.NET技术在网壳快速建模中的应用

介绍了在.NET平台上利用SAP2000 API函数进行OAPI插件的流程,并通过联方型网壳的建模全过程具体介绍了如何利用SAP2000的API函数编制程序的步骤,实现了快速的网壳模型插件,该文对于进一步开拓SAP2000的应用范畴有实际意义,对同类型的工程项目具有借鉴作用。

装配式超高层钢混结构施工过程变形分析及控制

以某装配式超高层钢混组合结构建筑为研究对象,首先采用ETABS有限元软件进行建模并采用一次性整体加载分析工况和不考虑、考虑混凝土收缩徐变以及竣工时、竣工后5年、10年的阶段施工模拟分析工况,对该结构进行了全过程施工变形模拟分析,结果表明:阶段施工模拟分析方法更符合实际,施工时间越长以及混凝土收缩徐变对结构变形有增大趋势,且竣工完成5年内的结构变形仍有较大的增长。然后,依据理论结果指导实践,形成装配式超高层建筑施工过程变形控制具体措施:预制钢构件采用2~3层为一吊与两台塔吊并行施工方式,加快施工进度来降低时间对变形的影响;采用水化热低的早强高强度混凝土,降低混凝土收缩徐变的影响;施工顺序宜采用在同楼层对称平行、在相邻楼层逆向安装方式,来控制工序误差引起的累积变形;预制构件节点连接宜采用先铰接再刚接的处理措施,来消除部分安装应力等的经验总结,为类似相关工程提供借鉴。

广府木祠堂典型榫卯节点参数化分析

通过有限元软件ABAQUS对广府木结构祠堂的典型节点箍头榫和直榫进行参数分析,充分考虑节点承载力和刚度的影响因素和木材正交各项异性的材性特点,两类节点各选取一定数量建立三维实体有限元模型,分析并获得各种参数变化下节点弯矩承载力和节点转动刚度的变化规律。本文还对节点的M-q曲线进行了双线性拟合,给出了考虑节点各尺寸参数的拟合公式,研究结果将为广府木祠堂修缮和结构加固提供节点承载力和节点转动刚度计算依据和取值参考。

基于SLP的装配式桥梁游牧式构件厂场地规划

由于施工便利及对城市交通影响小等优势,装配式结构体系在城市市政桥梁中正得到逐步推广。不同于装配式房屋建筑,由于装配式桥梁预制构件尺寸大和质量大的原因,通常选取离现场不远处作为临时预制构件厂。针对目前装配式桥梁的相关技术标准和工程管理实践仍不足的现状,重点围绕预制构件生产中异于传统生产模式的强物流依赖性这一关键要素,基于SLP法对某一装配式桥梁的预制构件厂场地布置展开规划研究和方案评价;此外,对目前尚少见报道的预制墩柱构件立式生产关键工艺进行了介绍。

施工企业平台型管理模式探索与实践

在宏观经济形势十分严峻和建筑市场不断萎缩的情况下,为应对内外部环境变化、抢占新的市场制高点,广州机施建设集团有限公司将打造与京东、淘宝一样开放、共享的平台型企业作为未来发展的重要方向,从变革战略体系入手,在治理意识、领导力、组织和流程、治理机制、人才和组织能力培养、企业文化建设等多维度进行全面转型和改良,加快由传统施工企业向“服务平台”升级,实现了“结构、品质、规模”系统性全面提升,探索出一条建筑施工企业高质量发展新路径。

钢套管再生混凝土加固柱轴压试验

为实现建筑业节能减排的目标,提出了钢套管再生混凝土加固柱的新加固方法,对1个未加固柱、12个钢套管再生混凝土加固柱以及2个钢管混凝土柱进行轴压试验,并对试件的承载力和变形特点进行分析,并讨论了该加固柱的承载力计算方法.研究结果表明:加固后试件的承载力提高2.19～3.98倍,且加固柱的刚度、延性均比原柱有明显提高;钢套管再生混凝土加固柱的承载力为钢套管普通混凝土加固柱承载力的91.8%～97.0%;当填充再生混凝土强度由27.0 MPa增加到32.9 MPa时,加固柱的承载力仅提高2.67%;对于再生粗骨料取代率为50%的试件,当钢套管厚度由1.81 mm增加到3.84 mm和5.84 mm时,承载力分别提高了34.0%和77.8%;考虑原柱初始应力后,试件峰值应变减小47.1%～59.3%;钢套管加固柱与钢管混凝土柱具有类似的受力性能.采用不同规范计算试件的承载力,结果表明EC4规范公式的计算精度最高,稳定性最佳.

装配式市政桥梁生产与安装创新技术

芳村大道南快捷化改造工程为广东省首个混凝土墩柱、盖梁预制的市政桥梁项目,其中盖梁采用分段预制方案,可有效降低单构件的重量,方便运输与吊装。依托该项目对墩柱与盖梁的生产和安装工艺进行了一系列创新与实践。结果表明,通过新型钢筋胎架、墩柱吊装临时铰接装置、可调节的支撑体系的开发与应用,可提高构件生产与安装效率。本项目的创新实践可为其他同类型装配式混凝土市政桥梁的建设提供良好的借鉴。

新型钢管混凝土斜柱转换节点的轴压性能分析

本研究提出了一种新型的钢管混凝土斜柱转换结构节点。该节点由核心混凝土、纵横向钢板、外包钢和内置型钢组成。对1个几何比例为1:6的试件进行单调加载试验,并通过数值模拟研究节点区的破坏模式,对节点区钢板的厚度变化进行参数分析。试验研究结果表明,试件的破坏发生于斜柱,可满足“强节点、弱构件”的设计理念。数值模拟结果进一步揭示了节点区的传力机理,计算结果表明,节点区的破坏模式为钢材基本达到屈服、节点区底部混凝土达到极限压应变;节点区极限承载力和屈服荷载分别为斜柱破坏计算模型的2.10倍和1.19倍;起传递轴向内力和约束节点区混凝土作用的外包钢板的厚度变化对计算模型节点区的极限承载力影响最大。

装配式混凝土建筑预制构件的定制生产组织设计

装配式混凝土建筑预制构件的定制化生产属性目前无法避免,且构件产品的体积大,基于工艺过程的组织生产容易导致堆场等仓储系统迅速进入饱和瘫痪状态。为此,提出预制构件厂生产进度与施工现场相协调的组织方式,按“构件厂生产-构件厂储存-现场堆场周转”方式流转。以某装配式建筑项目为例,重点分析了模具的数量确定与工厂场地平面布置。结果表明:该生产组织方式适应当前定制化预制构件生产;通过降低生产过程模具的占用时间,对减少固定模具数量效果明显;对于零散的非标准构件或与配筋影响关系密切的柱端部等模板,可以采用“钢模+木模具”、“木模板”等方案,降低生产的成本。

带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能试验

提出一种带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙,并进行5个1∶4模型试件的拟静力试验,研究该形式组合剪力墙在不同轴压比、剪跨比下的破坏形式、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明:带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能良好,5个试件的屈服位移角平均值为1/114,极限位移角平均值为1/48;增大轴压比可提高试件的承载力,但其抗震性能有所降低;减小剪跨比,试件的承载力和刚度有较大幅度提高,其抗震性能变化不明显。采用有限元软件ABAQUS建立该形式双层钢板-混凝土组合剪力墙模型并进行分析,其计算结果与试验吻合良好。

设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个试验轴压比为0.4的模型试件进行了恒轴力下的拟静力试验。通过改变加劲肋、中部钢管混凝土暗柱的布置形式,研究该组合剪力墙在水平反复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明:试件破坏时底部墙体钢板均发生了屈曲,呈现典型的压弯破坏特征;试件具有良好的延性和耗能能力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中仅设置纵向加劲肋对承载力提高不明显,仅设置横向加劲肋可以略提高试件的承载力,而双向加劲肋的设置将较明显提高试件的承载力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中部增设钢管混凝土暗柱可以较为明显地改善试件的承载力与延性。

城市山林步道施工道路设计研究

针对白云山麓湖越秀山连通工程(一期)项目施工场地道路狭窄、钢结构吊装难度大、不破坏森林植被原貌的特点,研究总结出一套城市山林步道施工道路选线及吊装平台选址施工技术。对山林步道勘察选线、结构平纵线设计、钢结构吊装平台选址等关键技术进行总结分析,表明该施工工艺具有良好的可操作性,可为其他相关工程提供借鉴。