“装配式轻钢轻混凝土结构体系研”项目启动

本刊讯 日前，由中技集团承担、北京千城集成房屋有限公司参与的2016年住建部科学技术计划项目“装配式轻钢轻混凝土结构体系研究”启动会暨关键技术研讨会在北京召开。项目组从研究背景、研究基础、课题立项、研究内容、技术路线和考核指标等方面介绍了项目实施方案。与会人员围绕装配结构的连接构造、抗震性能、预制墙板生产技术、配套楼板技术、结构设计方法、施工技术和水电安装等关键技术进行了深入讨论，并确定了任务分工、时间节点和管理规定等。

装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

装配式轻钢框架-短肢组合墙结构抗震性能研究

为研究装配式轻钢框架-短肢组合墙结构的抗震性能,对3个足尺试件(1个轻钢框架结构、1个轻钢框架-短肢桁架结构、1个轻钢框架-短肢桁架组合墙结构)进行了低周反复荷载试验。分析了结构破坏模式、滞回曲线、承载力、刚度退化、变形性能、耗能和应变。结果表明:短肢桁架以及短肢桁架组合墙作为结构第一道抗震防线,高效提升了轻钢框架结构的抗震性能;相对于轻钢框架结构试件,轻钢框架-短肢桁架组合墙结构试件的极限承载力提高了28482%,初始刚度提高了24446%;组合墙内的短肢钢桁架与混凝土的共同工作性能良好,混凝土的约束作用抑制了短肢桁架的屈曲失稳,短肢桁架提高了组合墙核心混凝土的变形能力。所提出的装配式轻钢框架-短肢组合墙结构传力路径明确、抗震性能优越、装配便捷,特别适用于低、多层装配式轻钢组合结构,其设计思路同样可用于其他装配式钢框架结构。

BIM技术在轻钢结构装配式建筑施工中的应用

旨在探讨建筑信息模型(BIM)技术在轻钢结构装配式建筑施工中的广泛应用,强调其在设计、施工、质量控制和进度管理方面的优势。通过详细的数据、示例和技术说明,展示了BIM技术如何提高轻钢结构建筑的效率、质量和可视化管理,从而推动了现代建筑工程的进步。这一技术为建筑行业带来了前所未有的革新,对建筑项目的规划和执行提供了更多的可控性和精确性,最终实现了更高效的建设效率和更卓越的建筑质量。

装配式建筑主体轻钢结构建筑绿色施工技术

为了提高建筑物的能源效率,减少对自然资源的依赖,降低对环境的影响,本文研究装配式建筑主体轻钢结构建筑绿色施工技术。分析了轻钢结构的定义和特性以及其在装配式建筑中的优势和适用性,提出了模块化设计与制造、节能建筑材料的选择、集成化系统、太阳能利用、垃圾管理与再利用等方法。研究表明:该技术可以实现能源的高效利用、减少碳排放、降低资源消耗,从而达到绿色建筑的目标。这种施工技术对于可持续发展、环境保护和资源节约具有重要意义。

轻质混凝土装配式建筑结构梁力学性能试验分析

近年来装配式混凝土结构在建筑结构中广泛使用。然而,这种结构仍然存在一些缺陷,如部件重量过重、对施工设备要求高、节点对准困难、安装精度差等。为了解决上述问题,采用轻质混凝土制成预制构件,有利于减轻建筑结构本身的荷载,提高建筑结构的安全性和经济性。因此文章使用轻质陶粒或泡沫代替普通粗骨料,并通过三点弯曲试验,进一步探讨轻质混凝土梁和普通混凝土梁在正常使用条件下的力学性能。结果表明,泡沫混凝土梁的力学性能与普通混凝土梁相似,但泡沫混凝土梁的密度降低了23.4%。此外,泡沫混凝土的延性和韧性分别提高了13%和3%。但与普通混凝土梁相比,陶粒混凝土梁的力学性能存在一定差异,具有较大的分散性和明显的脆性破坏特征。文章的研究成果可为同类工程设计提供参考。

装配式轻钢框架-复合轻墙结构抗震性能试验研究

文中主要针对低周反复荷载作用下装配式轻钢框架-复合轻墙结构的力学特性进行了分析,并与常规轻型钢框架进力学特性进行了对比,深入探析粉煤灰层厚度对装配式轻钢框架-复合轻墙结构的抗震性能的影响。结果表明,与轻型钢框架相比,装配式轻钢框架-复合轻墙结构的破坏荷载提升85.5%,破坏刚度提升18.5%,累计耗散能提升83.2%;填充粉煤灰后,装配式轻钢框架-复合轻墙结构的破坏荷载18.5%,破坏刚度变化不大,累计耗散能提升28.6%。总体上,填充粉煤灰可增强装配式轻钢框架-复合轻墙结构的抗震性能。

轻钢装配式建筑性能优化设计综述

轻钢装配式结构施工周期短、抗震节能、可回收利用率高,但也存在热惰性差、重复热桥多、隔振性能差等缺陷。以CNKI数据库筛选出的有关轻钢装配式建筑的383篇文献和Web of Science核心合集的731篇文献为数据来源,利用CiteSpace对发文情况、研究热点及发展趋势进行可视化分析,为以后的相关研究提供参考。综述包括轻钢龙骨、轻钢轻质混凝土、轻钢框架等在内的典型装配式轻钢结构性能优化设计的研究现状。首先,从整体抗震性能、自攻螺钉连接、龙骨截面及腹板开孔、保温材料及构造角度分析了组合墙体力学性能优化设计的特点、效果和改进思路。之后,从增设保温材料、热桥阻断设计、相变储能应用和接缝密封处理4个方面提出优化墙体热工性能的方法和效果。最后,阐述了围护结构隔绝空气声、结构振动噪声及振动舒适度的优化设计方法,总结了多目标并行优化的研究现状和未来发展方向。

BIM技术在轻钢结构装配式建筑施工中的应用

在当前建筑工程行业的快速发展背景下,节约资源和减少环境破坏成为行业关注的重点。轻钢材料因其轻质、环保和可再利用的特点被广泛引入建筑工程,特别是在装配式建筑中展示出显著的优势。本文探讨了建筑信息模型(BIM)技术在轻钢结构装配式建筑施工中的应用,重点分析了该技术如何通过可视化管理和仿真模型改善施工流程和提升建筑整体性能。并结合具体的工程实例,对BIM技术在实践中的运用进行了说明,从而提高了 BIM技术的使用价值,为促进我国装配式建筑的高质量发展打下了坚实的基础。

基于施工全过程健康监测的装配式部分包覆钢-混凝土组合结构体系动力特性研究

为研究装配式部分包覆钢-混凝土组合结构的动力特性,基于世博文化公园双子山项目,采用全过程健康监测手段对装配式PEC结构体系施工全过程的应力、加速度进行监测,研究其阻尼比和自振频率在施工过程中的变化情况,将实测结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:结构应力计算值、自振频率计算值等均与实测值吻合较好,验证了结构施工全过程仿真模拟计算的合理性。施工过程中PEC框架梁柱及节点后浇区的型钢及混凝土应力实际监测结果均满足强度要求。节点后浇区混凝土浇筑前后,结构自振周期和阻尼比差别较小;结构顶部覆土恒载施加完成后,结构的自振周期和阻尼比均较之前有所增大。结构设计时阻尼比取0.04,小于施工完成后的阻尼比实测值最小值0.046,阻尼比取值偏于安全,设计阻尼比取值合理。

建筑混凝土轻钢结构损伤可靠检测仿真研究

建筑混凝土轻钢结构强度高、整体刚性好、变形能力强,但由于其构件断面偏小,发生开裂损伤后极限承载能力下降,严重影响建筑整体质量,所以应研究建筑混凝土轻钢结构损伤检测方法。先构建轻钢结构实体并自动生成三维轻钢结构有限元模型,利用模态分析模块求解轻钢结构模态参数。采用希尔伯特振动分解算法,获取轻钢结构损伤检测的最大幅值分量信号,并将其输入至全连接神经网络,检测损伤情况,并输出损伤结果。测试结果显示:获取的一阶和二阶频率结果与实际结果之间最大差值分别为0.75Hz和1.2Hz,说明上述方法可准确得出轻钢结构的相关模态参数,能够完成建筑混凝土轻钢结构损伤的可靠检测。

多联机系统与轻钢装配式建筑一体化设计新方法

近年来,轻钢装配式建筑因施工便捷、环境效益高等优势,大量应用于工程实践,有很好的应用前景。而由于传统暖通空调设计方法导致的后续施工会二次破坏建筑构件,传统暖通空调设计方法已不适用于轻钢装配式建筑。目前,针对暖通空调与轻钢装配式建筑融合发展的研究与应用相对较少,为填补该领域的空白,提出了一种暖通空调系统(以多联机为例)与轻钢装配式建筑一体化设计新方法IB-VRV(variable refrigerant volume air conditioner integrating with buildings)。探究了适用于传统建筑的暖通空调设计方法与适用于轻钢装配式建筑的暖通空调设计方法的差异。并根据这两种暖通空调设计方法的差异,在现有传统暖通空调设计理念的基础上,凝练出暖通空调系统与轻钢装配式建筑融合发展三项原则。这三项融合原则分别为结构安全优先、非同寿命周期和功能区弹性化原则。基于上述三原则,进一步提出暖通空调系统与轻钢装配式建筑融合新方式,并以多联机系统为案例展开深入分析。研究结果表明,所提出的IB-VRV能够弥补传统暖通空调设计方法应用于轻钢装配式建筑的不足,并能充分发挥轻钢装配式建筑自重轻、结构简单、构件小可暗装等优势。该研究为暖通空调系统与其他类型装配式建筑一体化设计开拓了思路,奠定了理论基础。

装配式钢框架-内填轻钢复合墙板结构抗震性能试验研究

为适应多高层装配式住宅结构的发展需求,提出了一种新型装配式钢框架-内填轻钢复合墙板结构体系。对4个足尺钢框架-轻钢复合墙板试件进行了低周往复加载试验研究,分析了填料强度、龙骨规格、墙板开洞等因素对试件破坏模式、滞回性能、抗剪承载力、抗侧刚度、延性及耗能性能的影响,并对钢框架与轻钢复合墙板协同受力机制进行了分析。结果表明:钢框架与内填墙板协同工作性能良好;结构中墙板为剪切型破坏,最终以填料角部受压破坏、骨架与填料间黏结滑移失效、墙面板破坏及螺钉连接失效为主要破坏特征,钢框架未发生明显破坏,并对内填墙板具有良好约束作用;填料强度提高及立柱截面增大可提高结构的抗剪承载力、刚度及耗能性能,但延性降低;开设洞口使得墙板的抗剪承载力、初始刚度以及耗能性能均降低,但延性增大。加载初期,内填墙板承担约85%的水平荷载,加载后期,墙板逐渐退出工作,钢框架承担主要水平荷载和倾覆弯矩。

装配式轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板结构振动台试验

为发展高效抗震、绿色节能、施工便捷的装配式村镇住宅建筑,提出了一种适于村镇低层住宅的低能耗装配式轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板结构,轻钢框架由方钢管混凝土柱、H型钢梁、双L形带斜向加劲肋梁柱节点及预制混凝土楼板构成,钢丝网架珍珠岩复合墙板由钢丝网砂浆内外叶复合珍珠岩板夹心聚苯板构成,钢丝网架珍珠岩复合墙板单元包裹咬合轻钢框架,墙板单元间采用企口连接。进行了两层轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板足尺结构的振动台试验,激振包括白噪声在内的57个工况,各工况的地震动峰值加速度PGA在0.07g~1.50g,分析结构的破坏过程、刚度退化、位移、应变等动力响应。结果表明:轻钢框架与钢丝网架珍珠岩复合墙板共同工作性能良好,钢丝网架珍珠岩复合墙板对结构刚度有显著的贡献;随地震峰值加速度的增大,结构自振频率降低,阻尼比增大;在8度设防地震作用下结构最大层间位移角为1/361,基本处于弹性状态;8度罕遇地震作用下,结构没有明显的破坏;在极罕遇地震作用下,外墙板损伤明显,轻钢框架损伤较轻;钢丝网架珍珠岩复合墙板与轻钢框架包裹咬合式柔性连接,具有滑移摩擦消能减震的作用。该结构体系在村镇低层住宅建筑中有广阔的应用前景。

预制装配式螺栓连接型轻钢构造柱施工技术研究

传统构造柱的施工涉及工种多,工序复杂,工期长,工人劳动强度大,存在马牙槎留置偏差、钢筋偏位、混凝土侧漏、不密实等质量通病,显然无法满足现代建筑产业化,绿色施工的要求。提出了一种可代替传统钢筋混凝土构造柱的轻钢构造柱施工工艺,确定了其施工特点、原理、工艺流程及质量控制措施,获得了最佳的经济和社会效益,是一种可靠、高效的新技术,具有广阔的应用前景。

基于BIM技术与模拟退火算法的村镇轻钢框架结构智能设计方法

传统村镇住宅结构设计需要进行大量的人工试算与重复建模,而受制于建设成本,村镇住宅无法像城镇住宅一样通过设计师进行专业的结构设计与验算,其安全性与经济性均难以满足要求。为此,提出一种村镇轻钢框架结构智能设计方法,包括智能建模与智能优化两个环节。基于图层自动识别算法、光学字符识别技术、自适应分块算法提出村镇轻钢框架结构BIM智能建模方法,包括图层识别、轴文本数据提取、墙体轮廓提取等,智能建模结果基本满足实际工程要求。基于提出的两阶段模拟退火算法给出村镇轻钢框架结构的智能优化方法,优化速度较快,优化效果良好。通过实际工程案例对提出的智能设计方法进行验证,结果表明,提出的村镇轻钢框架结构智能设计方法具有可行性,与传统的人工设计方法相比,设计周期可缩短70%以上,材料用量、结构设计指标接近人工设计结果。

装配式钢-混凝土混合结构体系防火防腐防水系统施工技术研究

文中探讨了装配式钢混混凝土结构系统的防火、防腐、防水系统的建设工艺,提出了通过大型有限元分析软件建模的优化设计方法和实际工程项目的受力性能分析。测试研究包括针对结构安全性和功能性进行优化研究的破坏分析和外围护系统性能测试的设计试件。

输电线路装配式基础用轻骨料混凝土试验研究

针对输电线路装配式基础预制构件自重和工作环境服役的使用要求,开展了人造页岩陶粒、天然浮石两种粗骨料类别的轻骨料混凝土力学和耐久性能试验研究。室内试验结果表明轻骨料混凝土的力学和耐久性能指标良好,可以在输电线路装配式基础中进行试点应用;与浮石轻骨料混凝土相比,陶粒轻骨料混凝土的耐久性能优势更加明显。

装配式市政隧道结构轻量化、标准化设计研究

装配式建筑所受的期望越来越高,装配式轨道交通车站和综合管廊已经取得较大发展,但装配式市政隧道的设计及施工发展却严重滞后,主要原因是装配式隧道预制件吊装重量大、远程运输净高受限、非标构件多、模板成本高等。因此,如何实现结构的轻量化、标准化犹为突出及紧迫。现以开创大道与萝岗新城外环路交叉口立交工程为例,分析了装配式隧道结构形式的选择、结构的模板分解方式、地下结构预应力的设计及应用及隧道平纵曲线段的调节方式和预制模板的统一,并应用了新材料、新产品和新工艺。案例工程采用肋板式结构及湿拼法的拼接方式使得预制构件尽可能轻量化、标准化,成功实现隧道全预制拼装市政隧道与现浇隧道工程造价相当,为装配式市政隧道设计提供一定的参考价值。

装配式轻质混凝土复合保温外墙板系统构造技术探讨

为探索装配式混凝土建筑构件构造技术,本文以装配式轻质混凝土复合保温外墙板系统构造技术为例,阐述了装配式轻质混凝土复合保温外墙板系统的构成及性能指标,从基本规定、节能设计要点、复合保温外墙板设计要点以及构造要求等方面揭示了复合保温外墙板系统的设计要点。