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。

部分包覆钢-混凝土装配式框架-现浇钢筋混凝土核心筒结构应用研究分析

某建筑主体结构高度为172.4m,采用框架-核心筒结构体系。核心筒采用现浇钢筋混凝土结构,外框架进行了装配式钢筋混凝土框架、钢管混凝土柱钢梁框架、部分包覆钢-混凝土组合框架三种结构方案对比。部分包覆钢-混凝土组合框架采用钢管混凝土柱、部分包覆钢-混凝土框架梁、部分包覆钢-混凝土次梁、预应力混凝土叠合楼板。并对部分包覆钢-混凝土组合框架-核心筒进行了地震作用下动力弹塑性分析,考察此结构动力性能。

包覆钢技术在框架结构项目中的应用

以南京市某住宅小区社区配套商业服务中心项目为例,拟采用装配式钢混组合框架结构。结构采用PEC柱、PEC梁、钢梁及钢筋桁架楼承板,通过将装配的属性赋予钢混组合结构。通过本项目验证装配式钢混组合框架结构既能保证结构的安全性,满足建筑使用功能,又能缩短工期,节省材料,满足国家绿色低碳智能建造的要求。通过本项目,在新型工业化建筑设计与建造方向做出积极探索,为以后同类项目提供借鉴。

部分包覆钢-混凝土组合柱单向压弯面内整体稳定承载力的工程计算

利用有限元方法建立部分包覆钢-混凝土组合柱(PEC柱)模型,对比既有试验数据,校核其可行性。经大量参数计算,在多高层建筑结构常见的柱子长细比范围内考察了压弯构件极限状态下轴力-弯矩相关曲线的特点。提出了采用轴力-弯矩相关方程表达的PEC柱单向面内压弯整体稳定承载力计算公式,利用既有试验数据、有限元计算数据对该公式的适用性、可靠性进行校核。结果表明,在绕强轴失稳与绕弱轴失稳的情况下公式均偏安全且经济,可用于实际工程中。

部分包覆钢-混凝土组合柱轴压整体稳定承载力的工程计算

部分包覆钢-混凝土组合柱(PEC柱)能以较小的截面尺寸承担较大的荷载,因而在实际工程应用中具有较大长细比,承载力转为由整体稳定控制。利用有限元软件ABAQUS建立PEC轴压柱模型,对比既有试验数据,校核其正确性。在此基础上,对不同截面尺寸、材料强度配比下的构件进行参数分析。根据计算结果,对PEC柱的轴压整体稳定系数取值提出两种方案:一是按照《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)b,c类柱子曲线进行设计计算;二是借助《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的柱子曲线形式,更新缺陷系数,给出新的稳定系数曲线。将两种方案计算结果与试验数据进行了比较,对其适用性进行了研究。

L形部分包覆钢-混凝土组合柱的箱型支撑节点构造优化及性能分析

部分包覆钢-混凝土组合柱(简称PEC柱)在装配式建筑领域具有广阔的应用前景,近几年来在住宅领域中矩形PEC柱推广应用相对较多,但是L型PEC柱,尤其在框架-支撑结构中应用较少。L形PEC柱是一种新型的组合结构构件,因其肢厚与墙体同宽,避免了室内凸柱,因此在装配式钢结构住宅建筑中具有更好的应用前景,但是其箱型钢支撑节点构造较复杂,通常在项目设计中,节点域构造形式参照16G519《多高层民用建筑钢结构节点构造详图》中的钢结构节点构造确定,故对L型PEC柱与支撑的节点域构造及性能的研究尚待完善。以东升和府10号楼住宅项目为背景,依据“强节点、弱构件”抗震设计要求,按设防地震弹性分析要求提取YJK模型中构件内力:在1.3(D+0.5L)+0.3W+1.4Eh和1.0(D+0.5L)+0.3W+1.4Eh工况组合下分别取得支撑最大轴压力和轴拉力。根据该组合下的相关杆件内力开展箱型钢支撑节点传统方案及优化方案的有限元分析,基于有限元分析结果,分析节点域在受拉及受压下混凝土及主钢件应力分布及应力值,得出箱型支撑腹部传来的压力可以由L形PEC柱中填充的混凝土抵抗,传来的拉力可通过水平加劲板有效传递。在设防地震弹性工况组合下优化方案与传统方案应力分布及应力峰值基本一致,且节点域具有较高的安全裕量,满足“中震弹性”组合工况性能要求,优化后的L形PEC柱的箱型支撑节点结构性能未有明显下降,但给加工带来便利性,并提高质量可控性。

PEC结构体系在装配式建筑工程中的应用分析

以湖州市第二中学的食堂重建工程为例,对部分包覆钢-混凝土组合框架结构体系在装配式建筑工程中的应用进行探讨,重点对材料选择、主体结构设计、连接节点设计进行了详细分析,并对该项目进行了评价。结果表明:本工程的总体装配率为76.3%,同时满足了《湖州市绿色建筑和绿色建材政府采购基本要求(试行)》与《装配式建筑评价标准》中的相关技术要求,项目评价结果为AA级装配式建筑;BIM技术的应用显著提升了项目的建设质量和综合管理水平。

吊装技术在装配式PEC结构建筑中的应用

装配式钢结构是一种新型的建筑工业化模式,对比传统建筑生产方式,具有高效率、高质量、施工快、稳定性好、绿色环保等一系列优势。本文通过工程实例,对吊装技术在装配式建筑中的应用进行探究,主要包括:施工前吊装方案的确定、钢结构吊装的关键技术点、施工顺序及质量保证措施,得出了适用于装配式建筑钢结构的吊装施工技术,对装配式建筑的吊装施工起到一定借鉴作用。

上海世博文化公园南片区双子山项目主体结构设计

上海世博文化公园南片区双子山项目为人造山形建筑,是位于城市敏感环境及软土地基上的国内规模巨大的仿自然山体之一,采用空腔堆山方法进行建造。综合考虑空腔内建筑功能区域划分、表皮仿自然山形特点以及预制装配要求等因素,结构划分为下部规则腔体结构和可方便进行山形塑造的上部表皮结构。结构采用框架-剪力墙结构体系,结合本项目特点并通过计算分析,其中框架部分的结构选型比较了预制钢筋混凝土结构、全钢结构和部分包覆钢-混凝土组合结构(简称PEC组合结构),得到PEC组合结构在整体刚度、节点连接及抗震性能等方面具有综合优势。表皮结构采用加密框架和现浇梁板体系,结合等高线坡度,表皮形成斜板加挡土墙的分仓设计。对比了采用考虑表皮效应的整体模型和仅考虑下部规则结构的计算模型的主要控制指标、动力特性及大震下的破坏形态等内容,并进行强度包络设计,提高了结构安全度。整体计算结果表明,结构体系选型合理,各计算指标均能满足规范要求。