我国装配式混凝土结构的研究与实践

预制混凝土结构是装配式建筑以及市政、公路、铁路工程中最主要的结构形式之一,在我国已经有几十年的研究与工程应用历史。本文回顾了我国自20世纪50年代以来在装配式混凝土结构技术领域的主要研究工作和工程应用情况。结合国家"十二五"科技支撑计划项目、"十三五"重点研发计划项目,着重总结了近十多年来中国建筑科学研究院(简称建研院)在装配式混凝土结构技术方面的研究进展,包括钢筋及构件连接技术、装配式混凝土框架结构体系、新型装配式剪力墙结构体系、多层墙板结构体系、外挂墙板体系等。结合研究及工程实践,介绍了建研院主编、参编的行业标准《装配式混凝土结构技术规程》等主要技术标准,并对我国在装配式混凝土结构领域存在的主要问题以及进一步研究和发展方向做了讨论。     

螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构弹性阶段抗震性能研究

螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构作为一种新型的全装配式建筑结构,能够极大地提高建筑工业化的程度。在实际应用过程中,该结构需要在不同地震设防烈度下满足抗震设计要求。以《螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构技术规程》(T/CECS 809-2021)规定的最大层数、总建筑高度和高宽比限值设计了3组不同抗震设防烈度的结构模型,采用有限元软件ETABS软件对结构进行数值模拟,研究其在弹性阶段下结构整体抗震性能,并将计算结果与现浇混凝土结构建筑进行对比分析。分析结果表明,该新型的全装配式结构在规程规定的最大层数、总建筑高度和高宽比限值控制下,弹性阶段(小震)位移和扭转效应较小,此时该结构体系具有较大的结构安全储备。     

螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构弹性阶段抗震性能研究

螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构作为一种新型的全装配式建筑结构,能够极大地提高建筑工业化的程度。在实际应用过程中,该结构需要在不同地震设防烈度下满足抗震设计要求。以《螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构技术规程》(T/CECS 809-2021)规定的最大层数、总建筑高度和高宽比限值设计了3组不同抗震设防烈度的结构模型,采用有限元软件ETABS软件对结构进行数值模拟,研究其在弹性阶段下结构整体抗震性能,并将计算结果与现浇混凝土结构建筑进行对比分析。分析结果表明,该新型的全装配式结构在规程规定的最大层数、总建筑高度和高宽比限值控制下,弹性阶段(小震)位移和扭转效应较小,此时该结构体系具有较大的结构安全储备。     

装配式轻钢框架-复合轻墙结构抗震性能试验研究

为适应装配式建筑在村镇低层住宅结构发展的需求,提出了一种装配式轻钢框架-复合轻墙结构。该结构由轻钢框架作为竖向承重体系,单排配筋再生混凝土薄墙板作为抗侧力构件与轻钢框架共同抵抗水平地震作用,再生混凝土薄墙板复合EPS保温模块和粉煤灰砌块层形成保温墙体。通过4个装配式轻钢框架-复合轻墙结构和1个轻钢空框架的低周反复荷载试验,分析了墙板分布钢筋间距和墙体构造形式(是否复合粉煤灰砌块层)对该结构抗震性能的影响。研究结果表明：轻钢框架与单排配筋再生混凝土薄墙板协同工作良好,结构具有明确的两道抗震防线,由于复合EPS保温模块和粉煤灰砌块,实现了抗震节能一体化;减小墙板分布钢筋间距和复合粉煤灰砌块层可显著提高结构承载力和延性。基于JGJ 138—2016《组合结构设计规范》及相关文献,给出了装配式轻钢框架-复合轻墙结构的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好。     

装配式混凝土减震墙板框架单元力学性能分析

为深入研究装配式混凝土减震墙板框架单元在低周反复荷载作用下的抗震性能及其受力机理,在拟静力试验研究的基础上,采用ABAQUS软件平台建立了装配式混凝土减震墙板框架单元的有限元模型,通过与1/3缩尺的单层单跨装配式减震墙板框架的低周反复加载试验结果对比,对比分析试件的破坏特征、滞回曲线、承载能力骨架曲线。基于试验结果进行有限元模型合理性验证;在有限元分析与试验结果吻合较好的基础上,研究不同摩擦系数、强度和厚度对减震墙板的滞回性能、承载能力和耗能能力等性能的影响。研究结果表明:减震层摩擦系数增大,将在不同程度上增加装配式混凝土减震墙板框架单元极限位移下的承载力、初始刚度;墙板厚度的增加,将在一定程度上增加装配式混凝土减震墙板框架单元的峰值荷载,对初始刚度和屈服位移影响较小;墙板强度的变化对装配式混凝土减震墙板框架单元的整体力学性能影响微小。研究结果可为装配式混凝土减震墙板框架单元的进一步研究及其工程应用提供一定的参考依据。     

模块化装配整体式自保温混凝土剪力墙力学性能分析

基于目前装配整体式混凝土剪力墙结构在工程实践中出现的诸如钢筋灌浆套筒连接质量难以控制等问题,创新性地提出模块化装配式自保温混凝土剪力墙结构体系。通过进行9片墙板平面内拟静力试验,及2根连梁拟静力试验,研究多片拼接墙板协同工作性能及装配式自保温墙板与连梁的抗震性能,验证自保温墙板及连梁正截面承载力计算公式。试验结果表明,多片拼接墙板具备良好的协同工作性能;在中等轴压比水平下,自保温墙板具备良好的抗震性能;自保温连梁正截面承载力及位移延性比均与实心连梁相近;同时提出改善高轴压比水平下自保温墙板延性的建议。相关成果可为该结构体系的工程应用提供依据。     

北京某高层EVE预制空心板剪力墙结构抗震设计分析

EVE装配式混凝土剪力墙结构体系是采用工业化生产的EVE预制圆孔墙板、叠合楼板及其他混凝土构件经现场装配式安装施工所构成的装配式混凝土剪力墙结构体系。论文通过该体系在实际工程中的应用,总结了其在设计过程中需要重点关注和解决的若干问题。     

建筑工业化装配式外墙板的选择

目前,我国已形成现浇混凝土框架结构体系、装配式混凝土结构体系和钢结构体系,无论哪种结构体系都缺乏适应建筑工业化需求的装配式外墙板。在调研国内外装配式墙板的基础上,优选适合我国当前建筑工业化发展需求的加气混凝土轻质外墙板和泡沫混凝土轻质外墙板作为推广对象。     

装配式混凝土框架-冷弯薄壁型钢复合墙板结构抗震性能试验研究

为研究装配式混凝土框架-冷弯薄壁型钢复合墙板(CTSC墙板)结构的抗震性能和破坏机理,对1榀装配式混凝土纯框架和2榀装配式混凝土框架-CTSC墙板结构进行了低周反复荷载试验。通过分析结构破坏模式、荷载-位移曲线、刚度退化特征、延性、耗能机理以及关键部位应变变化规律,探究了CTSC墙板内嵌式连接和外挂式连接对装配式混凝土框架抗震性能的影响。结果表明：CTSC墙板内嵌或外挂连接均安全可靠,可有效地保证地震作用下装配式混凝土框架与CTSC墙板的协同工作;与纯框架相比,采用内嵌和外挂连接形式时结构的水平承载力分别提高28.3%和15.0%,初始刚度分别提高38.4%和16.8%。基于等效拉压杆原理,提出了装配式混凝土框架内嵌CTSC墙板结构的抗侧刚度简化计算式,并验证了计算结果的准确性。     

新型预制混凝土墙板结构的研究与应用

阐述了国内外预制混凝土墙板结构的研究和应用进展,重点描述了预制混凝土装配式墙板结构、预制混凝土叠合式墙板结构、预制混凝土夹芯复合墙板结构在构造特点、受力性能、工作机理及其相关研究进展。     

预制混凝土复合外挂墙板的研究现状

装配式建筑结构具有抗震性能良好、低碳环保、施工便利等优点,是适应绿色建筑发展、响应节能减排战略的新型建筑结构体系。预制混凝土复合外挂墙板作为装配式建筑工程的子项目,性能优异,发展潜力巨大。综述了预制混凝土复合外挂墙板的研究现状,从热工性能、力学性能、抗震性能等多方面展开研究,既对墙板的设计和运用具有重要意义,又能为节能减排战略和绿色建筑发展做出贡献。     

一种装配式抗侧力墙板有限元分析

提出一种适用于低、多层装配式钢结构建筑的新型抗侧力墙板。在前期研究中的装配式抗侧力格构柱外围浇筑改性聚苯颗粒混凝土,形成装配式抗侧力墙板。运用有限元分析软件ABAQUS对装配式抗侧力墙板进行数值模拟分析,得到其荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性、耗能能力,同时对比分析装配式抗侧力墙板与装配式抗侧力格构柱的抗震性能。分析结果表明:在水平低周往复荷载作用下,装配式抗侧力墙板的滞回曲线较为饱满;刚度近似呈线性减小,未出现突变;延性性能较好;耗能能力较好;装配式抗侧力格构柱与改性聚苯颗粒混凝土的协同工作可使装配式抗侧力墙板的抗震性能大幅提高。有限元分析结果可为日后的试验研究及工程应用提供参考。     

纸蜂窝复合外墙板的性能和应用前景

目前,我国已形成现浇混凝土框架结构体系、装配式混凝土结构体系和钢结构体系,无论哪种结构体系都缺乏适应建筑工业化需求的装配式外墙板。通过比选,纸蜂窝复合墙板可以被认为是适合我国当前建筑工业化发展需求的实用型装配式墙板。通过优化其构造设计使其形成集结构、围护和装饰于一体的合理体系。案例工程的实践证明,使用纸蜂窝板可以提高工厂预制率,简化现场安装,降低综合造价。此复合墙板系统,除了用作钢筋混凝土框架结构或钢结构建筑的非承重外墙和内墙,还可以用作楼板、屋面板的PC构件,在建筑工业化领域大有可为。     

三源路福利院项目装配式全外挂墙板施工监理控制要点

在国家对装配式建筑方针政策的引导下,各种装配式建筑拔地而起.目前装配式建筑主要包括装配式混凝土梁板柱体系、装配式混凝土框架剪力墙体系、装配式混凝土外挂墙板体系等.其中装配式预制混凝土外挂墙板具有全工厂加工预制、装配化施工、施工速度快、现场操作人员少、无湿作业、质量可控、耐久性好等特点而被广泛应用.结合三源路福利院项目外...     

住宅建筑结构体系经验交流会纪要

<正> 中国建筑学会结构委员会于八月廿九日至九月四日在大连召开了住宅建筑结构体系经验交流会,出席会议的有科研、设计、施工单位和大专院校的代表共76名,会上交流了63篇学术文献,讨论了住宅建筑结构中的四种体系; 一、装配式大板体系 装配式大板体系具有混凝土用量少、构件轻、钢筋用量少等特点。 目前大板住宅的墙板大体上可分空心墙板、实心墙板和振动砖板三种。混凝土空心墙板近年来在南方发展得较快。仅广东、广西、云南、湖南和湖北五个省,竣工的工程     

装配式混凝土墙板构造及竖向加强软锁锚环连接设计研究

针对现阶段装配式混凝土结构的预制外墙板的连接技术所存在的问题,提出适合于预制墙板竖向缝的加强软锁锚环连接构造研究。本文进行了装配式混凝土墙板竖向边缘的构造设计,竖向加强软锁锚环设计研究,使得研究的装配式混凝土墙板构造及其竖向加强软锁锚环,能够达到现场施工墙体连接部位不需要模板,定位准确,施工便捷的目标。     

房屋建筑装配式混凝土结构设计及建造工艺分析

对房屋建筑装配式混凝土结构的设计和建造工艺进行了分析和研究。预制柱、预制梁、预制楼板、预制楼梯、外挂墙板等构件是装配式混凝土框架结构的重要构件组成部分。一维构件和节点刚性连接的装配式框架结构体系在实际中应用最多的一种结构体系,因其性能与现浇结构基本一致,如抗震等级的结构上、设计方法、适用高度方面基本等同于现浇结构,在装配式剪力墙结构中,采用装配整体式剪力墙结构体系最多的是高层建筑,经过对装配式混凝土的生产工序、结构设计、施工过程等仔细研究后,同时分析了预制构件的工艺流程,并详细的阐述数控划线工艺实际当中存在的问题,并制定出有实施价值的解决方案。     

寒冷地区预制装配式保温结构一体化墙板技术应用探索与思考

为解决寒冷地区装配式建筑技术体系的三板配套技术尤其是围护结构用预制外墙板技术应用难题,结合国家最新推广发展装配式建筑政策导向,分析国内外预制装配式墙板发展应用现状和不足,对比分析了除常用夹芯保温混凝土预制节能墙板外的其他4类装配式外墙板的技术特征和工程应用特点,充分考虑外墙在技术构造、材料性能、建筑热工、节能设计、结构可靠、隔音防水、防火安全和全预制化生产及100%装配化施工等方面的应用因素,率先提出在高节能率寒冷地区研发制备并推广应用预制装配式保温结构一体化墙板的技术解决路线,为当前进一步加快促进装配式建筑尤其是装配式钢结构建筑配套应用外墙板技术体系提供可参考借鉴性探索和研究思考。     

装配式墙结构干式连接竖向接缝处热桥分析

装配式混凝土建筑不可避免地存在预制构件间的典型接缝,接缝处的连接与构造处理不仅关系到结构安全问题,也涉及到建筑的热工性能。对于混凝土装配式墙结构,预制墙板间接缝如果处理不当就可能产生热桥。针对一种装配式复合结构墙板干式连接的竖向接缝,通过红外热像仪观测、ANSYS有限元分析方法分析了连接接缝处的热流分布特征。采用PTemp稳态传热模拟方法,计算了墙板间三种典型接缝处的线传热系数并验算其结露风险。分析结果表明,墙板T型连接部位热桥明显,在采用这种装配式墙结构体系时需要采取外保温措施以避免结构性热桥的影响。     

《装配式自保温墙板结构体系房屋受力性能研究》江苏省级新型墙材专项基金扶持

正南通联泷建筑材料有限公司与同济大学、华东建筑设计院密切合作,致力于装配式自保温墙板结构体系房屋受力性能研究,并确立了《装配式自保温墙板结构体系房屋受力性能研究》科研课题。通过研究,联泷公司自行设计了制作装配式自保温墙板结构体系房屋受力的各种装配节点受力图及连接方法,并通过同济大学一系列节点受力实验。该公