装配式高层钢结构体系研究综述

文中对当前装配式高层钢结构体系研究中的整体抗震性能、框架及梁柱节点力学性能、柱子稳定及柱法兰力学性能、桁架梁及组合梁力学性能、三板体系力学性能及应用5个方面的国内外研究现状进行了综述与分析,总结了现有的研究成果,提出了对于装配式钢结构体系未来需要进一步深入研究的关键问题。     

工业化装配式高层钢结构体系创新、标准规范编制及产业化关键问题

我国传统建筑业正在向工业化、绿色化、信息化转型,同时,防疫救灾对大空间结构快速建造提出迫切要求,创新研究现场整体快速装配的空间钢结构体系是建筑行业的重大需求.传统非装配式现场焊接空间钢结构体系存在建设周期长、施工污染环境等问题;已有装配式网格结构、网壳结构承载力低,难以实现大跨度.作者对索穹顶结构、弦支穹顶结构、张弦桁架结构及索网结构等半装配式整体张拉结构从形态分析、力学性能研究、施工成形分析及模型试验研究等方面总结了该类结构优势及存在问题.基于工业4.0智能建造和建筑工业化新理念,提出创新研发现场快速装配的大跨度预应力空间结构体系及其连接节点,在现场快速整体装配、整体张拉及智能建造等方面开展系统的理论与试验研究.提出了一种能够现场快速装配、整体张拉的大跨度预应力装配式脊杆环撑索穹顶结构体系和新型构造节点,通过节点破坏模式试验证明新型连接节点具有较高的转动刚度与极限承载力,其构造和性能满足构建大跨度快速全装配式脊杆环撑索穹顶结构需求.

     

装配式结构体系的发展与建筑工业化

通过对目前建筑施工现状的分析,提出装配式结构体系的发展,不仅可以解决施工中存在的问题,而且是实现建筑工业化的关键.提出以技术创新为基点,对装配式结构体系的结构性能、施工方法、预制化生产等方面进行科研,对建筑工厂等相关企业进行流程再造,扬长避短,推动建筑工业化的发展.     

工业化装配式高层钢结构体系创新、标准规范编制及产业化关键问题

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.

     

钢结构装配式住宅配套外墙板的研究进展

外墙板作为钢结构装配式住宅的主要围护部品,对工程质量和建筑舒适性具有重要影响。文章分类了目前钢结构装配式住宅常用的外墙板,概述了各类墙板的构造组成及特点,并结合工程应用现状对比分析了各类墙板的适用性。在此基础上,调研了墙板的国内外研究现状,分析了各类墙板在研究中存在的问题,提出一种新型复合保温外墙板：装配式加气混凝土复合保温外墙板,其具有热工性能优良、自重轻、连接构造简单等优点,能充分发挥钢结构装配式建筑自重轻、承载力高、抗震性能好的优势。结合我国钢结构装配式住宅的发展前景,展望了其配套墙板的研究方向。     

装配式钢结构住宅主体结构质量控制指标权重研究

目的计算装配式钢结构住宅主体结构质量控制指标的权重,得到影响工程质量的重要指标,从而为工程质量评估提供可靠的依据.方法利用层次分析法将装配式钢结构住宅的施工质量进行指标划分,并将主体结构部分划分为9个一级质量控制指标,以其中钢零件及钢部件加工工程一级指标为例,根据专家调查问卷中的数据构建判断矩阵,并进行一致性检验分析.结果计算得到钢零件及钢部件加工工程一级指标下二、三级质量控制指标的权重.钢零件及钢部件工程中各级质量控制指标权重计算表明其一致性检验满足要求.结论装配式钢结构住宅工程质量的优劣主要取决于某些质量控制指标质量的高低,在工程施工过程和工程质量评估中应严格审查或者控制对其影响较大的指标.     

钢结构装配式建筑产业链存在的问题及对策研究——以徐州市为例

发展钢结构装配式建筑是贯彻国家供给侧改革、推动我国建筑业转变升级的重要途径。以徐州市为例,通过对钢结构产业链的现状与存在问题研究,以产业集群理论为核心构建集材料、研发、设计、施工、运维于一体的钢结构产业链,探讨了基于企业分工协作和基于龙头企业引领的钢结构产业链构建模式,并从确立发展战略、构建产业集群、营造发展环境等三个维度提出构建产业链的对策,为推进上下游企业集聚,培育全链条产业体系、促进装配式建筑钢构产业链的构建提供参考。     

我国建筑钢结构现状与轻钢结构住宅体系的展望

简要介绍了自1978年以来我国钢材的增长速度、品种及质量。对50年来建筑钢结构的应用，特别是改进开放以后的永恒钢结构迅速发展进行了重点介绍，展望了十一世纪的轻型住宅钢结构的发展前景，并对重庆市开发轻钢住宅提出了应采取的措施和建议。     

高层钢结构双重抗侧力体系的二阶简化分析

为简化双重抗侧力体系二阶分析,将结构的二阶效应转化为结构的负刚度,从而建立分析模型。应用该模型导出的基本微分方程,在形式上与由一阶理论导得的方程无异,应用上特别简便,与精确的电算结果比较表明,本文方法的计算精度能满足工程设计要求。     

多层住宅钢结构体系及其梁柱节点研究

对钢结构体系进行了分析,并以钢结构设计方法为依据,提出适用于多层住宅钢结构的节点型式。     

VED在控制高层钢结构建筑风振反应中的研究

研究了用于控制高层钢结构建筑风振反应的粘弹性阻尼器(VED)设计方法.通过计算整体结构的有效阻尼比,建立了设置VED结构抗风设计的风振系数和脉动增大系数的调整公式,得到了设置VED结构在顺风向和横风向的层加速度计算方法并以例子证明了VED是一种有效的耗能减振构件,它有效地减小了结构顺风向位移和横风向风振加速度.     

带BRB的高层钢框架梁柱节点的抗震性能

应用非线性有限元软件ABAQUS对带有BRB和带有普通支撑这2种高层钢框架梁柱节点进行了数值模拟,分析比较了2种支撑对框架梁柱节点的抗震影响,针对带有BRB的梁柱节点,对其进行支撑内芯的屈服强度,节点板的大小、厚度以及节点板上面外加劲肋长度的参数分析。结果表明:BRB在外包钢管和混凝土的约束下具有很好的耗能性能,并且随着支撑内芯屈服强度的降低,节点板尺寸和厚度的增大以及面外加劲肋长度的增加,梁柱节点的滞回曲线更加饱满,拥有更好的抗震性能。     

浅谈轻钢结构设计中应注意的几个问题

轻钢结构近年来在我国得以广泛应用,但出于各种原因,安全事故时有发生。根据实际情况,结合一定的教学设计经验,提出并分析了在轻钢结构设计中应注意活荷载选取、材料选取、跨度选取以及隅撑布置等问题。     

发展轻钢结构存在的问题与对策

阐述了发展我国轻型钢结构的紧迫性和必要性 ,介绍了我国政府关于发展轻钢结构的有利政策 ,就我国发展轻钢结构存在的问题提出了几条建议。     

发展轻钢结构存在的问题与对策

阐述了发展我国轻型钢结构的紧迫性和必要性，介绍了我国政府关于发展轻钢结构的有利政策，就我国发展轻钢结构存在的问题提出了几条建议。     

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。     

多高层钢框架前后处理程序的研制与开发

多高层钢框架在进行有限元计算时,必须首先输入大量的信息数据,包括节点信息、单元信息、荷载信息等。因此开发出具有三维交互功能的多高层钢结构计算机辅助设计软件成为一种必要。采用面向对象的系统开发技术,完成了基于ObjectARX的多高层钢框架前后处理系统,扼要介绍了系统实现的关键技术,包括结构类的设计、可视化信息的选取、楼板的识别功能等,并给出了相应的代码。     

车载工况下装配式钢板桥面连续构造的静力性能研究

针对传统钢-混凝土组合简支梁桥桥面连续构造易开裂、造价高昂以及更换困难等不足,并适应于装配式结构受力明确、施工简单等特点,提出装配式钢板桥面连续构造。利用数值模型,得到装配式钢板桥面连续构造在车载工况下的静力力学性能,对比验证了理论与数值计算结果,并进一步分析了连接钢板脱粘区长度、加劲肋尺寸对铺装层应变水平的影响。结果表明:车道荷载工况下,连接钢板应力、铺装层应变分布并不对称,但整体呈现中部集中;局部轮载工况下,桥面连续构造脱粘区的边界约束条件近似于两端铰接。对比计算结果发现:车道荷载工况下,基于弹性杆模型的计算方法可靠;局部轮载工况下,固端梁模型模拟失效。     

装配式钢管混凝土柱-混凝土叠合梁连接节点试验研究

在装配式钢管混凝土结构中,钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接方式较为复杂。首先设计一种钢管混凝土柱–混凝土梁连接节点,可以在工厂预制大部分构件,在现场进行装配,满足装配式施工要求。通过装配式施工制作5个梁柱节点试件,包括3个中间节点和2个端节点试件。对该5个节点试件进行试验研究,其中1个中间节点试件进行单调加载,考察节点的静力承载力与变形性能;其余4个试件进行低周反复加载,根据试验得出节点在低周反复荷载作用下的破坏特征及滞回曲线、延性系数、耗能能力和强度刚度退化规律等。结果表明：试件破坏位置均在叠合梁上,符合强柱弱梁及强节点弱构件的设计原则;叠合梁截面尺寸为200 mm×350 mm的试件滞回曲线较为饱满,没有明显的捏缩现象,延性系数介于3.77与6.60之间,平均等效黏滞阻尼系数为0.222,节点的抗震耗能能力较好;叠合梁截面尺寸为250 mm×450 mm的试件由于叠合梁中部箍筋没有加密,叠合梁发生了剪压破坏,节点耗能能力未得到充分发挥,可以通过加大箍筋加密区的长度提高节点的耗能能力;试件强度退化系数一般均大于0.9,表明强度和刚度退化比较稳定;所有节点试件的倒“T”形连接件钢板均没有屈服,其抗弯和抗剪承载力为钢筋混凝土梁1.3倍的设计,偏于安全。