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1.1  綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是指：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用，支持標(biāo)準(zhǔn)化部品部件的鋼結(jié)構(gòu)建筑。

1.2  目前市場中裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑存在的常見問題

1.結(jié)構(gòu)體系超出相關(guān)規(guī)范規(guī)定，需要專門超限審查；

2.結(jié)構(gòu)體系未發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)大跨度、大空間優(yōu)勢，仍然采用混凝土結(jié)構(gòu)思路；

3.體系需要專用設(shè)備生產(chǎn)，投資大，不利于產(chǎn)業(yè)化

4.僅研發(fā)結(jié)構(gòu)體系，圍護(hù)體系成熟度低，結(jié)構(gòu)與圍護(hù)體系不配套；

5.圍護(hù)體系的三板問題；

6.構(gòu)件及部品標(biāo)準(zhǔn)化程度低，同時(shí)未能較好應(yīng)用BIM技術(shù)；

7.未注重成熟產(chǎn)品的 “集成創(chuàng)新”，采用過多未經(jīng)檢驗(yàn)的新產(chǎn)品，新工法。

1.3  西建大裝配式建筑體系

研發(fā)思想：

1.以建筑功能為核心，結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)；

2.集成成熟可靠的圍護(hù)體系和技術(shù)；

3.關(guān)注細(xì)節(jié)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化；

4.注重成本，企業(yè)投資小，安裝簡單，易于產(chǎn)業(yè)化；

5.結(jié)構(gòu)具有較好的抗震、抗風(fēng)性能。

體系特點(diǎn)：

1.具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)；

2.易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；

3.全產(chǎn)業(yè)鏈策劃；

4.標(biāo)準(zhǔn)化、信息化程度高；

5.產(chǎn)品成熟、可靠、使用性能好；

6.造價(jià)相對經(jīng)濟(jì)。

2.1  豎向構(gòu)件

為避免外露梁柱，同時(shí)考慮便于裝配和工業(yè)化生產(chǎn)，確定了幾類通用構(gòu)件，然后由通用構(gòu)件組成適用各種建筑功能的結(jié)構(gòu)體系。

除了鋼結(jié)構(gòu)裝配式通用構(gòu)件，發(fā)展了具有鋼結(jié)構(gòu)安裝特點(diǎn)的高強(qiáng)箍筋約束混凝土預(yù)制柱、型鋼混凝土預(yù)制柱。

 預(yù)制高強(qiáng)箍筋約束混凝土剪力墻。

2.2 抗側(cè)力構(gòu)件

裝配式防屈曲密肋鋼板剪力墻。

2.3 附屬構(gòu)件

3.1 壁式鋼管混凝土柱

為配合建筑體系的研發(fā)，對壁柱構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，均采用足尺構(gòu)件試驗(yàn)。

試驗(yàn)為低周反復(fù)加載擬靜力試驗(yàn)，采用可考慮P-Δ效應(yīng)的柱端加載試驗(yàn)裝置。

3.2  壁柱修復(fù)加固

除進(jìn)行破壞性試驗(yàn)研究，在破壞構(gòu)件基礎(chǔ)上，做了震后修復(fù)加固抗震試驗(yàn)研究。

壁式柱加固修復(fù)簡便易行，加固后承載力和延性大幅提升，可以滿足更高的抗震性能水準(zhǔn)。

3.3  平面內(nèi)梁柱節(jié)點(diǎn)

3.4  平面外梁柱節(jié)點(diǎn)

裝配式對穿圓鋼-端板梁柱連接節(jié)點(diǎn)，具有連接剛度大，裝配施工等優(yōu)點(diǎn)，適用于壁式柱平面外連接。

3.5  防屈曲鋼板剪力墻

3.6  鋼連梁

采用鋼連梁能夠解決普通鋼筋混凝土在強(qiáng)烈地震下延性不足、容易發(fā)生剪切破壞的難題,充分發(fā)揮聯(lián)肢剪力墻雙重抗震機(jī)制的優(yōu)勢。

壁式柱鋼連梁節(jié)點(diǎn)滯回曲線飽滿,抗震性能良好,節(jié)點(diǎn)延性系數(shù)大于4.5 。

4.1 壁式鋼管混凝土柱

在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合壁式柱受力特點(diǎn)，考慮鋼材和混凝土材料的非線性行為，鋼管與混凝土之間的相互約束、滑移和摩擦，管壁板件的局部屈曲，大位移狀態(tài)下的幾何非線性，以及邊界條件對試件受力性能的影響，建立了壁式柱精細(xì)化有限元模型。

4.2  雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)

按照雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)試件分別建立了全焊接、全螺栓連接雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)精細(xì)化有限元模型。

4.3 對穿圓鋼節(jié)點(diǎn)

按照對穿圓鋼-端板節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造分別建立了3個(gè)節(jié)點(diǎn)精細(xì)化有限元模型。

4.4  壁式柱簡化纖維梁模型

試驗(yàn)和分析均表明管壁板件局部屈曲行為是影響壁式柱受力性能的關(guān)鍵因素。在深入研究內(nèi)部填充混凝土矩形鋼管局部屈曲行為的基礎(chǔ)上，分別建立了適用于壁式柱的鋼管和混凝土單軸滯回本構(gòu)模型。

5.1  壁式柱軸壓構(gòu)件設(shè)計(jì)

經(jīng)過系統(tǒng)的有限元分析和試驗(yàn)研究，對壁柱破壞機(jī)理研究后，得到軸心受壓構(gòu)件簡化計(jì)算公式：

5.2  壁式柱壓彎構(gòu)件設(shè)計(jì)

壁式柱壓彎構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算公式由塑性應(yīng)力分布法得到：

5.3  雙側(cè)板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

5.4  預(yù)制約束砼柱設(shè)計(jì)

6.1  高層住宅結(jié)構(gòu)體系

由通用構(gòu)件壁柱組成適用于住宅的高層結(jié)構(gòu)體系：壁式鋼管柱框架-支撐體系。

6.2  高層共建結(jié)構(gòu)體系

由壁柱用鋼連梁連接后形成密柱核心筒-外框架結(jié)構(gòu)，可廣泛的應(yīng)用在高層建筑。

由通用構(gòu)件PC預(yù)制柱軋制鋼梁構(gòu)成： PC約束砼柱-鋼梁混和框架結(jié)構(gòu)體系。

7.1  圍護(hù)體系

7.2  墻體材料及試驗(yàn)研究

對輕質(zhì)石膏基砂漿預(yù)制墻板—輕鋼龍骨復(fù)合墻體相關(guān)材料進(jìn)行了系統(tǒng)的測試和研究，如：材料抗壓、抗折、粘結(jié)強(qiáng)度，墻體耐火測試等

7.3  細(xì)部處理—噴涂式包裹輕質(zhì)砂漿

裝配式建筑體系在各地做的部分示范項(xiàng)目，主要如下: