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关于中铁四局新型装配式钢结构住宅体系的研究

作者:千讯咨询  来源:本站原创  发布时间:2019-3-14 9:04:59    http://www.qianinfo.com  

千讯咨询发布的中国钢结构住宅行业发展趋势分析预测报告显示,装配式钢结构住宅体系是以钢柱及钢梁作为主要承重构件,经过工厂加工,现场进行装配的一种住宅体系。具有标准化制作、工业化生产、易地重建等绿色建筑的特点,加之适应性强、建造周期短、受气候条件制约小、节约劳动力、可提高建筑质量的优点,拥有广阔的发展前景和应用价值。

(1)常用结构体系介绍

我国目前的多层、高层和超高层钢结构建筑结构体系中,钢框架结构、钢框架-支撑结构、钢框架-核心筒结构结构是应用比较多的几种结构形式。

多层、高层和超高层钢结构建筑体系对比分析

(2)试点工程结构体系

中铁四局钢结构公司实验楼地处合肥市西二环,为钢结构公司新型装配式钢结构住宅建筑试点项目。试点实验楼工程采用独立基础,地上最高3层,最小层高3.3m,建筑高度13m,建筑总面积1200平米。

为体现建筑产业工业化的优势,并结合工程的功能特点以及企业研究目的,该工程主体结构体系选用结构设计较为简单、受力和传力体系明确、构件形状较为规则、制造安装简单、宜于预制装配施工的钢框架结构体系。工程结构的抗震设防烈度为7度,设计使用年限50年,设计基本地震加速度值为0.1g。

(3)钢柱构件

在现有的钢结构建筑中,多高层结构的框架柱一般是双向压弯构件,大多采用实腹式的截面形式。

钢柱截面形式

试点实验楼工程,考虑到建筑规模及装配化的程度,框架柱在两个相互垂直的方向与钢梁相接,故框架柱采取300mm×300mm×10mm×10mm的方钢管柱,具有重量轻、强度高等优点。

(4)钢梁构件

在现有的钢结构建筑中,梁、柱需遵循“强柱弱梁”的设计原则,采用等截面形式。故框架梁及次梁主要选用热轧或高频焊接H型钢。H型钢翼缘宽度大、在两个方向上的截面惯性矩均大于工字钢,受弯承载力好。试点实验楼工程,框架梁均采用规则且容易加工的H300×200×8×12型钢,楼面次梁为镀锌C250×75×20×2.5型钢。

(5)梁、柱半刚性节点构造

节点的连接在钢结构建筑中具有至关重要的地位。节点可分为铰接节点、刚性节点和半刚性节点。目前工程实体中,铰接节点与刚性节点应用比较广泛,且研究亦比较成熟。半刚性节点在工程中应用比较少。试点实验楼梁柱节点采用了端板连接的半刚性节点。这种半刚性节点规模应用于实际工程中尚属国内首次,经过工程试验总结出其如下优点:因考虑了节点区域的相对变形,可缓解杆件内应力集中;地震荷载作用下,节点部位能量耗散作用可以降低位移反应;灾后结构加固设计较容易处理;半刚性节点引入结构分析,推动对结构设计过程的重视;设计能够更接近结构的真实情况;现场无焊接,装配化程度高。

(6)墙板构造

现今钢结构建筑中,适用于钢框架结构并且具有保温隔热、防渗隔声功能的轻质板材类墙体主要有轻质蒸压加气混凝土板(ALC板)、玻璃纤维增强水泥板(GRC板)、钢丝网架水泥聚苯乙稀夹芯板、钢筋混凝土绝热材料复合墙板、金属复合板、现场拼装复合型墙板等,这几种墙板均不能很好的满足“标准化设计、模块化生产、装配化施工”的要求。

中铁四局集团通过与高校建立产学研合作,在已有复合夹心墙板的基础上,就其芯材进行改进,联合开发出了一种以无石棉纤维水泥板为面层,以玻化微珠改性泡沫混凝土芯材层、以焊接钢筋网片为加强层的新型轻质复合外墙板。该墙板比普通墙板具有更高的抗压强度和更好的保温性能,很好的满足了“标准化设计、模块化生产、装配化施工”的要求。

内墙板

试点实验楼内墙板为聚苯乙烯混凝土轻质复合墙板。板材表面双侧的8mm厚水泥纤维板,具有环保、隔音、防火的特点。为解决墙板接缝处易开裂的问题,经过系列实验,该墙板采用企口对接,接缝处用射钉密打,板与板之间牢固连接后做装饰处理。

内墙板板间连接示意图

外墙板

试点实验楼外墙板为装配式钢筋网格单元式外墙板。为保证外墙板连接可靠、有足够延性,满足在设防烈度下主体结构层间变形、因温度应力引起的钢结构与外墙板变形不一致的要求,外墙板缝处设置涨缩缝。同时板缝处采用优质密封胶、专用勾缝剂及对应施工措施进行处理,亦能满足防渗效果,保证板缝不开裂。

(7)楼板构造

钢结构楼板应当具有装配化、环保化的优点。即原材料采用环保无污染的材料,用装配式构件的安装来减少现场施工作业,减少建筑垃圾。试点实验楼楼面板采用了(20+20)水泥纤维板,板间铺设3mmSBS卷材减震层。楼面板采用自攻螺钉间铺设3mmSBS卷材减震层。楼面板采用自攻螺钉直接与C250×75×20×2.5型钢楼面梁连接,施工效率高。

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