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Kaiyun 开云什么是装配式钢结构?

2023-06-21 阅读次数:

  钢结构是天然的装配式结构,但并非所有的钢结构建筑均是装配式建筑,尤其是算不上好的装配式建筑。

  必须是钢结构、围护系统、设备与管线系统和内装系统做到和谐统一,才能算得上是装配式钢结构建筑。

  虽然目前预制装配式混凝土结构的研究和应用取得了一定的进展,但是混凝土结构不同于钢结构,其在发展装配式建筑时存在明显劣势。

  首先,在关键技术的处理上,仍然需要大量的湿作业以保证结构的整体性;其在应用中还存在关键技术不完备、不系统等问题。其次,混凝土结构属于资源消耗较多的一种结构形式,这与我们所提倡的低碳、绿色建筑相违背。

  3) 如设计不当,钢结构比传统混凝土结构更贵,但相对装配式混凝土建筑而言,仍然具有一定的经济性。

  1985年墨西哥8.1级大地震钢结构建筑的倒塌比例远低于混凝土建筑。1995年日本7.1级阪神大地震的震害统计也显示了同样的结果。

  同济大学2015年进行了分层框架体系的三层足尺试验表示,结构在经历0.62g(相当于9度大震)的地震加速度后,除抗震支撑外,其余部分均完好无损。

  3) 现场焊缝是钢结构容易发生腐蚀的主要部位(油漆现场处理不当),全螺栓连接可以避免此类部位,并可以做到油漆全部由工厂涂装,大大提高了钢结构的防腐蚀性能。

  如适用于三层以下房屋的冷弯薄壁系统,通过自攻钉等连接件,已经实现了现场无任何焊缝。分层框架体系亦采用全螺栓连接,施工速度大大提高。同济大学对采用单边螺栓(资料索引:单边螺栓)的梁柱节点进行了多组实验,实验结果表明,满足一定条件的端板连接梁柱节点可满足刚性连接的要求。

  对于装配式建筑,围护系统是一个关键因素。钢结构系统必须与围护系统配合紧密、和谐统一。譬如经常被使用的方形柱+外挂墙板系统,应用于办公楼建筑中是一种成熟的建筑结构系统,但用于住宅则会造成住户对装配式建筑产生不良印象,因为住惯了剪力墙结构的中国居民不希望室内能看到梁和墙角柱子。另外,譬如对音桥的细节处理等构造问题也是装配式钢结构建筑的关键技术。

  能装配式安装的前提是,提前预置,预置的前提是图纸必须精确详细,所以说装配式代表一种高质量

  为了研究网壳结构整体初始缺陷对结构整体稳定系数和构件内力的影响程度,本文以某网壳模型为例,分别根据不同的缺陷形态和缺陷代表值定义结构初始缺陷,采用钢结构直接分析设计软件SAUSG-Delta进行直接分析,并对分析结果进行讨论。

  1. 模型本结构为椭圆形网壳结构,长轴最大支座间距为89m,短轴最大支座间距为45.5m,主要构件参数如下表所示:表1 主要构件参数

  2. 线LL作为初始荷载工况进行线性屈曲分析,结构前三阶整体屈曲模态如下图所示。

  分别根据结构1阶、2阶和3阶屈曲模态定义结构整体缺陷形态,缺陷代表值分别取L/3000、L/1000、L/1500、L/600和L/300进行直接分析,各分析模型及工况名称定义如下表所示。表 2 分析模型及工况名称定义>

  二阶P-Δ-δ弹性分析和直接分析(考虑材料非线性),提取结构极限承载力和构件内力进行分析。5. 极限承载力

  二阶P-Δ-δ弹性分析各工况结构极限承载力如下表所示。1阶屈曲模态模型结构极限承载力随初始缺陷代表值的增大逐渐下降

  二阶P-Δ-δ弹性分析结果表明在不考虑结构初始缺陷的情况下,结构安全系数为3.21,当结构取L/300初始缺陷时,结构安全系数下降为2.52,均与线性屈曲分析得到的屈曲因子6.08有较大差距。说明对于空间网壳结构,通过线性屈曲分析确定结构二阶效应大小会存在较大误差。表3 二阶P-Δ-δ弹性分析各工况结构极限承载力(单位:kN);括号内为安全系数。

  直接分析各工况结构极限承载力如下表所示,与二阶P-Δ-δ弹性分析结果变化规律类似。1阶屈曲模态模型结构极限承载力随初始缺陷代表值的增大逐渐下降

  直接分析相比二阶P-Δ-δ弹性分析,结构极限承载力下降15%左右。表3 直接各工况结构极限承载力(单位:kN);括号内为安全系数。>

  缺陷代表值取L/300时,采用直接分析计算,不同缺陷形态工况下结构失稳过程存在区别。A4工况(1阶屈曲模态)结构失稳临界状态变形如下图所示,网壳过渡区构件最先发生较大塑性应变导致网壳结构发生整体屈曲。>

  构件最大应力对缺陷代表值较敏感,并且随着结构荷载的增加差异增大。在1倍的静力荷载作用下,L/300缺陷代表值工况相比无缺陷工况,构件最大应力增大11.6%,当荷载增大到2倍时,构件最大应力增大28.46%。表4 构件C1轴力对比>

  以上分析结果表明,对于空间网壳结构,结构二阶P-Δ-δ弹性分析和直接分析极限承载力和构件内力受整体缺陷形态和缺陷代表值影响显著,结论如下:(1)采用不同初始缺陷形态,结构失稳模式存在区别;采用结构第一阶屈曲模态作为结构初始缺陷形态,结构极限承载力最低,与《钢结构设计标准》中的相关规定一致;(2) 采用二阶P-Δ-δ弹性分析和直接分析得到的结构安全系数均小于线性屈曲分析结果,对于空间结构应采用直接分析方法或二阶P-Δ-δ弹性分析方法计算结构安全系数,若结构二阶效应明显,应采用直接分析法计算;(3) 整体缺陷代表值的大小对构件弯矩存在较大影响,对构件轴力影响较小,构件最大应力随着整体缺陷代表值的增大而增加。▼往期精彩回顾▼技术周刊丨复振型分析学习与实践(上)

  按照装配式建筑结构体系划分,可分为预制混凝土结构、钢结构和木结构,与预制混凝土和木结构相比,钢结构在诸多方面具备比较优势。随着钢结构建筑的发展,装配式钢结构建筑技术不断成熟,装配式钢结构建筑广泛应用于办公、厂房、仓储、大型公共设施开云体育 kaiyun.com 官网入口等领域,而其中高品质的装配式钢结构多高层建筑有望成为未来居住类住宅建筑的趋势。

  按照住房和城乡建设部关于《“十三五”装配式建筑行动方案》明确提出,到2020年全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上,其中重点推进地区达到20%以上,积极推进地区达到15%以上,鼓励推进地区达到10%以上。而目前我国实际装配式建筑占新建建筑面积仅3%左右,其中钢结构不到1%,随着政策层面中央与地方持续推进,我国装配式建筑渗透率提升加快,未来装配式钢结构建筑将存在巨大增量空间。

  图表1:未来10年中国装配式钢结构市场容量测算(单位:亿平方米,%,万平方米,元,亿元)

  数据来源:《2017-2022年中国钢结构件行业市场前瞻与规划分析报告》

  我国混凝土发展较早且成本方面具备优势,钢结构住宅的发展还没有产生规模经济效应。与此同时,面对装配式钢结构的发展带来的是建筑配套设施更高的标准和要求。虽然从目前掌握的数据来看,装配式成本正向现浇靠拢,装配式钢结构建筑作为一种新兴的建筑施工方法,其很多优点都是传统建筑无法比拟的。所以,在政策和自身特性下,如何降低造价总成本?我们认为通过创新技术助力装配式钢结构建筑成本更低更具有推广意义。

  作接地气的装配式建筑技术,是泰大创新研发装配式建筑技术贯穿始终的宗旨。自2004年建成第一栋装配式宿舍样板房(中国工业化建筑路线探索之作)以来,泰大创新在装配式建筑领域不断开云体育 kaiyun.com 官网入口进行研发,积累了大量的研究成果和创新技术,形成了高层住宅、多层住宅/公寓、低层住宅、装配式办公楼、教学楼、宿舍楼、装配式物流仓库、集成房屋、开云 开云体育平台出口装配式房屋等多种类型的房屋成套技术,大部分装配式体系都能做到相对传统结构具有成本上的竞争力。除了拥有大量技术专利,公司装配式技术专家还参与了若干国家装配式建筑规范的编写。

  泰大创新技术可以助力钢结构装配式工程项目结构成本降低20%以上,使得装配式钢结构具备强大的市场竞争力,非常有利于钢结构的推广与落地。

  日前,住建部发布了《装配式钢结构模块建筑技术指南》,对装配式钢结构块建筑技术的设计、使用和验收等方面都提出的明确的要求,进一步推动装配式钢结构模块建筑发展。

  为贯彻执行国家技术经济政策,将系统化、标准化、集成化理念贯穿于模块建筑设计、制作、施工、运营维护全过程,引导模块建筑生产企业、设计单位、施工企业提升整体建造水平,促进模块建筑产品质量提升、标准化程度提高及行业有序发展,制定本指南。

  本指南适用于工业与民用模块建筑的设计、制作、安装、质量验收与维护管理。开云 开云体育平台模块建筑包括按国家现行规划、建设审批流程和设计建造标准实施的模块建筑和应对公共安全事件等紧急调用的应急类模块建筑。按设计工作年限的不同,应急类模块建筑又可分为应急类普通模块建筑与应急类临时模块建筑。

  模块建筑的设计、制作、运输、安装、维护、拆除全过程应遵循工业化、系统化、标准化、集成化的原则,依托BIM信息化技术、工程总承包模式推进一体化建造、信息化管理和可循环利用,实现良好的建筑功能和经济社会效益。