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        鋼筋桁架樓承板的抗震性能及施工周期

        發布者:鑫諾壓瓦機 發布時間:2019-07-25 17:43
        ?鋼結構住宅作為新興的第三代建筑逐漸在國內發展起來,其施工工期較短,結構空間使用率高,且具有的抗震性能,符合住宅產業化的發展要求。

        鋼結構住宅作為新興的第三代建筑逐漸在國內發展起來,其施工工期較短,結構空間使用率高,且具有的抗震性能,符合住宅產業化的發展要求。對于鋼結構住宅來說,樓板體系是其中一個重要組成部件。鋼筋桁架組合樓板是一種新型組合樓板,具有施工速度快、結構受力性能好等優點。在施工階段,鋼筋桁架組合樓板不需要支模,而是利用構件中的鋼筋桁架提供的剛度,無支撐長度較大,滿足鋼結構住宅對于施工速度的要求;使用過程中,鋼筋桁架組合樓板中的鋼筋桁架、底部鋼板和混凝土形成復合結構共同承受荷載。

        在對鋼筋桁架組合樓板抗彎性能試驗研究基礎上,從滿足施工及設計需求出發,對新型組合樓板優化設計進行研究。介紹了優化算法,并初步建立了鋼筋桁架樓板優化設計的數學模型。開展鋼筋桁架樓板抗彎性能試驗,并建立試件有限元模型,通過試驗結果對比分析,驗證有限元模型建立的可靠性。開展了鋼筋桁架組合樓板優化分析,為了使優化過程和結果可靠收斂于全局較優,將零階方法和一階方法結合,把鋼筋桁架高度、鋼筋桁架間距和鋼筋直徑作為設計變量,強度、變形等作為約束條件,在使用階段以造價為目標函數,在施工階段綜合考慮鋼筋用量和樓板厚度為目標函數,建立優化模型,進行優化設計。

        通過研究,給出了優化次數與設計變量、狀態變量和目標函數的關系,得到優化設計成果,并對優化成果對比分析,經過優化計算的樓板受力合理,而且節約材料。對優化樓板的校核計算表明,優化后的樓板符合設計原理,與原設計方案相比,其應力、變形指標均得到了改善。論文分析了材料價格、材料強度、板面荷載和板的跨度等因素對使用階段鋼筋桁架樓板優化結果和造價影響,得出板面荷載和板的跨度是影響較優桁架高度的主要因素,根據優化結果編制了樓板優化設計表格,對設計具有一定參考價值。較后通過增加樓板優化的數量,得出了在施工階段鋼筋桁架模板較大使用跨度的增加趨勢,對鋼筋桁架模板選用表進行了改進。

        我國國民經濟在近幾年發展速度令人驚訝,2013年均GDP再創新高,有望超過一萬美元。經濟體制改革逐漸深化,也引起住房體制的巨大改變,曾經的住房分配體制一去不返,新的住房體制已逐步成型,預示著鋼結構住宅面臨著巨大的發展機遇,必將成為我國新的經濟增長點。有關部門預測我國城鎮化水平在2020年將達到60%,而根據目前狀況來看,我國部分城鄉建設水平尚與城鎮化的建設要求相去甚遠,因此現階段建造大量住房以滿足我國城鄉居民的居住需求將是大勢所趨。推行住宅產業化不僅可以提高建設效率,還可以很大程度上降低建設成本,從而滿足城市化進程高速推進的要求。鋼結構住宅施工工期較短,結構空間使用率高,且具有的抗震性能,十分符合住宅產業化的發展要求。按照目前的發展趨勢,鋼結構住宅必將進入一個高速發展的時期。

        鋼結構住宅可以比較容易的實現構件的工廠化、現代化和標準化制作,整體施工周期短,結構安裝便捷,工期優點十分明顯。隨著生活水平、教育水平的不斷提高,人們生活觀念也較以往有所改變,不僅對住房建造速度和建設質量提出高要求,也加注重住房建造過程中的綠色環保。在綠色環保方面,鋼結構住宅采用建筑鋼材為主要材料,自重輕,循環利用率高,施工安裝過程對環境影響較小,同傳統現澆鋼筋混凝土住宅相比對環境的影響程度大大降低;投入使用的鋼結構住宅也能好的適應復雜多變的氣候環境,因此鋼結構住宅也有“可持續發展的生態建筑體系”的美譽。

        隨著鋼結構住宅的發展,樓承板機體系的研究也在不斷推進。鋼筋混凝土結構的較初形式是整體現澆式鋼筋混凝土結構,該種結構雖然具有剛度大、整體性好等眾多優點,但現澆混凝土養護時間過長,若在鋼結構建筑中采用現澆混凝土樓板,會嚴重影響整體結構的施工周期,不利于住宅產業化的推廣。相對的,裝配式鋼筋混凝土結構不需要現澆,從而省去了主要的模板支撐,環境因素影響很小,只需要現場拼裝,利于施工進度的推進;單個構件的生產可實現工業化,便于質量控制,因此裝配式鋼筋混凝土結構逐漸取代了整澆式鋼筋混凝土結構。但是隨著建筑的高度以及結構復雜程度不斷增加,裝配式鋼筋混凝土結構也逐漸露出弊端:整體性差,抗滲性差,抗震性能不盡人意,裝配式鋼筋混凝土板已經很難滿足高層建筑結構的抗震要求及長期使用要求。

        為了降低建筑成本、縮短建設周期,同時又滿足各種結構的整體性和抗震要求,研究人員綜合了整體現澆式結構和裝配整體式結構,取長補短,發展了結合上述兩種結構優點的鋼筋桁架樓板結構,有效改善了裝配整體式結構整體性差、抗震性能差的缺點,同時能降低成本和施工周期,在實際工程中逐步被廣泛應用。


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