【荣誉表彰】天津市钢结构学会科学技术奖二等奖成果展示

文摘   2024-04-01 08:23   天津  

项目简介

获奖项目名称

屈曲约束钢板剪力墙装配式施工关键技术

主要完成单位

中冶建工集团(天津)建设工程有限公司

中国建筑设计研究院有限公司

天津健康产业园发展有限公司

天津市华盾工程监理咨询有限公司

主要完成人

韩   华    武仁民    范   重    丁大海    付   豪 

刘   立    王贵宾    崔新淑    张   博    朱   丹

朱彦勇    隋长福    王   寅    刘鹏宇    刘   杰 

王海波

项目背景

2017年住建部印发了《“十三五”装配式建筑行动方案》,方案明确了2020年全国装配式建筑占新建建筑的比例这一工作目标,围绕发展目标明确了八项重点任务及五项保障措施。在“完善技术体系”任务中明确指出“加大研发力度,研究装配率较高的多高层装配式混凝土建筑的基础理论、技术体系和施工工艺工法。突破建筑在维护体系、材料性能、连接工艺等方面的技术瓶颈”。随着建筑设计、施工技术的不断创新和应用实践,新型装配式构件已成为我国建筑业长期稳定发展内在需求,它在消能减震、隔音降噪、降低社会能耗优势明显。为此,成立课题研发组,对屈曲约束钢板剪力墙技术实施的可行性、生产制作及吊装进行研究,借助BIM技术、三维模拟技术和实时监测技术等手段,深入研究并探索出了一套系统性、切实可行的综合技术解决方案,以高效优质的方式解决了生产及安装的技术难题。

成果简介

研发人员针对屈曲约束钢板剪力墙技术实施的可行性、生产制作及吊装进行研究及应用,采用试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,系统研究了分块盖板屈曲约束钢板剪力墙设计、制作及安装的关键技术问题。主要创新点如下:
(1)自主研发屈曲约束钢板剪力墙受力性能分析及盖板简化计算方法。采用有限元软件ABAQUS建立屈曲约束钢板剪力墙的计算模型。验证了有限元分析模型的可靠性;建立了钢板与盖板相互作用简化计算模型。根据简化计算模型确定钢板对盖板的挤压应力,可以得到连接螺栓的拉力和混凝土盖板的弯矩,并通过与有限元分析结果进行比较,验证简化计算方法的可靠性。

屈曲约束钢板剪力墙试验与有限元分析结果

(2)自主研发分块盖板屈曲约束钢板剪力墙受力性能与设计方法。提出了采用非线性有限元分析软件ABAQUS对分块盖板屈曲约束钢板剪力墙的受力机理进行研究。验证了有限元数值模拟方法的可靠性。将内嵌钢板的高宽比、混凝土盖板与内嵌钢板的厚度比作为参数,对屈曲约束钢板墙在水平往复荷载作用下的承载能力、滞回曲线与耗能性能等进行分析;建立了考虑内嵌钢板与分块盖板相互作用的简化力学模型,提出内嵌钢板挤压应力计算公式。对屈曲约束钢板剪力墙受力设计给出了可靠的计算方法。

试件CW4试验与有限元分析结果比较

(3)发明了屈曲约束钢板剪力墙混凝土盖板的制作方法和施工工艺,解决了混凝土盖板集成化制作难题。

屈曲约束钢板剪力墙混凝土盖板生产信息模型模拟实验图

(4)自主研发屈曲约束钢板剪力墙安装技术难题,提出了“整体吊装法”“部分组装吊装法”“完全拆分、分块吊装法”施工工艺,解决了屈曲约束钢板剪力墙的现场安装施工难题。推动了屈曲约束钢板剪力墙在工程实践中的应用。
以该成果为基础,授权发明专利1项,实用新型专利2项,获得省部级工法1项,在核心期刊上发表论文2篇,编写国标图集1部。核心技术在中国医学科学院血液病医院(团泊院区)项目中成功应用,并获包含中国钢结构金奖在内的系列质量奖。

社会及经济效益

形成的“屈曲约束钢板剪力墙装配式施工关键技术”这一成果,在研究过程中准确的得到了屈曲约束钢板剪力墙受力机制、原理、破坏机制;研发出屈曲约束钢板剪力墙混凝土盖板和内嵌钢板制作工艺技术;同时对屈曲约束钢板剪力墙的吊装工艺技术展开了研究及实施。积极推动了屈曲约束钢板剪力墙技术在我国建筑工程装配式技术的发展。
采用新型屈曲约束钢板剪力墙混凝土盖板加工平台,可将定位隔板及钢筋的安装时间大大减少,降低了人工成本,提高了生产效率。由于定位钢板、定位螺栓、螺栓盖板、聚四氟乙烯垫片可重复利用,直至同一项目的所有混凝土盖板生产制作完成,且最终都能以“废钢材”进行处置。经济、环保效益显著。
此核心技术在中国医学科学院血液病医院(团泊院区)项目中成功应用,不仅获得了包含中国钢结构金奖在内的系列质量奖,培养了一大批研发人才,并且验证了“屈曲约束钢板剪力墙装配式施工关键技术”的可行性,响应了国家大力发展装配式建筑的工作目标。

中国医学科学院血液病医院(团泊院区)

(国内首次应用屈曲约束钢板剪力墙技术)

中国医学科学院血液病医院(团泊院区)项目实景



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