高层装配式结构抗震性能分析与构造措施处理方法论文_李富杰

高层装配式结构抗震性能分析与构造措施处理方法论文_李富杰

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摘要:伴随着经济的不断发展和城市化进程的不断加快,预制装配式结构是建筑工业化中重要的结构形式之一,符合建筑行业的发展趋势。因为我国是地震多发的地区,如何保证装配式建筑在地震时不发生连续倒塌破坏和满足抗震规范的抗震性能要求,对装配式结构整体性抗震性能的分析显得尤为重要,因此本文从预制装配式结构的钢筋连接方式,节点加强措施等方面进行分析,指出目前装配式结构研究和应用中存在的不足,提出预制装配式结构未来的发展方向和研究重点。

关键词:高层建筑;装配式结构;抗震性能;构造措施

引言:

随着我国社会主义现代化建设和城市化进程的不断向前推进,与传统的整体现浇结构形式所带来

的资源浪费与环境污染等问题相比,装配式结构可以有效的减少建筑材料的损耗和缩短建筑的建造周期。近年来,随着对绿色建筑的推广和劳动力成本的增加,预制装配式结构得到业界的一致认可。本文在阅读大量国内外文献的基础上,介绍了预制装配式结构的发展概况,指出了其在应用中存在的不足,提出了今后研究工作的重点和方向。

1.装配式建筑的概念

随着现代工业技术的发展,建造房屋可以像机器生产那样,成批成套地制造,只要把预制好的房屋构件,运到工地装配起来就完成了。装配式建筑在20世纪初就开始引起了人们的兴趣,但是直到六十年代才实现装配式建筑的建造。由于装配式建筑的建造速度快,而且生产成本较低,装配式建筑迅速在世界各地推广开来。

后来人们在设计上做了改进,增加了灵活性和多样性,使装配式建筑不仅能够成批建造,而且样式丰富。美国有一种活动住宅,是比较先进的装配式建筑,每个住宅单元就像是一辆大型的拖车,只要用特殊的汽车把它拉到现场,再由起重机吊装到地板垫块上和预埋好的水道、电源、电话系统相接,就能使用。

2.高层装配式住宅结构抗震性能出现的问题

关于预制装配式混凝土结构的研究己经取得很多成果,但还存在以下不足影响其推广:

2.1目前关于装配式结构的研究主要中在钢筋的连接、墙板节点、构件的性能研究方面,对于其结构整体抗震性能研究相对较少,使装配式混凝土结构在高烈度地震区推广存在着理论上的制约。

2.2当前国内关于装配式混凝土结构的研究总体不够协调,各地均采用自己的研究成果进行实践,重复工作多,不能很好地与先进的研究成果进行综合比较,存在装配式结构在应用中技术单一、造价高昂等问题。

2.3装配式混凝土结构节点的试验研究取得一定的成果,但是在设计分析中如何建立正确的计算模型,使其能够很好地模拟装配式节点的受力特点,即如何实现科研成果与设计应用很好的挂钩,还有待进一步研究。

2.4目前国内己建的装配式混凝土剪力墙结构总体存在着装配化程度不高、现浇工作量大、部分预制墙体不参与受力等缺点。

3.装配式混凝土框架结构节点的抗震性能

3.1后浇整体式节点

后浇整体式节点就是将这些结构构件分别采用了预制构件端部伸出直筋和带弯钩钢筋在节点区搭接的构造然后进行整体浇筑形成整体。该节点的具体构造在强度、耗能和延性等方面均表现良好,层间侧移都达到2.4%以上,位移延性系数都达到6及以上。该后浇整体式节点的抗震性能等同或超过现浇节点。

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3.2预应力筋拼接节点

预应力筋在节点内和节点两边一定范围内不与混凝土发生粘结,所以在节点产生较大变形情况下预应力筋仍可保持弹性。这种节点在大变形后强度、刚度的衰减和残余变形都较小,节点复原能力强。同时,由于预应力的约束作用,对节点区抗剪有利,可以减少节点区箍筋用量。这些理论也在试验结果中得到了验证,节点最大层间变形2.8%~4%,残余变形约为最大层间变形的2.2%,大变形时节点也只是轻微损坏;但预应力筋拼接节点的耗能性能不如现浇混凝土节点强。

3.3焊接节点

焊接节点的强度、刚度、耗能能力均与现浇节点相当;连接侧板对于加强节点承载力及减小节点变形起到了重要作用;焊接节点的宽度是重要的考量因素,尤其在承受反向反复弯矩情况下,因此在实际工程建造中需要认真考虑其限值。

3.4螺栓连接节点

螺栓连接节点在强度、延性、耗能和施工方便等方面比起其它装配式节点均有更好的表现,但需要采取相应的构造措施避免钢连接件与混凝土的相对滑动,如在其表面焊肋。

研究表明:这些装配式混凝土节点均达到了与现浇节点相当的强度和耗能能力,可以用于抗震地区。除了焊接节点外,其它节点均达到了3.5%的层间位移,具有足够延性。

4.装配式混凝土结构的效益评价

4.1工厂化生产的混凝土预制产品,具有自然的经济优势

相对传统的现浇混凝土工艺而言,工厂化生产劳动效率高,生产环境稳定。由于构件的定型化和标准化,预制构件比用其他施工方法生产的等效构件可节省较多的材料和人工,且产品按既定标准严格检验出厂,质量保证率高。

4.2 节省人工、材料,投资回收周期短

工厂化的加工,可以利用先进的现代技术,进行全自动化生产和计算机管理。现场拼装也只需要较少的熟练工人。国外一些工程实例表明,采用预应力叠合楼板替代常规全现浇楼板,可以节约28%的混凝土和45%的钢筋。同样地,用预制预应力混凝土梁可以比常规现浇混凝土梁节约60%的混凝土和65%的钢筋。除节约材料外,还大大节约了模板。

5.结语

总而言之,装配式建筑注重对环境、资源的保护,其施工过程中有效减少了建筑污水、有害气体、粉尘的排放和建筑噪音的污染,降低了建筑施工对周边环境的各种影响,有利于提高建筑的劳动生产率,促进设计、建筑的精细化,提升建筑的整体质量和节能减排水率,促进了我国建筑业健康可持续发展,符合国家未来发展的趋势。逐步完善预制装配结构体系关键技术,发展高强混凝土技术和预应力技术,进一步研发预制装配式结构体系,增强装配式结构的抗震性能,提高建筑物的安全性,形成系列化、多样化的技术体系支撑,保障整个行业的健康发展。除此以外,还应透彻的掌握并有效地运用相关的规范规定,提高自身对结构概念的认识,以不断地增强普通高层建筑的安全性与经济性。

参考文献:

[1] 张纪刚. 节点区域刚度对预制装配式高层住宅混凝土结构抗震性能影响分析[J]. 全国结构工程学术会议 – 2014.

[2] 卫杰斌. 高层装配式隔震结构抗震性能研究[J]. 广州大学 – 2012.

[3] 夏霖. 高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计[J]. 工程技术:引文版 - 2016 .

[4] 陈加军. 预制装配式高层住宅混凝土结构若干关键问题研究[J]. 青岛理工大学 - 2014 .

论文作者:李富杰

论文发表刊物:《基层建设》2017年4期

论文发表时间:2017/5/23

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