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杭州市装配式建筑适用技术介绍(第四期)部分包覆钢-混凝土组合结构技术

[通用技术推广] 发布时间:2023-09-30 阅读:817

一、申报单位

精工绿筑科技集团有限公司


二、技术基本情况

1、技术概况

      部分包覆钢-混凝土组合结构技术(简称PEC结构)是在一个个H型钢腔体内焊接钢筋或扁钢,并浇筑混凝土而形成的一种新型钢-混凝土组合结构,包括PEC钢混组合柱、PEC钢混组合梁和PEC钢混组合剪力墙。PEC构件与型钢混凝土构件的截面构成类似,承载机理相近,但其与型钢混凝土构件截面形式的最大区别在于H型钢翼缘位于截面外周,对构件的弯曲刚度和受弯承载力的贡献远远高于型钢混凝土中的钢骨,这一材料布置形成了不同于型钢混凝土的受力特点。

      钢-混组合结构系统技术较好地将钢与混凝土组合在一起,彼此很好地协同工作,混凝土提高开口截面钢的局部稳定性,通过增加整个截面的抗弯和抗扭刚度提高纯钢构件的整体稳定性;钢的外包约束一定程度上抑制混凝土裂缝早期开裂。使得构件具有较高的竖向承载力,又具有较好的抗震性能。预制混凝土填充在工字钢腹腔内,起到组合受力的同时,解决了钢结构防火防腐的问题,同时防火防腐年限等同主体结构,同时有效解决了装配式钢结构住宅的隔音、结构震颤、保温性能、居住舒适性、耐久性及二次装修等棘手问题。


              

PEC钢混组合柱


PEC钢混组合梁


PEC钢混组合墙


      精工绿筑科技集团有限公司提出将H钢的翼缘做窄,把腹板高度做大的PEC截面,并从系杆的焊接方便,提出采用C形钢筋系杆或者扁钢形式的系杆,并在H钢腹板上开洞,在工厂一次浇筑完成。

      在窄翼缘PEC框架结构基础上,精工绿筑科技集团有限公司进一步创新提出如下图所示的PEC剪力墙结构。PEC剪力墙结构的系杆焊接、腹板开洞浇筑混凝土与PEC窄翼缘柱类同,整个构件的制作、包括混凝土的浇筑均在工厂完成。


PEC钢混组合剪力墙


2、适用范围

      PEC钢混结构适用于抗震设防烈度为6~9度区多高层钢结构住宅、学校、公寓以及办公等建筑,PEC结构可以单独形成框架等结构体系,也可以与钢板剪力墙、PEC钢混组合剪力墙、钢筋混凝土剪力墙或其他形式的钢-混凝土组合构件形成框架结构、框架-支撑结构、框架-剪力墙结构和框架-钢筋混凝土核心筒结构。


3、专利技术

     (1)研制了预制装配式窄翼缘PEC柱、PEC梁,提出了强度和稳定性设计计算方法,有效解决了住宅建筑中柱子外凸问题。研制了预制PEC剪力墙的结构技术,建立了PEC剪力墙的强度与稳定性能的理论计算模型与方法,实现了新体系的推广和应用。

     (2)研制了预制部分填充钢-混凝土组合结构的加工制造工艺,提高了PEC构件的生产效率。

     (3)研制了PEC构件的坚向节点所形成的边区隔焊接,中间区隔全螺栓连接的拼接形式,采用栓焊连接与自密实混凝土的现场连接技术与工艺,开发了一种带转化通道的单孔浇筑模具和补浆装置,可实现单孔浇筑、多区隔同时浇筑成型,保证拼接节点后浇混凝土浇筑质量。

     (4)提出了PEC构件的新型抗火构造技术与施工技术,可充分满足防火要求。

     (5)应用之云物联平台对项目进行全过程管理,从设计阶段开展BIM协同设计,同时对构件标准化优化设计,实现数字化模拟施工与智能装配建造,形成相应的标准规范与质量安全管理体系。


4、技术优势

     (1)解决装配式结构可靠性:栓焊连接,节点可靠;钢混组合,抗震优越;工艺成熟,质控简单。

     (2)解决钢结构抗火:混凝土包覆,钢混组合;免刷防火涂料,抗火3h以上;永久抗火,避免二次装修涂刷。

     (3)解决钢结构防腐:混凝土包覆,永久防腐;免刷防腐涂料,避免二次涂刷;结构防腐同主体结构,大于70年。

     (4)解决钢结构建筑隔音:钢混组合结构,隔音优越;解决纯钢梁隔音填充的“音桥”问题;隔墙隔音性能提升10分贝,约30%。

     (5)解决钢结构楼面震颤:钢混组合梁,刚度提升50%以上;楼面刚度与传统混凝土结构保持一致;解决钢梁楼面的刚度偏弱的震颤感。

     (6)实现大跨空间,户型可变:可实现大跨,可实现户型中间无柱布置;钢混组合梁,可实现大管径管线穿行;套内有效净面积提升3%~5%。


三、技术成果及应用情况

1、标准规范

(1)浙江省工程建设标准:

《装配式部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(DBJ33/T1290-2023)

(2)中国工程建设标准化协会标准:

《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS719-2020)



2、专利技术


3、工程应用案例

      (1)嘉兴海盐吾悦广场 12 号住宅楼

      部分包覆钢-混凝土组合构件技术首次应用在嘉兴海盐吾悦广场 12 号住宅楼中,装配率高达 93%!该项目被评为 2019 年浙江省唯一住建部科技示范工程。项目总建筑面积4300m2,地上16层,地下1层。层高为3.0m,结构高度48.150m,宽度14.400m,结构高宽比为3.34,为AAA级装配式钢结构住宅。

      主体结构采用以部分包覆钢-混凝土组合结构技术系统,楼面系统采用装配式预应力混凝土钢管桁架叠合板、楼梯系统采用PC预制楼梯、外墙系统采用“外挂内嵌”PC外墙系统、内隔墙系统采用ALC轻质隔墙系统,装配式装修采用全装修、干法施工楼地面、管线分离等系统,显著提升该项目应用钢结构技术的住宅品质。


吾悦广场住宅鸟瞰图


      (2)绍兴官渡三号项目

      绍兴官渡三号项目总规划用地面积:180000m2,总建筑面积为341000m2。其中40#、41#、45#、46#、51#、57#、58#共8栋,地上6层,地下1层,地上建筑面积25150m2,其结构形式为PEC钢_混组合框架剪力墙结构系统,装配率80.4%,根据《装配式建筑评价标准》,本项目获得了装配式AA级建筑的评价称号,且定位为绿色二星级的钢结构装配式住宅,并被住建部列为 2020 年度全国仅有的两个钢结构住宅示范工程之一。


官渡三号住宅鸟瞰图


(3)其余应用案例如下表所示: