• 超高层钢混结构建筑装配化施工创新技术及实践 返回首页
  • 成果详情
  • 成果名称
    超高层钢混结构建筑装配化施工创新技术及实践
  • 成果类型
    基础研究
  • 评价机构
    山东省建设科技与教育协会
  • 完成单位
    枣庄科技职业学院
  • 合作单位
    山东滕建投资集团兴唐工程有限公司
  • 完成人
    王光炎、刘继良、张凯、张汉波、梁海洋、张兆青、刘志、刘宁、孙碧茹、丁德波、陈光圆、刘发、何锡贵、刘广才、王强、李亚东
  • 知识产权
    枣庄科技职业学院、山东滕建投资集团兴唐工程有限公司
  • 项目所在地
    枣庄市
  • 成果水平
    国际先进
  • 评价日期
    2023年2月23日
  • 推荐单位地市
    枣庄市
  • 专家委员会名单
  • 成果简要说明
  • 一、主要应用领域和技术原理
    应用领域:本技术应用于装配式钢混组合结构工程。
    技术原理:本研究主要围绕超高层钢混结构建筑装配化施工创新技术而进行。依托大型钢结构工程,对新型钢结构结构体系进行研究,创新采用了一种由双层钢板组合剪力墙、新型U型钢组合梁、大型钢箱转换桁架、钢管混凝土柱组成的全包钢钢混组合结构体系,实现了在高层商住一体建筑中主体受力构件全包钢,突破了已有高层建筑中核心筒体采用混凝土材料与外围钢结构在受力上的不协调,并且节省了建筑模板,加快了施工进度。本课题针对全包钢的钢混组合结构体系进行研发,并开发了一系列的施工关键技术,具体内容如下:
    1.对新型超高层全包钢组合结构体系的装配化施工技术进行研究,总结了双层钢板组合剪力墙、新型U型钢组合梁和大型钢箱转换桁架安装等施工创新技术,实现了装配式全钢结构体系的快速安装。
    2.按照装配式装修的特点和基本要求,系统的对装配式装修关键技术进行创新研究,对装配式架空地面系统、单元装配式轻质内隔墙系统、装配式集成吊顶系统、装配式墙面装饰板系统进行了结构优化设计,全部实现装修与结构体分离、干法施工、单元模块集成、工业化加工、无动火焊接、快速装配化挂装、方便拆卸维修、可与结构预埋套筒连接等,并给出了相应的施工方法。
    3.对装配式超高层建筑施工措施进行研究。提出一种可安装于超高层屋面的新型塔吊基础结构体系,并针对组合钢梁塔吊基础节点设计及施工工艺进行研究,解决大塔拆除及后续装修阶段的垂直运输的需要,节约成本, 方便后续施工,并总结了BIM 信息化技术在装配式钢结构工程全施工过程中的应用,通过深化设计、三维虚拟建造,确保所有构件和设备的高精度安装。
    二、主要技术性能指标
    经使用本项目技术深化设计、生产、存放运输及安装的质量满足了《钢筋焊接及验收规程》(JGJ 18-2012)、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205-2001)、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2015)。检测、施工、信息化管理等相关标准或规范的要求,确保了质量可靠、技术安全等。
  • 推广应用前景与措施
  • 随着国内人口逐渐走向老龄化致使建筑劳动力用工成本的逐年上升、建筑施工质量标准要求的不断提高以及业主对建筑施工周期缩短等因素需求,在政府大力发展装配式建筑及BIM技术的应用的政策指导下,以工厂化制作、现场装配式施工技术代替传统现场人力手工操作的一场现代化施工技术正在全国推广,而超高层钢结构、钢-混凝土组合结构作为体现装配式施工技术的典型结构形式,在推进建筑工业化的进程中扮演着重要的角色。
    目前在我国的高层建筑结构中,钢-混凝土组合结构体系作为一种新的结构体系得到了广泛的应用。早在19世纪中期,钢-混凝土组合结构已经在一些发达国家的建筑结构中得到了广泛的应用,在80年代,被首次应用到国内的高层建筑中,静安的希尔顿大酒店就是首批采用该建筑结构的工程。由于该建筑体在高层建筑上展示出的独特的魅力和优势,随后被广泛的应用于上海、北京、天津等多地的高层建筑的施工中。
    同传统的混凝土建筑结构相比,新型的钢-混凝土组合结构具有更多的优势,不仅能够有效的减轻结构自身的重量,缩小结构断面面积,提高结构的承受能力,一定程度上加快了建筑施工的总体进程。同传统的钢结构建筑体系相比,具有更加良好的防火抗灾性能,减少建筑钢材原料的使用量,具有更好的居住舒适度以及防风性能。该体系在国内的高层建筑中被广泛的应用之后,我国的建筑科学研究院对钢-混凝土组合结构建立了结构模型研究。最终的结果证明,钢-混凝土组合结构不仅兼具了钢结构和混凝土结构的综合优势,更具有优于钢结构的坚硬度和优于混凝土结构的抗变形性能,在整体结构的性能上远远大于这两种传统建筑结构体系。
    钢-混凝土组合结构主要有:钢框架-混凝土筒体、型钢混凝土框架-混凝土筒体、钢管混凝土框架-混凝土筒体、钢筋混凝土外筒-钢框架、型钢混凝土外筒-钢框架等混合形式。目前,研究和应用较多的是钢框架-混凝土筒体混合结构体系和型钢混凝土框架-混凝土筒体混合结构体系,而对于全包钢形式的框架-核心筒混合结构体系的研究和应用相对缺乏。
  • 本技术适用于高层或超高层装配式钢混组合结构工程中,尤其适用于包钢式的装配式框架-核心筒结构体系中。该技术已在“三盛中城”得到成功应用,取得良好的社会效益和经济效益。
    近年来,随着钢材产量和质量持续提高,其价格正在逐步下降,钢结构的造价也已大幅度降低,刺激了钢结构在我国的发展与应用。本研究创新采用一种由双层钢板组合剪力墙、新型U型钢组合梁、大型钢箱转换桁架、钢管混凝土柱组成的全包钢钢混组合结构体系,实现了在高层公共建筑中全包钢,突破了已有高层建筑中核心筒体采用混凝土材料与外围钢结构在受力上的不协调,并针对该超高层钢混组合结构体系,研发了一系列的施工关键技术,实现了标准化生产和装配化施工,取得了良好的效果,对传统施工方法中高投入、高能耗、高排污的施工工艺加以改进,在保证安全、质量的同时,提高施工效率,降低成本、节约资源,对我国工程建设发展具有重要的促进作用,对后续工程的顺利进行具有重大意义,同时也为相关技术的产业化打下基础,且对于日后类似工程起到了重要的指导意义,具有较广阔的应用前景。
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