成果名称: 集装箱装配式减震结构体系抗震性能及应用关键技术研究
完成单位: 广州大学
主要人员: 吴从晓,邓雪松,张超,吴从永,徐昕,钱洪涛,杨渊,徐虎,李定斌
介绍:

    一、课题来源与背景: 预制装配式建筑相较于传统建筑结构建造方式,预制装配式结构有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平,符合创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。目前世界各国的集装箱装配式建筑中均存在以下问题:整体性较差、节点耗能能力及连接形式有限、结构的整体抗震性能研究较少、设计方法不完备的问题,强震作用时的破坏或倒塌成为减轻地震震害的重中之重。 因此本项目组提出了集装箱装配式建筑减震连接节点和集装箱装配式减震结构体系,用于改善集装建筑的抗震性能,地震时能够有效耗散地震能量,减小结构的整体地震反应,确保主体结构的安全性。本项目的研究将为改善集装箱装配式建筑的抗震性能提供新的方向和途径,解决了集装箱装配式建筑存在的根本性问题,将废弃的集装箱充分利用,符合绿色建筑发展的需求,因此,该项目研究成果具有广阔的应用前景。

    二、技术原理及性能指标: 1.总结和分析国内外集装箱装配式建筑连接节点的优缺点设计出减震连接节点,给出集装箱装配式结构减震连接节点的方案。 2.对集装箱装配式减震结构体系、普通集装箱装配式结构的节点进行精细化数值仿真分析。 3.对选出的方案进行设计,并且制作节点的试验模型,进行抗震性能试验,确定其力学模型和滞回性能。 4.对比数值仿真分析和试验结果,确定数值仿真分析与试验结果的误差范围,给出节点简化力学模型修正方法。 5.基于节点研究成果,对集装箱装配式减震结构体系、普通集装箱装配式结构进行数值仿真分析,确定减震节点的减震效果,以及节点力学模型的合理性。 6.对典型集装箱装配式减震结构体系和普通集装箱建筑模型进行设计,制作试验模型,进行抗震性能试验。 7.对比数值仿真分析和试验结果,验证并确定数值仿真分析与试验结果的误差范围,给出数值仿真分析模型修正方法。 8.基于修正后的仿真分析方法,对集装箱装配式建筑进行减震节点布置,确定减震连接节点的性能参数对结构抗震性能影响规律。 9.利用集装箱装配式TMD减震体系集装箱建筑进行减震设计,对不同、大量的结构模型和构件进行数值仿真分析,确定最优的数量比等对有结构抗震性能关键影响的参数。 10.建立集装箱装配式减震结构体系基于能量的设计方法,给出有关构造措施。对试点工程进行分析和设计,并进行经济性分析。

    三、技术的创造性与先进性:(1)研发减震连接节点 充分利用了集装箱建筑的模块单元之间连接节点位置的变形,设计出新型消能减震装置,使消能器成为结构构件的一部分,其既能满足建筑结构的承载要求,又可以耗能减震,使集装箱装配式建筑结构体系受力更为合理,从而实现抗震规范中“强节点”的要求。 (2)形成一套集装箱装配式减震结构体系 提出的集装箱装配式TMD减震结构体系,TMD减震系统中的质量比是影响系统减震性能的关键因素,而集装箱装配式建筑使用的模块化单元基本上都是同一种规格的箱体,因此单元的质量相近,就能够将TMD系统中最优质量比转换成数量比,极大的简化了设计方法。 (3)技术的成熟程度,适用范围和安全性; 预制装配式结构的构件通过工厂化建造模式,其相对于传统建筑模式,可节水30%,节电30%,减少木材损耗80%,能耗下降了30%,用工量下降了35%,建筑垃圾减少了70%,建造成本相对较低。由于是工业化生产,产品的缺陷率会大大降低,产品的保温、节能和舒适性都有很大改善,施工周期缩短一半以上。推广适合工业化生产的集装箱建筑体系,加快发展建设工程的预制和装配技术,提高建筑工业化技术集成水平。支持集设计、生产、施工于一体的工业化基地建设,开展工业化建筑示范试点。新型减震集装箱建筑是实现这一目标的有效途径和方法,并为提高预制装配式结构的预制率又能提高结构的抗震性能,为此项目研究的成果具有良好的社会效益。项目在研究过程中投稿学术论文10篇,以发表学术论文9篇,已录用1篇,其中2篇EI收录,1篇SCI收录,中文核心期刊论文7篇。专利9项,其中发明专利申请4项,实用新型专利5项。

    四、应用情况及存在的问题:成果已应用在珠海某小区的售楼部工程中,取得了较好的经济效果。

    五、历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2023-09-18
研究起止时间: 2018-04-01至2021-03-31
所属行业: 建筑业
所属高新技术类别: 新材料
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 吴从晓,邓雪松,张超,吴从永,徐昕,钱洪涛,杨渊,徐虎,李定斌