今天我们来了解一下由浙江中南绿建科技集团有限公司研发的装配式建筑结构——“波形钢板组合结构体系”。
一、波形钢板组合结构体系的创新
波形钢板组合结构体系包括波形钢板组合剪力墙,钢管混凝土柱和钢梁,以及墙梁节点,以波形钢板剪力墙为主要抗侧力构件。主要抗侧力构件又为两大类:内嵌波形钢板延性墙和波形钢板混凝土组合墙。其中,内嵌波形钢板延性墙通过平钢板上辊轧横向波形,提高钢板平面外刚度,从而充分发挥构件抗剪承载能力。波形钢板混凝土组合墙由波形钢板、内填混凝土、对拉螺栓和边缘构件组成,各部分协同工作,从而使得构件同时承受压弯剪荷载。
内嵌波形钢板延性墙和波形钢板混凝土组合墙(图源:杭州市建设行业科技服务站)
波形钢板采用非对称梯形波,波形钢板厚度不小于4mm,波峰85mm,波谷40mm,波幅35mm,波长180mm。波形钢板组合结构体系设计、施工、验收及维护除应符合T/CECS624-2019《波形钢板组合结构技术规程》外,尚应符合国家和浙江省现行有关标准的规定。波形钢板组合结构体系适用于多高层建筑,如住宅、医院、学校、办公楼等,建筑高度可达100米。其中,钢框架-内嵌波形钢板延性墙结构主要用于80m左右的建筑,钢框架-波形钢板组合剪力墙结构主要用于80m~100m及高烈度地区。
二、波形钢板组合结构体系的优势
波形钢板组合结构体系具有平面外刚度好、抗剪承载力高、耗能能力强、布置灵活、制作简单、成本低、施工便捷的优点。同时,波形钢板组合结构采用装配式施工工艺,可装配性好,且较其他传统钢结构体系用钢量更低,经济性更好。该体系通过波形钢板剪力墙与钢管混凝土异形柱的尺寸搭配,可有效避免采用框架结构出现的露柱现象,相比于钢框架-支撑结构可灵活开设门窗洞口,方便设置填充墙。
在制作方面,浙江中南绿建科技集团有限公司自主研发钢板辊轧设备,突破了现有生产工艺只能冷压1mm及以下的压型钢板,该生产工艺能实现冷压4~6mm的波形钢板,实现了结构受力构件不小于3mm的要求,能将构件应用于关键受力部位,如剪力墙构件。在施工方面,建立了基于BIM的多单体结构三维参数化建模技术,形成全生命周期智慧建造系统平台,技术支撑销售、生产、建造全过程,同时通过数据加载大数据平台,提供可视化展示及数据分析,提升效率、有序性及可靠性。
三、应用案例
杭政储出(2019)81号地块1号楼
该工程建设地点为浙江省杭州市滨江区,建筑分类为一类高层公共建筑,1号楼主体结构为钢框架-内嵌波形钢板延性墙结构体系,楼面采用钢筋桁架楼承板,建筑高度76m,总建筑面积为27948㎡。
该工程根据T/CECS624-2019规程波形钢板结构体系,在原有双波形钢板组合墙的基础上,改为框架-内嵌波形钢板延性墙。经方案对比得,在相同最大层间位移角下,采用钢框架-内嵌波形钢板延性墙,较框架-双波形钢板组合墙结构用钢量可以节省80吨,较框架结构可节省160吨。
杭政储出(2019)81号地块1号楼施工效果图(图源:杭州市建设行业科技服务站)