论文部分内容阅读
钢结构装配式建筑具有经济性好、抗震性能强、空间利用率高和节能环保等特点,符合我国建筑产业现代化发展的方向,近年来得到工程领域的广泛关注。然而,由于目前针对钢结构装配式建筑结构的创新性研究相对滞后,钢结构装配式建筑在设计理论和方法、预制构件工业化水平和绿色施工技术等方面均存在明显不足,因此,现阶段亟待开展钢结构装配式建筑工程优化设计研究。本文依据某装配式钢框架-支撑结构工程案例信息,基于装配式钢结构工程设计原则和结构优化设计基本理念,综合考虑钢材性能、焊接加工质量和构造措施等因素的影响,进行了一系列优化设计。论文开展的具体研究内容和成果如下:(1)通过对装配式钢结构的研究现状和结构体系进行介绍分析,得出装配式钢结构在未来建筑住宅上的使用将变得越来越普及。通过对装配式钢结构设计优化方法和理论的介绍,为惠民小区装配式钢结构住宅的结构优化设计提供了思路和依据。采用尺寸优化、截面优化和拓扑优化的方法对装配式钢结构住宅进行了结构优化设计。(2)以山东省蓬莱市惠民小区项目为工程背景,基于首次在高层建筑中使用冷成型钢管混凝土柱的基础上,对梁、柱等承重构件的截面尺寸和加工方法进行优化,减小了构件自重和焊接作用对构件承载性能的影响;对梁柱连接节点的构造细节进行优化,提高了节点的刚度和节点运输过程的便捷性;优化框架结构中斜向支撑的布置方式,有效提升结构抵御罕遇地震作用及风荷载的能力,保证结构在后续使用过程中的安全性和适用性。(3)采用结构设计软件对优化前后结构模型进行对比分析,比较优化前后模型的刚重比、剪重比、层间位移和最大层间位移角,验证了结构优化设计方法的有效性。通过对结构设计优化后的模型进行经济性评估分析,发现结构设计优化后的模型混凝土用量减少了3.617%,钢筋用量减少了4.786%,钢材用量减少了10.614%,进而使1#楼的材料成本节省了约137000元,整个惠民小区工程节省材料成本节约了约1580000元。表明该项目工程经过结构设计优化后所产生的经济效益较大,也证明对结构设计进行优化是符合实际工程的需要。(4)优化后的装配式钢结构住宅具有较大推广价值,可形成钢结构装配式建筑体系和技术标准进行推广应用,特别是冷成型钢柱、热轧型钢的使用,减少工厂批量加工生产难度,提高生产效率,降低工程造价。