钢-竹组合结构设计方法及其技术经济评估

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钢-竹组合结构是将竹材人造板和冷弯薄壁型钢复合胶结而成的一种新型组合结构,具有组合效应突出、材料轻质环保、抗震性能优越、施工速度快、综合效益好等工程应用上的优良特点。目前为止,从组合梁、组合柱、组合墙体和组合楼板构件,到组合梁柱、组合墙板节点,再到组合框架结构,关于钢-竹组合结构的基本性能研究已取得一定成果。因此,有必要建立一个完整的结构体系,将研究成果应用于实践。  在吸收和借鉴前人工作的基础上,本文提出了钢-竹组合结构设计方法:(1)详细叙述了钢-竹组合结构材料,包括竹胶板和冷弯薄壁型钢两种主要材料的分类、特征和力学性能试验方法,以及胶粘剂的物理力学性质和使用方法。(2)结合钢-竹组合构件的截面构造特征和力学研究,进行钢-竹组合构件构造设计,提出主要受力构件梁、柱和板的承载力计算公式。(3)基于钢-竹组合构件的材料特征和不同截面形式,以T型钢、角钢和扁钢等为连接件,设置了不同构件之间的连接方式;以两个短 T型钢连接的梁柱节点为研究对象,提出螺栓和T型钢连接件的计算方法,讨论了节点转角-位移关系。将上述钢-竹组合结构设计方法运用于工程实践,总结了新型钢-竹组合结构样板房结构体系设计,详细叙述了组合构件制作的具体过程以及施工现场安装方法。  基于上述理论研究和工程应用,对钢-竹组合结构进行技术性能分析,阐述了钢-竹组合结构在节能、抗震和材料组合三个方面表现出的技术先进性,同时对钢-竹组合结构的优势以及发展的关键问题进行客观的技术评估。从全生命周期角度出发进行经济性分析,考虑建造阶段、使用阶段和拆除处置阶段,建立成本评估模型。运用全生命周期理论,统计出钢-竹组合结构样板房的各项工程量,模拟了建筑能耗,依据费用清单计算出各阶段成本。同时与钢筋混凝土结构对比,得出以下结论:(1)钢-竹组合结构在使用阶段的能耗为钢筋混凝土结构的69%,能够产生非常可观的经济效益。(2)从全生命周期角度分析,钢-竹组合结构在设计使用年限内总成本约为混凝土结构的81%,具有良好的经济效益。
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