由大象房屋承建的万邦城33#住宅楼项目采用前沿科学技术“钢-混凝土混合结构”技术,该项新技术是由大象建筑研究中心主任—周绪红院士、刘界鹏教授团队通过大量模型试验、理论研究、数值模拟、设计理论与方法研究、软件开发以及工程实践,提出的超高层建筑的支撑巨型框架-核心筒体系,并创新交叉网筒-核心筒等复杂超高层混合结构体系,解决混合结构体系的适用高度不足和建筑外立面单一等问题。

钢-混凝土-冷弯薄壁混合结构体系简介

● 充分发挥钢管混凝土柱截面小、重量轻、承受竖向力大,混凝土剪力墙截面小、刚度大、抗侧力大的优点。建立以外围剪力墙为主的抗侧力系统和以内部钢管混凝土柱为主的竖向荷载系统。

● 钢结构易于连接、安装快速、装配率高,实现室内大空间、户型自由分割可变;全现浇外围墙可避免外墙雨水渗漏,且市场接受度高、舒适性好。

●适用领域:住宅、公寓、酒店、办公、医院、学校等

自上世纪 90 年代以来,混合结构以其优越的力学性能和良好的经济效益而发展迅速,成为高层或超高层结构工程领域未来发展的重要方向,成为未来建筑发展的助力者。

创新点1

新型高层混合结构体系

研发系列新型高层混合结构体系,引领了我国高层混合结构的发展。

创建了钢管约束混凝土结构体系

提出了钢管约束型钢混凝土柱,将钢管约束钢筋混凝土概念从结构加固领域引入新建结构领域,形成了钢管约束混凝土体系,包括钢管约束混凝土框架、框架-剪力墙、框架-筒体等抗侧力体系,解决了传统钢管混凝土和型钢混凝土结构节点复杂、施工困难等技术难题,克服了传统钢管混凝土抗火不足、传统型钢混凝土轴压比限值低等问题。

提出了钢管混凝土异形柱框架体系

解决了钢/钢管混凝土框架结构应用于住宅建筑中墙角露柱的问题;并解决了高层钢/钢管混凝土框架结构中需设置斜支撑,导致使用功能差和围护体系施工难度大等问题。

创新点2

高层混合结构分析理论

创建高层混合结构的分析理论,形成了高层混合结构的设计技术

建立了新型组合构件的静力、抗震与抗火性能分析理论及方法,提出了构件设计技术。

通过试验研究、理论分析和数值模拟,揭示了钢管约束钢筋型钢混凝土柱、钢管混凝土异形柱、多腔型钢混凝土巨柱、厚钢板组合剪力墙等新型组合构件在静力(包括压弯剪扭复合受力)、地震、火灾等作用下的受力机理、破坏模式和力学性能,明确了关键参数的影响规律;建立了新型组合柱的理论分析方法、简化力学模型和设计计算理论,提出了抗震和抗火构造措施。

建立了新型节点的静力与抗震性能分析理论与方法

提出了节点设计技术通过大量试验研究和有限元分析,揭示了钢管约束钢筋/型钢混凝土框架节点、钢管混凝土异形柱框架节点等在静力和地震作用下的复杂受力机理、破坏模式和力学性能;建立了节点区的理论分析方法和简化力学模型提出了节点设计计算方法和抗震构造措施。

建立了复杂高层混合结构体系的弹塑性有限元高效分析方法

提出了结构体系抗震、抗连续倒塌和楼盖振动舒适度设计技术。提出了可考虑钢材局部屈曲和断裂效应以及混凝土约束效应的纤维梁单元和多尺度有限元界面连接建模方法、参数化高效建模方法和基于并行计算与模块分区简化的高效计算方法;揭示了混凝土徐变、外框柱与混凝土筒轴压比差异等因素对竖向构件变形差异及结构内力的影响机理,提出了分析和设计方法;揭示了罕遇地震下新型结构体系的全过程受力机理、层间剪力传递机制、损伤与耗能机制和地震倒塌机理,明确了关键参数的影响规律;建立了基于一致倒塌风险的高层混合结构体系抗震设计方法,提出了抗震措施。

创新点3

装配化施工技术

开发高效装配化施工技术, 引领了我国高层混合结构建造技术的发展。

发明了新型节点连接技术

针对钢管约束钢筋/型钢混凝土柱-混凝土梁/钢梁框架节点,研发了钢管半贯通式/环板贯通式节点技术,解决了传统组合柱节点复杂的问题;针对钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点,提出了半贯通 U 形板和双面贴竖板两种连接技术,解决了传统钢管混凝土节点外环板影响住宅室内使用功能的问题;针对交叉网筒节点的受压承载力不足问题,提出了钢板凳加强技术。

研发了新型叠合楼板及其连接和安装技术

针对装配式楼板生产工艺复杂且成本偏高的问题,将先张预应力带肋叠合板与挤压干硬性混凝土技术相结合,研发了新型的预应力混凝土带肋叠合楼板及其高效生产技术,并提出了板预制部分无出筋连接技术;开发了预制叠合楼板串联吊装和挠度差调整技术。

开发了节点高效深化设计技术

针对混合结构节点深化效率低且出错率高的问题,提出了基于三维信息化实体模型的深化设计方法,开发了标准化深化设计节点库,实现了节点的高效深化设计。

开发了系列高效装配施工技术

开发了重型塔吊核心筒内外布设、支承和爬升技术,塔吊与核心筒模架同步顶升技术,塔吊支承架悬挂高效拆卸技术等,解决了施工工艺复杂、效率低等难题;研发了钢柱无缆风安装技术,解决了大型钢柱安装受环境约束且临时连接难度大的问题;针对超高层混合结构内外竖向构件变形差问题,研发了组合柱下料长度预留技术;开发了外挂混凝土墙板装配精度调整技术,解决了装配式围护系统安装精度难以保证的难题。

研发了数字化的尺寸检测和预拼装技术

基于激光扫描点云数据,开发了活动窗口算法,并将其与 K-means等算法和 BIM 逆向建模相结合,研发了预制构、部件高效数字化尺寸检测和预拼装技术,解决了预制构部件工厂生产和现场安装中尺寸检测效率低、检测精度难以保证、场地占用大、预拼装成本高等问题。

自项目开工以来,万邦城项目备受公司领导的关注,重庆大学刘界鹏教授团队也一直关注项目进展并及时给予技术上的支持。

公司领导现场检查与技术交流