[01652016]装配式钢结构壁柱建筑体系成套技术及应用

该成果属于土木建筑工程领域。建筑业是我国重要的支柱产业之一,进入新世纪以来它的转型升级日益受到重视。国务院和各省市先后出台了一系列政策,鼓励发展装配式建筑,特别是大力发展装配式钢结构建筑。长期以来,我国受钢铁产能的影响,钢结构的发展受到了种种制约。改革开放后,随着钢铁产能的提升,发展优点众多的钢结构建筑成为大家的共识。但是,我国发展钢结构的诸多技术和发达国家相比显得落后。本成果在钢结构团队几十年的研究基础上,以解决装配式钢结构建筑存在的问题为导向,以“工业化、绿色化、标准化、信息化”为研发目标,以“系统理念、集成思维、创新引领、实践检验”为研发路线,形成了具有自主知识产权的“装配式钢结构壁柱建筑体系”的系统性成果,同时探索了成果转化的新模式。工程实践表明,该成果技术先进,具有广阔的推广前景。本成果主要发明创新点如下： 1、发明了壁式钢管混凝土柱、新型钢板剪力墙及系列配套节点。将系统工程学引入结构体系研发,在矩形钢管混凝土框架结构及框架支撑体系研究基础之上,创造性提出了壁式钢管混凝土柱（以下简称“壁柱”）、模块化组合钢板剪力墙、新型防屈曲钢板剪力墙以及与之配套的面内外贴侧板式节点、面内局部内隔板式节点、面外对穿钢棒-端板式等系列节点。构件及节点具有不外露梁柱、加工简单、适合工业化生产、便于运输等优点。通过系统的试验和理论研究,全面的构建了壁柱构件和配套节点的计算理论、设计公式及构造措施,并提出了钢板剪力墙的三拉杆简化模型和设计原则、性能化设计方法。 2、发明了以壁柱和新型钢板剪力墙为基础的多种新型结构体系。采用“标准化、模块化、少规格、多组合”思路,将壁柱、支撑、钢板剪力墙等通用构件组合形成多种新型结构体系：适合多高层住宅的壁柱框架和壁柱框架-钢板剪力墙（支撑）结构,以及适合高层及超高层公建的钢框架-联肢钢板组合剪力墙核心筒结构,体系解决了传统钢框架住宅结构外露梁柱问题,实现了构件的通用化设计和工业化生产。 3、发明了新型石膏基砂浆防护系统及预制墙体。研发了具有防火、保温、隔热一体化的新型喷涂式特种防护砂浆,并创造性的将其应用在钢结构包裹及与墙板接缝处,系统的开发了钢结构梁柱包裹防护系统,解决了传统钢结构围护系统防火、隔声、隔热差的问题。同时,基于此种特殊材料,开发了与结构配套的轻钢龙骨-石膏基砂浆复合墙体,并编制了陕西工程建设标准《冷弯薄壁型钢-石膏基砂浆复合墙体技术规程》（DBJ61/T99-2015）和《冷弯薄壁型钢-石膏基砂浆复合墙体构造图集》（陕2015TG004）。 4、研发了与体系配套的加工设备,编制了分析、设计、深化设计软件。提出了考虑钢板局部屈曲的钢材本构模型,该模型具有广泛的适用性,并编制了动力弹塑性分析子程序;开发了构件、节点辅助校核软件和壁柱结构体系的深化软件,软件便于设计人员快速掌握,极大的提高了生产效率;同时联合设备厂家研发了逆变式脉冲气保龙门焊接设备、狭小空间角焊缝悬臂焊接设备,解决规模化加工难题,形成了全产业链技术;编制了与体系配套的设计、深化设计、加工、安装验收指导手册。 探索了“学校+研究院+公司”的成果转化模式,成立了“西安建大装配式钢结构院有限公司”,为高校成果落地闯出了新路子。 项目在国家自然科学基金等多项基金的支持下,获得授权发明专利30项,实用新型专利80项,获得软件著作权7个,发表论文论文50余篇,大部分高水平论文发表在国内期刊上,其中《绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用》发表在《工程力学》杂志,入选第四届中国科协优秀科技论文遴选计划,在所有研究领域论文每年遴选不超过100篇优秀论文,此次共有98篇论文入选,土建领域仅5篇。完成著作1部,编制标准2部,图集1本,编制BIM设计、深化、加工安装手册6部,编制培养博士研究生18名,硕士研究生35名。在2008年汶川地震后,率先在陕西建立三所装配式抗震学校,之后将技术在陕西、山东、重庆、安徽、新西兰、缅甸等多个住宅和公建项目中推广应用,总建筑面积逾百万平米,在建面积三十余万平米,受到用户好评,取得了良好的社会和经济效益,尤其在四节一环保方面效益突出。近三年,合作企业新增销售额11.3亿元,增加利润0.8亿元。 由中国钢结构协会组织会议,以聂建国院士、岳清瑞院士及多位全国工程勘察设计大师等专家组成的评价委员会评价项目成果：“体系成熟可靠,实现了标准化和工业化,满足规范要求,符合装配式建筑发展趋势,该成果总体达到国际先进水平”。科技查新报告结论表明：在国内外公开发表的中外文文献中,与本项目查新点相同的未见报道。