[01288931]新型装配式RCS混合结构抗震性能与建造关键技术

1 课题来源与背景

（1）课题来源福建省科技计划项目（项目类型：高校产学合作项目;项目编号：2015Y4007;项目名称：新型装配式 RCS 混合结构抗震性能与建造关键技术）。

（2）课题背景我国装配式结构体系主要采用装配式混凝土框架结构或钢结构，难以适应我国建筑产业工业化发展对装配式结构体系创新的迫切需求。项目组在钢筋混凝土柱-钢梁（Reinforced concrete column-steel beam， RCS）组合框架结构基础上，提出了“装配式RCS混合结构”这一抗震性能优越、施工效率高、绿色节能的新型装配结构体系。项目组历经十余年的技术攻关，突破了节点连接、装配性能、震损更换等多项技术难题，建立了装配式RCS混合结构的技术体系，有力推动了新型混合结构体系的推广应用。

2 研究目的与意义

建筑业作为国民经济支柱产业，在国民经济发展中占有举足轻重的地位。然而，随着劳动力成本的提高和社会对环境保护和可持续发展意识的不断增强，建筑业存在产业现代化转型升级的迫切需要。

2013年1月1日国务院办公厅正式发布了《关于转发发展改革委住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知（国办发[2013]1号）》，进一步明确了城乡建设将走绿色、循环、低碳的科学发展道路。

随着工程界对结构抗震性能、建筑使用功能和建筑低碳化要求的提高，传统的混凝土装配式结构已经难以适应现代建筑工业化的需要。进行装配式结构体系创新，研发具有良好抗震性能、适应功能多样化需求、具备灾损快速恢复等特征的新型装配式结构体系，无疑是当前建筑工业化发展必须研究的关键课题。

主要论点与论据传统的装配式结构主要包括PC结构和装配式轻钢结构。PC结构存在抗震性能较差、后浇湿作业工作量大和工期相对较长等问题，装配式轻钢结构存在抗火性能较差和维护成本较高等问题，而采用RCS混合结构将起到结构性能的扬长避短和优势互补的效果。因此，RCS混合结构充分发挥了材料各自的优点，是一种性能优越、经济合理的结构形式。

可恢复性能装配式RCS混合结构是一种可持续发展的结构体系，符合建筑工业化对结构创新的迫切要求。

项目将以具有优越性能的装配式RCS混合框架结构为研究对象，根据其受力特点，研发可更换钢梁保险丝和可更换柱脚组合柱等关键技术，形成可恢复性能RCS装配式混合结构项目研究不仅实现了优越的装配性能、良好的抗震性能和震损可恢复性能的高度统一，对建筑业的可持续发展也具有重要意义。

创见与创新（1）提出了6种装配节点的构造，包括装配式钢 筋混凝土柱-钢梁混合节点构造、钢筋混凝土柱柱拼装节点构造、装配核心钢管混凝土柱-柱拼装节点构造、震损可替换钢梁装配节点构造（两 种）、钢筋混凝土柱-基础拼装构造，并开展了大量试验研究工作。对各种拼装节点的力学性能和 受力机理进行了研究，并提出了相应的设计方 法。

（2）完成了12个装配式RCS梁柱组合件的抗 震性能试验，研究了强节点系数、节点核芯区加 劲构造、钢梁与节点连接构造等因素对试件性能的影响。研究表明，强柱弱梁型的装配式RCS梁柱 组合件具有良好的抗震性能。RCS混合节点具有较 大的刚度和强度，满足强节点设计理念。钢梁与 节点的连接构造合理可行，加载过程中无明显相 对变形，即能保证装配式RCS结构的施工性能和使 用性能，又可方便实现震损钢梁的替换修 复。

提出了适用于装配式RCS混合框架结构的2种灾损可替换技术，分别是性能可恢复装配式组合柱技术和震损可替换钢梁技术，并开展了9个足尺组合柱和16个足尺钢梁的试验研究。试验研究表明，试件具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力。震损后试件可方便实现原位替换，且受力性能基本恢复到未损伤状态。

社会经济效益，存在的问题本研究技术的应用，首先在建造阶段大大提高了施工效率，降低施工成本。两项技术“装配式钢管混凝土柱”和“装配式RCS混合框架”在工程中成功试点应用，经施工企业核算，与传统组合结构方案相比，采用新技术后，综合成本节省了239万元。具体请参考应用证明。另外，本项目技术的推广，将大大提高结构遭遇地震后的恢复能力。避免了传统结构大震后的拆除和重建成本，从全寿命期来看，技术的经济效益非常突出。