为了解决装配式结构在村镇建筑应用中存在预制构件自重较大、运输和安装要求较高等问题,用轻质陶粒混凝土替代普通混凝土生产预制构件,以减轻预制构件的重量。开展轻质陶粒混凝土的配合比优化及性能试验研究。结果表明:轻质陶粒混凝土中的水泥、砂、陶粒、水用量分别为400、540、450、170 kg/m3时,试件的干表观密度为1816.7 kg/m3,满足轻质混凝土相关要求;28 d抗压强度为35.5 MPa,满足承重构件强度要求;坍落度为78 mm,和易性满足30~80 mm要求。

提出了一种构造简单的基于施工需求设计的预应力叠合梁,借助常见的混凝土框架案例,构筑了依托预应力叠合梁、板组成的施工免支撑结构方案,介绍了该种预应力叠合梁的计算控制要点,可为预应力叠合梁在装配式框架结构中的应用提供参考。

设计制作了5根后浇自密实混凝土拼接叠合梁,预制部分用C30普通混凝土,后浇部分用C30自密实混凝土;同时设计了1根用C30普通混凝土浇筑的整浇梁作为对照梁。通过抗弯性能试验,得到了试验梁的跨中挠度、裂缝发展规律和破坏特征。结果表明:拼接叠合梁的受弯破坏形态与对照梁类似,均为适筋破坏;增大拼接叠合面的粗糙度可以提高拼接叠合梁的抗弯承载力,但抗弯承载力与粗糙度不成正相关关系,这与预制部分混凝土中的粗骨料粒径和级配有关;采用箍筋加密和拼接叠合面插筋的方式均可以保证拼接叠合梁的抗弯承载力。

以某大学装配式框架结构宿舍项目为例,分析了BIM技术应用于装配式建筑正向设计的流程,研究了预制构件拆分、构件节点钢筋碰撞避让等问题,可为装配整体式结构的设计、生产及施工提供参考。

提出了以DL型里氏硬度计作为检测设备的钢筋套筒连接灌浆料抗压强度无损检测方法,测试了灌浆料试件的表面硬度,并建立了测强曲线。研究结果表明,灌浆料试件的表面硬度基本服从正态分布,前后两次表面硬度测试结果的重复性较好。试件的表面硬度与抗压强度具有强正相关性,推荐采用指数回归方法建立测强曲线,相关系数可达0.945。

装配式混凝土建筑结构具有施工速度快、施工工艺简单、环境友好、节省资源的特点,是我国建筑工业化发展的主要方向。影响装配式混凝土结构稳定性的关键环节是梁柱连接处,其直接决定着结构框架的内力分配、弯矩传递及整体性能。目前,我国对装配式结构节点力学性能规律的认识还不足,导致节点实际应用受到限制。为了加强其认识,张延年等人编著了《装配式结构节点抗震性能》一书,该书以物理试验和理论分析为研究方法,从强度、刚度、耗能、抗震、应力、应变等方面,全面系统地对阶梯钢板式节点、钩挂式节点、加强环节点的抗震性能和机理进行了分析,揭示了3类节点抗震承载力、强度退化、刚度退化、耗能行为、力学效应的变化规律。笔者基于该书的学习,总结重点章节如下。

综合分析了传统的柱贯通型和梁贯通型两类钢筋混凝土柱-钢梁组合框架结构(RCS)节点及几种改进型RCS节点的构造特点及试验研究成果,归纳总结了其破坏形态与整体性能。在此基础上,将RCS理念与装配式建筑技术相结合,提出了一种基于钢接头的装配式组合框架结构节点,并进行了与RCS节点性能的有限元分析对比。分析结果表明,该节点表现出较高的承载力及延性变形能力,具有良好的抗侧性能,钢接头能有效保证节点的整体性,具有进一步研究与应用价值。

研究了装配式结构用高强套筒灌浆料的性能,通过试配并进行了流动度、强度和膨胀性试验,优选出了优化配合比。同时基于优化配合比进行了水胶比、减水剂掺量和膨胀剂掺量对高强套筒灌浆料性能影响的研究。试验结果表明,随着水胶比(W/B)增加,流动度逐渐增大,但强度随W/B增加呈现明显降低趋势;减水剂可有效改善流动度,而当掺量过多时对强度有一定的影响;膨胀率随膨胀剂掺量增加呈现增长趋势,但当掺量小于8.0%时,膨胀效果较差,掺量大于12.0%时,对流动度和强度产生不利影响。