Design and Comprehensive Performance Analysis of Prefabricated Steel-Concrete Composite Structure Suitable for “Industrial Upstairs”
-
摘要: 以广东省深圳市某“工业上楼”项目为研究对象,针对“工业上楼”项目层数多、层高大、荷载重、跨度大等复杂工况,提出了一种基于钢管混凝土柱+钢框架梁+不出筋叠合板的装配式钢-混凝土组合结构体系,以解决当前传统装配式混凝土和纯钢结构在施工效率、结构性能与成本控制之间难以兼顾的矛盾。通过有限元数值分析,比较了所提出组合体系与常规装配式混凝土体系在结构模态、抗震层间位移和楼板振动性能方面的差异;同时结合现场调研和文献数据,开展了材料成本与施工周期的对比研究。结果表明,所提出组合结构在确保抗震安全和舒适度的前提下,实现了材料成本降低14.8%和工期缩短24.7%,具有显著的综合效益优势。Abstract: This study takes a representative “industrial upstairs” project in Shenzhen, Guangdong Province, as its research object. In response to the complex conditions of multi-story height, large story heights, heavy loads, and long spans typical of “industrial upstairs”, a prefabricated steel-concrete composite system based on concrete-filled steel-tube (CFST) columns, steel frame beams, and composite slabs without protruding rebars is proposed to resolve the inherent trade-offs among construction efficiency, structural performance, and cost control encountered in conventional prefabricated concrete and all-steel solutions. Through finite-element numerical analyses, the proposed composite system is compared with a conventional prefabricated concrete system in terms of structural modal characteristics, seismic inter-story drift, and floor vibration performance. A comparative study of material cost and construction schedule is also carried out based on site surveys and literature data. The results demonstrate that, while maintaining seismic safety and occupant comfort, the proposed system achieves a 14.8% reduction in material cost and a 24.7% reduction in construction time, yielding significant overall economic benefits.
-
[1] 聂建国,余志武. 钢-混凝土组合梁在我国的研究及应用[J]. 土木工程学报,1999,32(2):3-8. [2] 聂建国,陶慕轩,吴丽丽,等. 钢-混凝土组合结构桥梁研究新进展[J]. 土木工程学报,2012,45(6):110-122. [3] ROSSI A,NICOLETTI R S,DE SOUZA A S C,et al. Lateral distortional buckling in steel-concrete composite beams:a review[J]. Structures,2020,27:1299-1312. [4] 姜磊,刘永健,周绪红,等. 钢管混凝土组合结构桥梁设计原理与技术发展综述[J]. 中国公路学报,2025,38(3):278-302. [5] 孟姣,周仲煜,聂鑫,等. 电子芯片厂房装配式钢-混凝土组合结构方案设计与受力性能分析[J]. 工业建筑,2023,53(9):62-68. [6] 王晓羚. 以工业上楼优化城市产业发展空间的思考与建议[J]. 产城,2022(7):48-51. [7] 张伟,李晓丽,方园,等. 基于深圳市工业上楼项目装配式结构体系选型与关键技术研究[J]. 建筑结构,2024,54(24):13-21. [8] 丁祖昱.“工业上楼”已成产业地产新趋势[J]. 中国房地产,2022(11):53-57. [9] 史少微,周栋良,万力,等.“工业上楼”背景下产业园区的底层设计逻辑与模式探索:宝龙专精特新产业园[J]. 建筑技艺,2024,30(2):52-59. [10] 周国义,林伟,周书东,等. 绿色生态导向的“工业上楼”设计研究:以东莞松湖智谷产业园为例[J]. 重庆建筑,2022,21(9):13-14. [11] 方帮华,张凯超. 浅谈“工业上楼”背景下的高标厂房设计要点:以仲恺高新区某项目为例[J]. 工程建设与设计,2024(3):20-22. [12] 聂建国,陶慕轩,黄远,等. 钢-混凝土组合结构体系研究新进展[J]. 建筑结构学报,2010,31(6):71-80. [13] 聂鑫,赵鹤,聂建国,等. 采用板端不出筋预制板的装配式钢-混凝土组合楼盖体系:CN109667374B[P]. 2023-12-22. [14] 聂建国,姜越鑫,聂鑫,等. 叠合板中桁架钢筋对预制板受力性能的影响[J]. 建筑结构学报,2021,42(1):151-158. [15] 杨悦,姜雪蔚,聂鑫,等. 开槽密拼混凝土叠合板受力性能试验研究[J]. 建筑结构学报,2023,44(7):142-151. [16] 聂建国,陈必磊,陈戈,等. 钢筋混凝土叠合板的试验研究[J]. 工业建筑,2003,33(12):43-46. [17] 梁岩,魏莹莹,冯浩琪,等. 大跨复杂斜柱钢框架施工全过程的模拟分析[J]. 工业建筑,2023,53(2):75-80. [18] 陶慕轩,聂建国. 考虑楼板空间组合作用的组合框架体系设计方法(Ⅱ):刚度及验证[J]. 土木工程学报,2013,46(2):42-53. [19] 彭炜杰,陶慕轩. 非对称钢梁截面组合框架梁端极限状态下有效翼缘宽度研究[J]. 建筑结构学报,2018,39(5):221-231. [20] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑抗震设计标准:GB/T 50011—2010[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2024. [21] 史文彦. 上海地区高层装配式办公建筑结构方案比选与工程实例[J]. 建筑结构,2019,49(增刊1):857-862. [22] 胡松,蒋伟,卜凡杰. 某办公楼装配式混凝土框架-现浇核心筒与装配式钢框架-现浇核心筒结构方案及成本对比分析[J]. 建筑结构,2020,50(增刊1):535-538. [23] 陈敖宜,张肇毅,王卉,等. 建筑工业化及绿色模块建筑[J]. 工业建筑,2014,44(6):108-111. -
点击查看大图
计量
- 文章访问数: 28
- HTML全文浏览量: 13
- PDF下载量: 0
- 被引次数: 0
登录
注册
E-alert
登录
注册
E-alert
下载: