装配式建筑钢结构用耐蚀钢材的腐蚀性研究及工程应用

摘要:装配式建筑钢结构具有节能、环保、资源可循环利用的特点,符合我国未来建筑发展方向。但普通钢材易受腐蚀,钢材表面防腐是目前钢结构设计中必须考虑的内容。由于防腐作业成本高,并且除锈产生粉尘,涂料有机化学物质、镀层金属对大气及土壤产生污染,是制约建筑钢结构发展的重要因素。故开发免涂装新型钢材,降低加工成本,减少环境污染,对于建筑钢结构发展具有重大意义。为此,在钢中添加Ni、Cr、Cu合金元素满足材料耐大气腐蚀性能要求,结合型钢轧制工艺特点,采用V 微合金化,轧后冷却过程中V(C,N) 弥散析出强化,研发了Q390级抗震耐候热轧H型钢(Q390NHD) ,采用周浸对比试验研究了其耐蚀性,分析了在大气中长期暴露的腐蚀问题,论证了耐候钢作为装配式建筑钢结构材料的可行性。Q390NHD级型钢的主要化学成分范围:m(C)≤0.12%,m(Si)≤0.50%,m(Mn)≤1. 50%,0.20%≤m(Ni)≤0.65%,0.30%≤m(Cr)≤1.25%,0.20%≤m(Cu) ≤0.55%,m(V) ≤0.12%;力学性能:下屈服强度ReL在400MPa以上,抗拉强度Rm在560~600MPa 之间,屈强比不大于0.80,短比例试样断后伸长率不小于25%,-20℃夏比冲击功不小于34 J/cm2 ,满足GB 50017-2017《钢结构设计标准》中采用抗震性能化设计的钢结构构件材料性能要求。72h周浸试验中,Q390NHD钢的腐蚀速率为1. 665g/(m2·h) ,是普碳钢的47.0%,其耐蚀性是普通钢的2倍多,与09CuPCrNiA 相当。参照ISO 11844-1∶2006 标准分析,Q390NHD 型钢70 a的腐蚀厚度,若按照室内腐蚀性IC3级给出的腐蚀速率上限估算,总腐蚀量不超过0.031 mm;达到IC4 级时,不超过0.3 mm;即使室内最严重腐蚀情况(IC5级) ,也不超过0.7mm。因此,只要适当增加腐蚀裕量,在我国大部分地区,将Q390NHD钢应用于普通民用办公及住宅钢结构建筑中是可以免涂装的。

智能化技术在建筑工业化中的应用进展

摘要:分析了建筑智能化系统、企业信息化管理、建筑信息模型(BIM)技术运用、项目绿色施工等的研究热点及发展趋势,并在国家政策和市场层面提出了相应建议。当前建筑业整体工业化程度低、标准规程不足、生产耗能高的现状下,智能化技术的兴起能够在科技提升、成本节约和效率提高等多方面助力建筑工业化的高质量发展。

水泥基结构电池:机制、影响因素及应用

摘要:结构储能一体化复合材料为结构与储能的融合发展提供了创新途径。将水泥基材料用作结构电解质,并与电极材料相结合,即可得到水泥基结构电池。本文系统总结了水泥基结构电池的研究进展,阐明了其导电机制和放电机制,并从电极和电解质两个主要方面厘清了影响其电化学性能的关键因素。研究表明,该电池的电压可达1.5 V以上,体积比容量可达8.45×105 mA·h·m−3,并具备充放电的能力。凭借其结构储能一体化特性,水泥基结构电池在绿色储能建筑、智能化混凝土和能量收集混凝土等领域具有应用潜力。最后,指出了目前存在的问题及未来的研究方向。

建筑用生物质基纤维素保温气凝胶研究进展

摘要:建筑保温可以有效降低建筑材料的热损失,对于保持建筑内部的舒适度起着重要的作用。提高建筑材料的保温性能至关重要,特别是通过减少加热-冷却的热量损失来实现节能。因此,研究具有优良保温性能的建筑材料已成为当前保温领域研究的重点之一。与传统的保温建筑材料相比,生物质基纤维素保温气凝胶具有低导热系数、高比表面积、可再生性、成本效益和环境友好型等优越的物理和化学特性,是未来建筑节能技术的理想新型建筑材料。本文综述了近年来生物质基纤维素保温气凝胶的制备技术、研究现状、存在的问题及在建筑材料(屋顶、内外墙和玻璃等) 中的应用。最后,简要讨论了生物质基纤维素气凝胶在保温材料应用中面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望。

3D打印混凝土的流变性能及其影响因素研究综述

摘要:3D打印混凝土具有绿色环保、生产高效智能、节约人力、无需模板等优势,是推动建筑行业工业化升级向智慧化和数字化发展的重要途径之一。对应混凝土3D打印的3个重要阶段:泵送、挤出和建造,决定其制备成功的可打印性主要包含可泵送性、可挤出性和可建造性,然而,这些特性之间存在着矛盾与平衡,且与流变性能密切相关。因此,混凝土流变性能是3D打印混凝土的重要影响因素,也是制约3D打印技术在土木工程中广泛应用的主要因素。目前,已有许多关于3D打印混凝土流变性能的研究,但对于3D打印混凝土流变性能的测试方案和影响因素等关键研究方向尚未形成全面的认识。基于此,本文首先汇总分析了3D打印混凝土流变参数(屈服应力、塑性黏度和触变性) 的测试方案、测量范围和表征模型。其次,对3D打印混凝土流变性能的影响因素(原材料性能与配合比、打印参数和温度) 进行了分析,提出了调控流变参数的方法。最后,展望了3D打印混凝土流变性能研究的未来发展方向。

冷弯薄壁型钢T形拼合柱轴压性能研究与承载力计算

摘要:冷弯薄壁型钢(CFS)全螺栓垫板连接T 形拼合柱是一种新型拼合截面柱,在全螺栓连接框架结构中承受集中荷载。目前关于全螺栓连接T 形CFS 拼合柱轴心受力性能的研究报道较少。基于已有的试验研究成果,建立准确可靠的T 形CFS 拼合柱数值分析模型,选取构件长细比、板材厚度、垫板的纵向间距等参数,研究在轴压作用下各重要参数对T 形CFS 拼合柱极限承载力和屈曲模态的影响。结果表明:随着长细比的增大,T形CFS 拼合柱的屈曲模式由局部与畸变相关屈曲逐渐转变为整体屈曲,当长细比

高强高韧机敏混凝土的制备及其性能

摘要:研究通过混杂碳纤维(Carbon fiber,CF)和聚乙烯纤维(Polyethylene fiber,PE)制备出高强高韧性混凝土(High strength and high ductility concrete,HSHDC),并对其力学性能及机敏性特性进行了分析。研究表明0.25vol%CF掺量HSHDC 的抗压强度较对照组提升7%、抗折强度增加13%、拉伸应变提高15.2%。HSHDC 的电阻率值随CF掺量增加而显著降低,1.0vol%CF掺量HSHDC 的电阻率值下降至10Ω·m,较对照组降低3 个数量级。在不同温度与相对含水率下,掺有CF的HSHDC 电阻率表现出较好的稳定性,循环荷载作用下0.25vol%CF掺量HSHDC电阻率变化率与应力之间表现出良好的对应关系,压应力和压应变灵敏系数分别达到0.75%/MPa 和136.5。0.25vol%CF掺量的HSHDC在加载幅度为15 MPa时的最大电阻率变化率为9.2%,加载速度为0.4 mm/min时峰值电阻率变化率达到7.9%。

数字孪生技术在土木工程中的应用:综述与展望

摘要: 随着工业44.0概念的发展,数字孪生技术(digital twin)已经成为智能制造和产品全寿命周期管理相关领域的主要数字化解决手段。在工程建设领域,提升土木工程结构数字化防灾能力和管理水平是未来智慧城市建设的重要环节。建立精确可靠的数字孪生模型,一方面,可以帮助实现工程灾害的精准防控和重大灾害事故的风险识别预警;另一方面,数字孪生也为未来城市的数字化建设和管理提供了技术基础。本文首先对数字孪生技术的基本概念和阶段性发展成果进行梳理,总结了在土木工程领域里孪生数据获取和构建数字孪生体的技术手段。最后,从结构运营评估、灾害仿真推演和数字孪生城市建设三个领域来回顾与展望数字孪生技术在土木工程领域的应用进展。

复合盐冻环境下玄武岩纤维增强磷酸镁水泥基材料孔隙特征分析

摘要: 磷酸镁水泥(MPC)因其高性能和良好的耐腐蚀性被应用于盐渍土地区,但由于其脆性高,在工程长期使用过程中会出现大量的微裂缝,从而影响MPC结构的耐久性和使用寿命。玄武岩纤维(BF)作为新型纤维被添加到MPC 中,以进一步提高MPC 在盐碱土地区的应用效果和耐久性能。因此,通过掺加不同体积掺量的BFRMPC在复合盐溶液(5%Na2SO4+3.5%NaCl)中进行冻融加速试验,借助XRD、SEM-EDS能谱分析、低场核磁共振技术(NMR)微细观孔隙结构来揭示BFRMPC的腐蚀劣化机理。试验结果表明:在复合盐冻融耦合环境下,BF的掺入可以显著加强MPC的耐腐蚀性能,而掺入0.09%体积掺量的BF使得MPC强度提升最为明显且腐蚀程度最低,同时BF的添加减弱了水泥侵蚀后孔隙的劣化,较普通MPC凝胶孔占比增大了5.74%,大孔占比降低了26.38%。

耐候桥梁钢焊接关键技术及应用

摘要:通过对耐候桥梁钢关键焊接技术开展研究,研发了耐候焊接材料及工艺,确定了适用的焊接工艺窗口,解决了耐候桥梁钢焊接性差、对热输入敏感等问题,保证了焊缝力学性能、耐候性与母材相匹配,焊缝冶金质量高,满足了免涂装使用要求。研究成果已成功应用于美国阿拉斯加铁路桥、港珠澳大桥、官厅水库公路桥及黑河大桥等项目,经济效益、社会效益和环境效益显著。