所属领域

安全应急

技术成熟度

产业化

应用行业

建筑工程

合作方式

技术开发

成果概况

随着我国城市化进程加快，大型公共建筑得以迅速发展，特别是大跨度、大空间多高层建筑。同时，国家密集出台大力发展装配式建筑政策，例如住建部表示未来我国将以京津冀、长三角和珠三角三大城市群为重点，大力推广装配式建筑，用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。然而，建筑业快速发展需要消耗大量能源和资源，排放大量温室气体，对气候环境造成不利影响。研究表明，建筑行业消耗了全球大约30%-40%的能源，排放了全球30%的温室气体，若不降低建筑行业碳排放量，到2050年其温室气体排放将占总排放量的50%以上。因此，降低建筑物各阶段碳排放和能源消耗是未来建筑行业低碳减排的必要途径，特别是大型公共建筑。

作为对传统楼盖技术的超越和革命，装配式混凝土空腔（空心）楼盖在我国建筑工程中得到广泛应用，特别是在大空间、大跨度和高净空多高层公共建筑领域。研究表明，空腔楼盖具有降低建筑层高、增加净空高度 、节约配套建筑材料、降低建筑成本、加快施工进度、保温隔音、节能环保、刚度大、变形小和抗震性能好等优势。然而，对于大型公共建筑，空腔楼盖经济性优势并不是十分明显，致使其并未得到更为广泛使用。实际上，现有空心楼盖技术，并未充分发挥其结构优势和综合效益，主要原因在于排烟和通风设施仍然采用外置排烟和通风管道，内部空腔未能得到合理利用。

基于此，本项目团队成员历经多年科研攻关，攻克了装配式大跨度空腔楼盖设计和施工难题，利用楼盖空腔形成耐火、排烟通风一体化关键技术。

关键技术

(1）解决了火灾下（后）空腔楼盖极限承载力计算问题。提出钢筋应变差与椭圆方程两种计算方法，确定常温、高温及灾后各阶段空腔楼盖钢筋屈服状态、拉压薄膜效应区和极限承载力;提出了火灾下结构中楼盖三种薄膜效应分布模式;揭示了面内约束、火灾蔓延、受火跨数量和位置、边梁约束和内梁变形情况等对常温、高温及灾后连续板和楼盖温度、变形、极限承载力和破坏模式等影响规律;提出了火灾下楼盖中混凝土爆裂模型，揭示了楼板的爆裂风险因子与影响规律。

(2）突破了火灾下（后）空腔楼盖加固性能评估、灾后快速修复和界面机理;提出针对性空腔楼盖FRP加固方法以及基于性能的耐火设计方法;建立了高温下胶黏剂界面剥离破坏理论及界面粘结-滑移模型，准确表征高温下胶黏剂软化行为;研发新型FRP/喷射ECC复材体系，解决了火灾后爆裂严重空腔楼盖底板的快速修复难题，显著提升受火后楼板结构承载性能，大幅延长结构服役年限。

(3）攻克了带肋钢网箱自动化生产、装配式大跨度空腔楼盖和空腔排烟通风技术难题。首创了带肋钢网箱、生产工艺及其安全施工工法体系;首次提出了利用空腔实现消防排烟和通风等多功能一体化，揭示了气体在多空腔内疏导机理;建立了空腔楼盖内置排烟通风系统的设计方法，填补了空腔楼盖消防、排烟通风设计标准空白。

应用领域和市场前景

因此，为更好地保障人们生命财产，充分发挥装配式大跨度空腔楼盖耐火排烟的能力，课题组深入研究混凝土板升温、降温阶段及其火灾后全过程力学性能，提出相关理论方法，研究成果有助于结构中混凝土楼板抗火设计、消防工作及灾后性能评估等。此外，项目负责人提出利用空腔来完成消防、排烟、通风和逃生等功能，并编制标准和应用于实际工程，极大地节约工程成本，具有较好的综合经济效益。

总之，本项目研究成果适用于建筑物防灾减灾、结构抗火设计、结构灾后工程加固、消防和通风排烟等方面，特别是空心楼盖和装配式结构方面，具有较好的工程应用前景。