科技成果

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成果名称: 绿色低能耗材料结构体系设计方法与工程应用

成果登记号: 9612016Y0333

第一完成单位: 西安墙体材料研究设计院

联 系 人: 权宗刚

成果类型: 应用技术

技术领域: 新材料

应用行业: 建筑业

成果简介:

   本项目属于土木建筑领域。   课题组以我国绿色制备建筑材料及再生循环利用与低能耗能材料结构体系应用为基本出发点,产学研合作为科研背景,提出绿色低能耗材料结构体系,该体系是一种综合解决建造前材料来源、使用中节能保温、拆除后废弃物利用的新型绿色建筑结构形式。课题组先后依托“十一五”、“十二五”国家科技支撑计划、国家自然科学基金、陕西省自然科学基金重点项目等,围绕绿色低能耗材料基本性能、结构地震效应、体系设计理论开展了大量研究工作,在材料设计指标、结构灾变机理、体系抗震设计方法、节能构造技术措施、工程推广关键技术等方面取得了系列创新性研究成果。   主要技术内容包括:(1)再生混凝土基本受力行为与抗震设计方法研究,通过试验与理论分析,提出再生骨料分级标准、建立再生混凝土材料性能设计指标体系,提出构件承载力计算公式以及高烈度设防地区再生混凝土结构抗震计算方法与构造措施,完善了再生建材设计方法体系,完整了再生建材理论,为新型绿色建筑工程推广打下基础,推动了建筑资源循环利用与可持续发展;(2)对长期荷载作用下再生混凝土使用性能开展研究,通过短/长期再生混凝土构件开裂、变形试验研究与理论分析,创新性提出再生混凝土长期裂缝宽度与变形计算方法,解决了再生混凝土工程推广中的关键设计难题;(3)开展了超薄灰缝施工工艺技术与页岩烧结保温砌体节能构造技术研究,提出薄灰缝施工工艺与薄灰缝特殊砂浆厚度控制技术,通过合理设计使得页岩烧结保温砌体可实现单一材料满足现行建筑节能目标要求;砌体体系具有良好的热工性能,满足我国建筑节能设计要求;提出页岩烧结保温砌体节能构造措施,自主设计具有独立知识产权的保温砌体拉结带等构造技术,兼顾节能保温与抗震整体性能,完整了页岩烧结砌体设计理论与构造技术体系;(4)进行了页岩烧结保温砌体抗震性能与设计方法研究,确定页岩烧结保温砌体的力学性能参数,提出页岩烧结保温砌块砌体抗压强度、弹性模量、泊松比等关键设计技术指标,建立页岩烧结保温砌块砌体抗剪强度计算方法与页岩烧结保温砌块砌体剪压复合强度计算方法,以大量试验与理论研究为基础,建立页岩烧结保温砌块墙体抗震设计方法,填补该类型建筑材料在高烈度设防地区应用的技术空白;(5)对页岩烧结保温节能子结构抗震稳定性与连接构造措施开展了研究,深入研究页岩烧结保温砌块框架填充墙与框架梁、柱的连接方式对其平面外抗震性能的影响,通过试验与理论分析研究,提出页岩烧结保温砌块填充墙子结构平面外抗震稳定性优化措施;针对剪力墙结构外挂WDF子结构体系在地震作用下的平面外稳定性进行分析,最终提出稳定性构造措施,首次针对该类型节能子结构提出稳定性设计方法。成果针对该新型建筑材料应用建筑工程中的关键问题进行研究,开发兼顾节能抗震性能的新型绿色建筑结构体系,提出设计方法与工程推广要点,填补国内外该类型材料在建筑工程应用的研究空白。   本项目成果已纳入陕西省工程建设标准“再生混凝土结构技术规程(DBJ61/T88-2014)”和国家首部再生混凝土结构技术规程。已申请国家核心知识产权29项(其中已授权发明专利11项,实用新型专利14项);获西安市科学技术奖一等奖1项;修、制订国家行业标准6部,发表学术论文62篇;先后培养硕博士研究生24名。成果已成功应用于陕西西安、陕西蒲城、四川都江堰等地,其中国家示范工程2处,取得了显著的经济效益和社会效益。