中建八局创新研发“楼板自适应增强结构” 以智能张弦系统破解大跨度楼板振动难题

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中建八局创新研发“楼板自适应增强结构” 以智能张弦系统破解大跨度楼板振动难题

2025-12-24 11:37

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近日,中建八局在建筑结构智能化增强技术领域取得重要突破,成功研发出“一种楼板变形与冲击响应自适应增强结构及其施工方法”。该系统采用记忆合金拉索与波形张弦体系相结合的新型结构形式,通过智能预应力调节与自适应恢复机制,显著提升大跨度楼板的刚度、抗冲击性与使用舒适度,标志着我国在楼板振动控制与智能增强技术方面迈入国际前列。

随着现代建筑向大跨度、大空间方向发展,传统钢筋混凝土楼板在承受行人行走、设备振动或突发冲击荷载时易产生明显振动甚至共振,影响结构安全与使用体验。现有增强手段如增厚楼板、加设阻尼层等,往往难以兼顾轻量化、高刚度与可恢复性等多重目标。中建八局此次研发的自适应增强系统,通过结构创新与智能材料应用,系统性解决了这一行业痛点。

该系统核心为“记忆合金拉索+波形张弦”协同增强单元。每个增强单元由一系列固定于楼板的上滑轮和通过竖向撑杆连接的下滑轮组成,记忆合金拉索依次绕过上下滑轮并张紧,形成连续波形受力体系。记忆合金材料具备超弹性与形状记忆特性,在承受冲击或振动后可近乎完全恢复原状,从根本上避免了传统钢结构易产生残余变形的问题。

系统具备三大技术优势:

一、显著提升刚度与抗变形能力。通过预应力张拉将楼板转化为“弦支—上板”协同受力体系,使荷载以轴力形式传递。实测数据显示,相比同跨度传统楼板,该系统可使整体刚度提升30%–60%,中跨挠度降低约46%,有效抑制裂缝发展。

二、智能避开人行共振频率。系统通过优化拉索与撑杆的刚度配置,使结构自振频率远离行人步频范围(2–6 Hz),从根本上杜绝共振现象,提升建筑使用舒适性。

三、卓越的抗冲击与疲劳恢复性能。记忆合金拉索具备高能量吸收能力,在突发冲击荷载下可迅速耗能并恢复初始形态,大幅提升楼板的耐久性与安全冗余。

施工方面,系统采用预制化与装配式结合的方式,在楼板浇筑阶段预埋锚固件,后期安装滑轮组件与张拉记忆合金拉索,并可进行热激活处理以优化材料性能。该工艺施工便捷、干扰小,适用于新建与既有建筑改造,具有良好的推广适应性。

目前,该技术已完成理论验证与初步工程模拟,结果表明在典型8m×5m楼板中,增强后最大挠度由2.117mm降至1.142mm,结构应力完全满足规范要求。未来,该系统可进一步与BIM、传感监测等技术结合,实现楼板状态实时感知与张力智能调节,推动建筑结构向“感知—响应—自适应”的智能化方向发展。

中建八局表示,该技术的研发是其在智能建造与结构创新领域的又一重要成果,后续将加快试点应用与标准编制,助力我国高层建筑、大跨度公共建筑、装配式建筑等领域实现更轻、更强、更智能的结构设计,提升建筑业整体科技竞争力与工程品质。

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