【摘 要】
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近年来国家大力倡导和推行建筑装配化,其中模块化建筑代表了该领域的最高技术水平。相关学者开展了针对包括螺栓连接、焊接连接、铸钢节点连接等多种模块连接方式的研究,其中螺栓连接凭借其拆卸方便、施工便利的特点被广泛采用。本文基于相关螺栓连接技术基础,提出了一种模块间新型螺栓连接形式,运用多尺度建模验证了对其进行刚接简化的合理性,进一步研究了其运用在高层模块化建筑中的可行性。在对现有模块单元螺栓连接节点形式
【基金项目】
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与深圳市中集建筑设计院有限公司合作项目;
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近年来国家大力倡导和推行建筑装配化,其中模块化建筑代表了该领域的最高技术水平。相关学者开展了针对包括螺栓连接、焊接连接、铸钢节点连接等多种模块连接方式的研究,其中螺栓连接凭借其拆卸方便、施工便利的特点被广泛采用。本文基于相关螺栓连接技术基础,提出了一种模块间新型螺栓连接形式,运用多尺度建模验证了对其进行刚接简化的合理性,进一步研究了其运用在高层模块化建筑中的可行性。在对现有模块单元螺栓连接节点形式归纳分析的基础上,提出了一种适用于高层模块化建筑中的新型模块间螺栓连接节点。详细说明了该节点的相关组成部分、关键尺寸以及安装过程,给出了节点关键部位包括连接板、螺栓、铸钢抗剪键和钢筋的设计与验算方法。建立了ABAQUS中新型螺栓连接节点实体模型,研究节点的静力性能和滞回性能,发现节点满足“强节点,弱构件”和“强柱弱梁”的设计要求,并且具有良好的耗能能力和塑性安全储备。运用ABAQUS中的梁单元建立了节点简化模型,通过对比实体模型与刚接、铰接简化模型的力学性能和破坏形态,证明了在整体模型中将节点简化为刚接形式的合理性。模块化建筑体系具有双梁形式,而且存在柱端铸钢抗剪键会影响柱长度系数的问题,因此本文采用四阶微分方程的方法建立理论模型,研究本新型节点中模块柱的计算长度系数。运用平衡法计算得到无侧移模块和有侧移模块中的模块柱计算长度系数,研究发现钢柱的复合截面抗弯刚度将对计算结果产生影响。为研究钢梁翼缘布设矩形孔洞对梁的抗弯承载力的影响,因此采用ABAQUS模拟翼缘孔洞梁在不同参数下的抗弯承载力,并在现有规范基础上计算得到开洞处梁截面的最大抗弯承载力。建立了基于ABAQUS的多尺度模型和基于SAP2000的简化模型,通过对比构件内力和结构位移,再次验证了在整体中将新型螺栓节点简化为刚接形式的合理性。进一步根据节点刚接简化模型对高层钢结构模块化建筑整体建模,对模型进行静力、地震反应谱分析和动力时程分析作为补充计算,将得到的指标与规范限值进行对比,证明了结构满足抗震要求。
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