集装箱模块化建筑的抗连续倒塌性能分析

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在过去的几十年中,世界上发生了一系列建筑结构连续倒塌的事故。连续倒塌是指结构由于极限事件的偶然荷载冲击作用产生局部破坏,最终导致结构发生大范围的局部倒塌或者整体倒塌。多次历史惨痛教训,反映出结构体系在抵抗连续倒塌方面的缺陷或隐患。合理地设计结构,使结构在遭遇偶然荷载作用时不发生连续或整体性倒塌,已经成为现今世界各国结构工程师们需要正视的一个问题。此外,在大力提倡利用创新技术实现低碳经济可持续发展的今天,由可回收型的集装箱改造而来的模块化建筑逐渐成为了国外节能建筑领域的新宠儿,用于居住及办公的集装箱模块化建筑由此应运而生。本文对集装箱模块化建筑进行抗连续倒塌性能分析,研究内容主要分为以下4部分:(1) 首先对集装箱模块间的组合方式进行介绍,并就不同组合方式下结构可能发生的构件失效及结构倒塌模式进行探索,并推导了考虑集装箱侧板贡献的集装箱箱体的水平抗侧刚度计算公式。同时,本文还对集装箱模块角部之间的连接形式进行介绍,并对铰接和刚接两种连接形式对结构力学性能的影响进行分析,最终选用铰接形式进行结构抗倒塌性能分析。(2) 其次,本文对单个箱体进行理论受力分析并对一3层典型叠置建筑进行整体结构设计。参照国内外相关抗连续倒塌设计规范中建议的拆除构件法,确定集装箱建筑结构在各类偶然荷载作用下可能发生的8种初始失效模式,利用SAP2000有限元软件对整体结构进行线弹性分析,依据相应的弹性阶段破坏准则对结构进行抗连续倒塌性能评估,并提出一个结构平均倒塌指数作为评估依据,以对比拆除不同构件下结构抗倒塌能力的强弱。(3) 此外,本文还利用正交试验法对跨度、失效构件所在层数、抗震烈度、基本风压等影响参数进行组合,利用SAP2000软件对整体结构进行线弹性分析,分析不同参数变化对结构抗连续倒塌性能的影响,并依据影响规律提出相关的设计建议。(4) 最后,本文利用SAP2000软件对同一结构在8类初始失效模式下进行竖向的Pushdown非线性分析,得出不同失效模式下结构的剩余承载力,确定了不同部位构件失效后结构的破坏顺序及最终倒塌模式,并根据结构最终破坏模式给出设计建议。最后文章对集装箱模块化建筑的抗连续倒塌性能进行了简要评价。
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