新型模块化钢结构插入式连接节点受力性能研究

为推广钢结构集成模块在高层建筑及抗震设防区域的应用,提出了一种具有附加耗能的新型全装配模块化钢结构插入式连接节点,节点采用T型连接件代替传统焊接连接实现模块单元全装配,连接件与摩擦板进行相对滑移提供附加耗能。根据节点受力及变形机理,推导其初始转动刚度理论公式。建立半装配与全装配模块化钢结构插入式连接节点的精细化数值模型,对比分析两种节点的滞回曲线、耗能能力及应力应变分布规律。结果表明,全装配插入式节点具有饱满的类平行四边形滞回曲线,其初始转动刚度理论计算值与数值结果吻合良好,有效验证了节点刚度公式的准确性。与半装配插入式节点相比,全装配插入式节点最大承载力降低约26.59%,整体能量耗散系数最大增加约70.06%,可通过T型连接件将塑性损伤转移至预设区域,保护主要构件并实现损伤可控,显著提高节点的抗震性能。

模块化钢结构梁柱子结构抗连续倒塌性能研究

模块化钢结构作为一种高度预制的装配式建筑,具有工业化程度高、绿色节能环保等优点。但是,由于模块化钢结构体系超静定次数较低,其在极端荷载工况下的抗连续倒塌性能应予以特别关注。模块化钢结构梁柱子结构作为主要的传力路径,具有多梁多柱等有别于传统框架梁柱子结构的特点,需对其抗连续倒塌性能开展研究工作。该文针对采用螺栓-角件连接节点的模块化钢结构梁柱子结构进行Pushdown试验及数值模拟,分析了在双柱失效、单柱失效工况下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理。结果表明,梁柱子结构在两种工况下的受力机理不同:在双柱失效工况下,梁柱子结构抗力主要由梁机制提供,加载后期抗力提供方式体现出一定的悬链线机制,并随水平连接板厚度的增加而增强;在单柱失效工况下,子结构抗力主要由模块间水平连接抗剪能力提供,由梁机制及悬链线机制提供的抗力较小。

模块化钢结构建筑平面布局方案智能生成式设计方法

为研究模块化钢结构建筑平面布局方案的智能生成式设计方法,分别基于平面可行域的有限离散化、不同的变量定义方法、约束条件和目标函数,形成了多目标非线性约束整数规划问题和线性整数规划问题,并分别提出了基于遗传算法和平面密铺算法的求解方法。通过一例基于L形平面可行域的数值算例,阐释了所提出方法的可行性和有效性。数值算例结果表明,在相同目标函数下的模块化钢结构建筑布局方案最优解不唯一;基于遗传算法的智能生成式方法可在较小的计算代价下得到较优的可行解,并可为模块单元尺寸的选型提供依据;基于平面密铺算法的智能生成式方法适应于不同的模块单元集,并在给定模块类型的基础上给出模块单元总数最低的布局方案。通过对比2种智能生成式方法的寻优结果,建议采用基于遗传算法的智能生成式方法初步确定模块单元的尺寸,并进一步结合2种智能生成式算法求解不同的最优平面布局方案。

模块化钢结构建筑体系应用与研究进展

近年来,模块化钢结构建筑以其施工高效、绿色环保等优点,逐渐成为国家大力推广的新型装配式建筑体系,国内外学者针对模块化钢结构建筑受力性能做了大量研究。从模块连接节点、模块单元抗侧力体系、模块柱受力性能、结构整体性能分析等方面,系统综述了近年来模块化钢结构建筑体系的应用与研究成果。结合现有模块化钢结构建筑相关规程和标准,给出该领域的研究方向及未来发展趋势,为工程实践和科学研究提供一定参考。

含减振子结构的模块化钢结构栈桥减振控制分析

为分析模块化钢结构栈桥水平方向减振控制,提出一种新型的结构体系—含减振子结构的模块栈桥结构。通过设计,用半刚性节点将带式输送机与栈桥主体结构相连接,在带式输送机底部与栈桥主体结构之间设置黏滞阻尼器,将带式输送机转变为减振子结构,形成含减振子结构的模块栈桥结构。采用有限元分析方法,在频域内以控制栈桥主体结构和带式输送机水平方向振动响应为目标,对半刚性节点刚度、阻尼系数进行参数分析,计算结果表明存在最优参数,可使模块栈桥水平方向振动得到控制。在时域内将含减振子结构栈桥设定为最优参数,分析其在风荷载作用下的减振效果。结果表明:这种体系能够较好地控制结构风振响应;存在最优的半刚性节点刚度系数和阻尼器阻尼系数,可以明显减小栈桥主体结构和带式输送机的风振动力响应。

模块化钢结构全装配可吊装节点设计

随着建筑工业化和绿色建筑的不断发展,模块化钢结构成为建筑工业化的新型代表,其发展前景广阔。模块间连接节点设计是模块化钢结构建筑设计的关键一环,然而当前模块间节点设计存在吊装适配度低、现场安装不便、缺少易于装配的节点等问题。围绕提出的模块化钢结构全装配可吊装节点(FPLC),系统介绍了其轴心受力性能、抗剪性能和抗震性能。此外,分析了当前政策对模块化钢结构的引导和促进作用,并指出其面临的问题与挑战,以期促进模块化钢结构建筑的发展应用。

模块化钢结构体系在低多层建筑中的应用研究

为探究未来模块化钢结构建筑体系的发展方向,本文对国内外模块化钢结构建筑的应用场景和发展历程进行调研分析,分析国内外模块化钢结构体系形式和研究现状,总结模块化钢结构体系发展趋势。研究结果表明:模块化钢结构体系在住宅、变电站等低多层建筑中应用前景广阔,主要结构体系包括集装箱结构体系和轻钢结构体系。其中集装箱建筑箱体间的组合方式多样,箱体之间通过角件进行连接,目前对单个集装箱抗侧刚度、承载力和集装箱体系设计进行了系统研究。轻钢框架结构体系的研究主要集中在节点连接,模块间连接节点形式包括螺栓连接、自锁式连接、焊接及栓焊组合连接、插入式连接等。因为当前所选取的节点大多数应用于边柱和角柱之间的连接,可用于高层模块化建筑的节点较少,因此新型高效模块化钢结构连接节点的研发仍然十分迫切。承重保温装饰一体化墙板、可折叠可拆卸模块化钢结构建筑和近零能耗模块化建筑等是国内低多层模块化钢结构建筑的主要发展方向。

模块化钢结构建筑柱-柱螺纹套筒连接抗剪试验

为研究模块化钢结构建筑上下模块间柱-柱螺纹套筒连接的抗剪性能,对4组螺纹套筒连接方钢管柱双剪试件进行研究,分析套筒壁厚、材性及套筒螺帽与柱连接类型等因素对连接抗剪性能的影响规律。研究结果表明:试件抗剪性能受螺纹套筒控制,其受剪过程主要经历定位杆剪切、套筒屈服、套筒屈曲和套筒强化4个阶段;空心套筒发生由上半圆筒壁局部控制的冲剪破坏形态,套筒下半圆未发生破坏;套筒壁厚和强度是影响试件抗剪性能的关键因素,套筒螺帽与柱焊接或螺栓连接对试件抗剪性能的影响不大;套筒壁厚增加67%或屈服强度提高22%,可使其抗剪承载力分别提升40.7%和18.0%;筒壁冲剪模型可较安全地预测套筒抗剪承载力,且预测值与实测值较吻合。

十字板-端板式模块化钢结构连接节点抗震性能试验研究

为研究十字板-端板式模块化钢结构连接节点的抗震性能,对框架型模块和墙体型模块2种不同抗侧力形式的模块间节点进行拟静力试验,分析了2类试件的试验现象、破坏形态、滞回曲线、耗能能力、刚度和承载力退化。结果表明:框架型模块间节点变形集中在模块柱和梁,易发生柱端破坏,墙体型模块间节点变形集中在十字板,蒙皮效应对节点的受力性能有明显影响;试件采用全螺栓连接,由于螺栓滑移的影响,2个试件的滞回曲线均不够饱满;墙体型模块间节点的承载力和侧向刚度分别是框架型节点的8.37~8.63倍和8.78~10.02倍;模块柱内隔板的焊缝质量是保证梁端翼缘有效传力的前提,也是防止柱壁撕裂的关键。

基于模块化钢结构的乡村民居改造策略研究--以大连市旅顺口区对庄沟村为例

随着人们生活水平的提升,乡村老旧民居难以满足人们对美好生活的需求,亟待通过改造实现新生。近年来,在宅基地改革的背景下,乡村民居的发展迎来新机遇。本文在对大连市旅顺口区对庄沟村农宅实地调研的基础上,总结农宅的形制特征与现实困境,引入工业化模块钢结构体系为技术基础,梳理了模块建筑的理论框架及适应乡村民居改造的技术要点。同时,针对旅顺对庄沟村乡村民居的现存问题及发展出路,提出了结构围护置换、功能空间拓展、内装设备升级的改造策略与实现路径。

模块化钢结构体系建筑产业化技术与示范综述

通过对模块单元的分析和研究,提出了模块尺寸的选型建议,并通过不同功能模块的组合,形成典型的模块化宿舍、住宅、办公、学校等建筑方案。基于此构建了模块化钢结构技术体系,并进行理论分析、试验研究、数值模拟,研发适用于模块单元间的拼接连接节点,提出了模块化建筑结构体系的标准化设计方法,并探究各类模块建筑抗侧体系在不同抗震设防烈度下的适用高度。通过系统研究模块单元的设计、制造、运输、安装等全过程,形成了模块化钢结构建筑产业化的成套技术,并以示范性生产基地、示范工程及系列化产品,加快推动模块化钢结构建筑的市场规模化应用。

模块化钢结构建筑结构体系研究进展

模块化钢结构建筑符合绿色建筑和建筑工业发展的需求,尤其适用于应急救灾建筑。系统地阐述分析了模块化建筑结构的国内外进展,包括结构体系、模块单元类型、模块单元间连接等方面,为其应用提供设计参考。对国内外研究的模块单元间连接的节点形式进行了分析汇总,包括焊接、连接板或连接件螺栓连接、外套筒螺栓连接、十字板螺栓连接、自锁式连接、预应力连接及其他形式连接节点,可根据建筑设计、生产、安装等阶段的不同需求选择节点形式。

十字板-端板式模块化钢结构连接节点抗弯性能研究

为研究十字板-端板式模块化钢结构连接节点的抗弯承载力和破坏模式,对该节点的一个足尺试件进行单调加载试验,并对该节点的抗弯性能进行有限元分析。研究结果表明:试件的破坏模式为梁端形成塑性铰,节点和上、下柱未发生明显破坏;节点十字板厚度和高度对节点的抗弯承载力影响较小;随着屋面梁和楼面梁高度的增加,节点的抗弯承载力、初始抗弯刚度和延性系数都显著提高;随着轴压比的变大,节点的抗弯承载力、初始抗弯刚度和延性系数都有明显下降。

模块化钢结构建筑模块单元间连接节点应用研究

从规程与工程应用方面,阐述分析了模块单元间连接、模块单元与基础间连接的节点形式,为模块化建筑的应用提供设计参考。其中,实际应用较多的为螺栓连接。理想的节点连接应满足设计、生产、安装不同阶段的要求,如受力性能好、易加工、易定位安装、易拆卸、可扩展、符合公差要求等。

模块化钢结构单元力学性能研究

模块化钢结构建筑是近年来建筑工业化发展的重要趋势,模块化钢结构建筑的安全性取决于模块化单元的力学性能。因此,开展了集装箱模块单元分别在水平和竖向荷载作用下的力学性能研究,并且主要采用ABAQUS有限元软件和理论分析方法进行研究。研究结果发现:在水平荷载作用下,整箱模型的纵向和横向刚度平均值与单片模型的刚度基本一样。基于柔度系数法,提出考虑波纹板剪切和扭转变形、顶梁轴向变形及角柱弯曲变形影响的抗侧刚度计算方法。针对模块单元间节点铰接体系,提出在竖向荷载作用下模块单元杆件内力计算方法。

AACS在模块化钢结构装配式住宅建筑的应用研究(研究之一：MGZ装配式住宅建筑体系分析研究)

本文阐述了蒸压加气混凝土板(AACS)在模块化钢结构装配式往宅建筑体系应用中的相关名词术语,并对建筑体系的设计原则、建筑体系优势和建筑体系特性进行了分析研究。

模块化钢结构建筑的质量控制

模块化钢结构建筑在国内是一种新颖的建筑形式,随着中国城镇化继续快速向前推进,这种形式的建筑在国内的应用会越来越多。模块化钢结构建筑不仅可以有效解决中国建筑业目前存在的浪费、污染等问题,也将中国的建筑质量带到了一个新高度。主要对模块化钢结构建筑各个阶段的质量控制内容进行了概述,使从业者对模块化钢结构建筑的质量控制内容有所了解。

某模块化钢结构大学生公寓结构设计

从结构选型、单体划分、模块设计、结构建模分析等方面介绍了某模块化钢结构大学生公寓的结构设计。针对不同的建筑功能需求,在模块内布置了无屈曲波纹钢板剪力墙和普通支撑两种不同的抗侧力构件,经过结构分析比较了两者对结构设计的影响。模块间连接采用了便于施工的梁端盖板螺栓连接,并通过模型对比选用了合理的模拟方法。

装配式非永久性模块化钢结构居住类建筑的集成设计方法研究

装配式模块化钢结构建筑在建筑工业化产业中具有广阔的发展前景,装配式模块化钢结构建筑主要分为非永久性模块化建筑和永久性模块化建筑。非永久性模块居住类建筑可用于土木工程施工营地、军用营地、工矿营地、救灾营地、其他临时性宿舍等,一般为3层以下建筑,在模块化建筑中占领主要市场。文章从产品角度,系统地介绍了装配式非永久性模块钢结构居住类建筑的建筑标准化设计、结构系统、围护系统、设备与管线系统、内装系统的集成设计方法,为模块化钢结构建筑的应用提供设计参考。

板式模块化钢结构节点抗震性能试验研究

为研究板式模块化钢结构节点抗震性能,开展了4个足尺边节点试件的低周往复荷载试验.基于实测的荷载-位移数据评估了节点的滞回、承载、变形及耗能能力,分析了不同变量下的节点失效模式及抗震性能指标.研究结果表明:失效模式有柱壁板鼓曲、连接件变形和梁翼缘局部屈曲3种;CT2,CT3,CT4试件的滞回曲线呈饱满梭形,最大等效黏滞阻尼系数达0.21~0.25,极限层间位移角达0.07~0.09 rad,节点表现出良好的抗震性能及转动能力;核心区柱壁厚度和角钢厚度对节点抗震性能影响显著,柱竖向拼接方式对节点滞回性能和初始抗弯刚度影响显著.研究结果为板式模块化钢结构节点工程应用提供技术支撑.