可拆装式箱型房屋整体受力性能研究

可拆装式箱型轻钢结构房屋采用复杂冷弯构件,节点采用无螺母高强螺栓,结构特殊,力学性能复杂。通过ABAQUS有限元软件建立了箱型房屋精细化模型和多尺度模型,与箱型房屋模块单体的竖向承载力和抗侧性能试验进行了结果对比与验证。分析了底部铰接和底部刚接模型的抗侧刚度,试验的边界条件属于半刚性连接。选取底部铰接的通用模块单体的多尺度模型,研究了房屋高度、柱壁厚度和楼面荷载等对箱型房屋竖向承载力的影响,探讨了模块横向与纵向抗侧性能的差异,研究了顶部荷载、房屋高度、柱壁厚度和螺栓直径等对箱型房屋纵向抗侧性能的影响。结果表明:增加柱壁厚度,竖向承载力提升效果显著,增大房屋高度,竖向承载力降低幅度不大,而楼面荷载等对其几乎无影响;横向抗侧刚度比纵向抗侧刚度提高了约17%,降低房屋高度会提高其弹性变形阶段的纵向抗侧刚度,而竖向荷载、柱壁厚度、螺栓长度和螺栓直径对其影响不大。最后,基于多层箱型房屋的整体受力特征,结合竖向承载力和抗侧性能研究,提出了多层箱型房屋设计方法及设计选用表,可为多层箱型房屋的设计与应用提供参考。

拆装式箱型房屋整体抗弯刚度研究

通过对拆装式箱型房屋进行底框结构竖向分级加载试验,分析了拆装式箱型房屋整体抗弯刚度和立柱与顶底框连接处的半刚性性能。试验表明:箱型房屋整体抗弯刚度较弱,螺栓受力性能对立柱与顶底框连接处的半刚性性能影响较大。建立立柱与顶底框连接处的力学模型,给出连接处初始转动刚度的计算方法,建立考虑半刚性的有限元模型,并与试验结果进行对比分析,结果表明:在线弹性阶段,有限元模型的荷载-位移曲线和试验结果吻合较好,证明建立力学模型的可靠性,同时基于有限元分析,考虑了不同连接刚度对结构整体抗弯刚度的影响。

拆装式箱型房屋纵向抗侧刚度研究

通过对拆装式箱型房屋的水平纵向加载足尺模型试验,研究了其抗侧性能。试验结果表明:由于螺栓被拔出,立柱与顶底框角件之间会发生部分脱离,角件螺栓孔有轻微破坏,高强螺栓基本完好,节点的半刚性性能明显,角形截面立柱存在轻微的扭转变形,结构发生较大的侧移而不适于继续承受水平荷载,结构整体抗侧刚度较小。基于ABAQUS有限元软件,采用Spring 2线性单元模拟螺栓,立柱与角件之间采用接触处理,可以较好地模拟弹性阶段箱型房屋的整体抗侧刚度。

拆装式箱型房屋底框抗弯刚度及影响因素研究

通过对拆装式箱型房屋底框的抗弯刚度进行试验和有限元模拟分析,对比了底框梁1/4截面、跨中以及底框中心处的荷载-位移曲线,结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合,验证了有限元分析的可靠性;基于有限元数值模拟,分析了底框硅酸钙板楼板、角件开孔、立柱与顶底框的螺栓连接刚度、角件角部约束4个因素对底框抗弯刚度的影响,得到了不同影响因素下底框梁的跨中荷载-位移曲线,结果表明:立柱与顶底框角件的连接属于半刚性连接,角件开孔对跨中荷载-位移曲线的影响较小,硅酸钙板、螺栓的连接刚度以及角部约束对底框抗弯刚度的影响较大,分析时应考虑。

拆装式箱型房屋竖向承载力试验研究

通过对拆装式箱型房屋进行楼面和柱顶竖向分级加载试验,研究底框结构的竖向抗弯承载力、立柱的屈曲模式和临界屈曲荷载,分析底框梁梁端、底框梁跨中、柱底与柱中等关键部位的受力性能。试验结果表明:底框结构的冷弯薄壁异型梁刚度较弱,竖向挠曲变形较大;施加柱顶荷载,降低了底框梁跨中挠度和跨中应力;立柱发生整体弯扭屈曲;由于构件加工误差、螺栓的安装偏差等原因导致立柱在竖向同步加载时受力性能有一定差别。

拆装式箱型房屋单元精细化模型有限元仿真分析

拆装式箱型房屋是目前运用广泛的一种装配式建筑形式,为研究其在不同荷载工况组合作用下的结构受力性能,建立了拆装式箱型房屋单元弹塑性接触有限元模型,通过计算分析得到了结构应力和位移分布规律,验证了房屋结构的安全性和可靠性。研究结果为拆装式箱型房屋结构优化设计和服役性能评估提供技术支撑和参考依据。