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。

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。

模块化钢结构建筑碳排放研究测算

本文以模块化钢结构建筑为研究案例,通过碳排放因子法对该类型建筑全生命周期碳排放情况进行测算,以年单位建筑面积碳排放强度作为碳排放计算指标进行对比分析。结果表明,施工阶段的碳排放较传统施工方式有显著降低。模块化钢结构建筑采用新型施工方式,降低了该建筑全生命周期碳排放,是一种绿色的新型建筑模式。

模块化钢结构连接节点研究进展综述

模块化钢结构是建筑业可持续发展的大势所向,而模块间的连接节点则是模块化结构能否得到广泛应用的关键,因此连接节点的研究对模块化建筑的发展至关重要。文章基于国内外对模块化建筑和模块间连接节点的研究现状,从发展历程、模块节点构造形式和受力性能对模块化钢结构连接节点进行了综述。

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。

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。

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.

石油化工装置模块化钢结构体系研究

近年来,石油化工项目模块化设计和建造在海洋工程和陆上能源行业中被广泛应用。相对于传统的搭积木式的建造方式,模块化建造大大减少了现场施工的人工成本,缩短了施工工期,保证了工程质量。以典型石油化工装置为例,介绍了模块的分类,典型模块钢结构的设计理念、设计方法、具体的连接构造,所采用的主要计算软件,以及模块划分、结构计算和节点设计等各阶段所应注意的主要问题,可为类似项目的模块化设计和建造提供有益参考。

联肢模块化钢结构中节点抗震性能试验研究

提出一种新型模块化钢结构体系,将改进的模块单元间隔布置并通过联肢单元联接,避免叠梁并柱产生的结构冗余。针对新型结构体系的装配特征,提出一种两侧分别为全焊接与全栓接的梁柱节点。开展3根十字形足尺节点试件的拟静力试验,研究节点的抗震性能,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力,探讨竖向拼接螺栓连接方式和核心区柱壁厚度对节点抗震性能的影响规律。结果表明:节点试件左右两侧抗震性能存在差异;联肢侧滞回曲线呈弓形且具有良好的转动能力,模块侧滞回曲线呈梭形但转动能力差;加厚核心区柱壁是提升节点抗震性能的有效手段;竖向拼接采用高强螺栓连接比对穿螺栓连接能更好地提升联肢侧的滞回性能、刚度及耗能能力。