轻型模块化钢结构组合房屋结构性能研究

模块化建筑论文 钢结构论文 连接节点论文 结构体系论文
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装配式钢结构是我国现阶段大力推广的结构形式。具有组装灵活、拆卸方便以及绿色环保等优势的轻型模块化钢结构是装配式钢结构的重要分枝。但是,模块化钢结构建筑在我国起步较晚,目前对于该类结构的研究还很少,这极大地限制了建筑工业化的推进进程。故此,本文对模块化钢结构的设计要点、模块间连接节点的性能和结构体系的抗震性能进行了研究,主要工作如下:(1)针对轻型模块化钢结构建筑的结构特点,从模块单元、模块间的连接、结构体系以及地基基础等四个方面展开分析,明确了模块化钢结构建筑的设计要点,指出了设计中应注意的问题,为工程设计提供参考。(2)采用Abaqus建立了模块间连接节点的有限元模型,通过已有的试验结果对有限元模型和建模技术的适用性进行了验证,利用验证后的有限元模型分别对两个模块的角部连接节点和四个模块的角部连接节点进行了有限元分析,对其在单调荷载下的受力性能进行了研究。(3)对于两个模块的角部连接节点和四个模块的角部连接节点分别提出了简化模型,包括刚接模型和铰接模型;采用Abaqus对节点简化模型进行了有限元分析,并与实体模型分析结果进行对比,表明铰接简化模型与实际节点更为接近。此外,根据节点构造特点,提出了其余四种模块间辅助连接节点在结构分析中的简化处理方式。(4)基于模块化钢结构的实际工程,采用本文提出的节点简化方式,分别对低层和中高层模块化钢结构建筑进行了结构静力分析,结果表明结构的各项力学指标满足现行规范要求;提出了模块间连接节点的主要受力模式。(5)在不同抗震设防烈度条件下开展了针对低层和中高层模块化钢结构体系的动力弹性时程分析和动力弹塑性时程分析,基于层间位移角分布,分析了不同抗震设防烈度条件下结构的适用性,并针对问题提出了结构加强措施。
致谢第5-6页
摘要第6-7页
ABSTRACT第7-8页
1 绪论第12-28页
    1.1 选题背景及意义第12-13页
    1.2 模块化建筑的发展历史和优势第13-15页
        1.2.1 发展历史第13-14页
        1.2.2 模块化钢结构建筑的优势第14-15页
    1.3 国内外工程应用第15-22页
        1.3.1 国外工程应用第15-19页
        1.3.2 国内工程应用第19-22页
    1.4 国内外研究现状第22-26页
        1.4.1 国外研究现状第23-24页
        1.4.2 国内研究现状第24-25页
        1.4.3 现有研究的不足第25-26页
    1.5 本文的研究内容及方法第26-28页
2 轻型模块化钢结构组合房屋的设计要点第28-36页
    2.1 模块单元第28-31页
        2.1.1 模块单元类型第28-29页
        2.1.2 模块单元结构设计第29-31页
    2.2 模块间的连接第31-33页
        2.2.1 盖板螺栓连接第31页
        2.2.2 加强型平板插销连接第31页
        2.2.3 预应力连接第31-33页
    2.3 模块化钢结构体系第33-34页
    2.4 地基基础第34-35页
    2.5 本章小结第35-36页
3 模块间连接节点的有限元分析第36-60页
    3.1 研究对象介绍第36-39页
        3.1.1 模块单元第36-37页
        3.1.2 模块间连接节点构造第37-39页
    3.2 有限元模型第39-43页
        3.2.1 两个模块的连接节点第39-43页
        3.2.2 四个模块的连接节点第43页
    3.3 有限元验证第43-52页
        3.3.1 节点抗拉试验的有限元验证第44-48页
        3.3.2 节点抗剪试验的有限元验证第48-50页
        3.3.3 节点抗弯试验的有限元验证第50-52页
    3.4 有限元分析结果第52-58页
        3.4.1 两个模块的连接节点第52-56页
        3.4.2 四个模块的连接节点第56-58页
    3.5 本章小结第58-60页
4 节点简化研究及模块化钢结构体系分析第60-78页
    4.1 节点简化研究第60-67页
        4.1.1 两个模块的角部节点第61-64页
        4.1.2 四个模块的角部节点第64-65页
        4.1.3 模块间其他节点第65-67页
    4.2 结构体系分析第67-77页
        4.2.1 有限元模型的建立第67-69页
        4.2.2 荷载计算第69-71页
        4.2.3 模块柱计算长度系数第71页
        4.2.4 三层模型分析结果第71-74页
        4.2.5 七层模型分析结果第74-77页
    4.3 本章小结第77-78页
5 模块化钢结构体系动力时程分析第78-94页
    5.1 抗震分析的基本理论第78-80页
        5.1.1 抗震分析方法概述第78-79页
        5.1.2 动力时程分析法概述第79-80页
    5.2 弹性时程分析第80-88页
        5.2.1 地震波选取第80-81页
        5.2.2 三层模型分析结果第81-84页
        5.2.3 七层模型分析结果第84-88页
    5.3 弹塑性时程分析第88-92页
        5.3.1 三层模型分析结果第88-90页
        5.3.2 七层模型分析结果第90-92页
    5.4 本章小结第92-94页
6 结论与展望第94-96页
    6.1 结论第94-95页
    6.2 展望第95-96页
参考文献第96-100页
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果第100-104页
学位论文数据集第104页
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