集装箱模块化建筑的抗连续倒塌性能分析

发布时间：2017-06-21 04:07

  本文关键词：集装箱模块化建筑的抗连续倒塌性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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。
【关键词】：集装箱 模块化建筑 抗连续倒塌 拆除构件法 有限元分析
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU312.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 集装箱模块化建筑的介绍11-16
• 1.1.1 集装箱模块化建筑的定义11-12
• 1.1.2 集装箱模块化建筑的特点12-13
• 1.1.3 集装箱模块化建筑的研究背景13-15
• 1.1.4 集装箱模块化建筑的研究现状15-16
• 1.2 抗连续倒塌研究背景及意义16-19
• 1.3 抗连续倒塌研究现状19-21
• 1.3.1 抗连续倒塌国外研究现状19-20
• 1.3.2 抗连续倒塌国内研究现状20-21
• 1.4 现有抗连续倒塌设计规范及方法21-22
• 1.4.1 抗连续倒塌设计方法21-22
• 1.4.2 抗连续倒塌分析方法22
• 1.5 本文主要研究内容22-25
• 第二章 集装箱建筑的组合方式与受力分析25-51
• 2.1 模块组合的基本原理及组合方式25-30
• 2.1.1 模块组合的基本原理25
• 2.1.2 模块组合方式与可能破坏模式25-30
• 2.2 集装箱模块角件及连接件形式与分类30-33
• 2.3 典型多层多跨集装箱模块化建筑结构的受力机理分析33-43
• 2.3.1 单个20ft集装箱的结构布置与受力体系34-35
• 2.3.2 单个20ft集装箱的结构受力体系分析35-40
• 2.3.3 多层多跨集装箱建筑的结构布置和受力机理40-41
• 2.3.4 集装箱结构设计的控制指标41
• 2.3.5 三层三跨结构设计算例41-43
• 2.4 集装箱角件之间不同连接方式对结构设计的影响43-50
• 2.4.1 竖向荷载作用下不同角件连接方式对箱体受力的影响44-46
• 2.4.2 水平荷载作用下不同角件连接方式对箱体受力的影响46-48
• 2.4.3 不同角件连接方式对结构设计的要求48-50
• 2.5 本章小结50-51
• 第三章 典型集装箱模块化建筑的抗连续倒塌分析51-81
• 3.1 集装箱模块化建筑结构的设计优化51-54
• 3.2 集装箱建筑结构的抗连续倒塌性能理论分析54-60
• 3.2.1 集装箱结构的抗连续倒塌拉结强度分析54-56
• 3.2.2 拆除构件法抗连续倒塌分析56-60
• 3.2.2.1 集装箱建筑的8种典型失效模式类型56-58
• 3.2.2.2 各失效模式下结构抗倒塌能力评价58-60
• 3.2.3 结构破坏判定准则60
• 3.3 集装箱建筑结构的抗连续倒塌性能机理分析60-74
• 3.3.1 8种破坏模式下的构件拆除分析60-69
• 3.3.2 8种失效模式下的结构设计69-73
• 3.3.3 8种失效模式的分析结果与讨论73-74
• 3.4 结构平均倒塌指数74-76
• 3.5 集装箱角部之间不同连接方式对结构抗倒塌性能的影响76-79
• 3.5.1 角件刚接时结构内力分析77
• 3.5.2 角件铰接时结构内力分析77-79
• 3.6 本章小结79-81
• 第四章 集装箱建筑结构的抗连续倒塌性能影响参数分析81-99
• 4.1 不同跨度对集装箱模块化建筑的抗连续倒塌性能的影响81-88
• 4.2 失效构件所在层数对集装箱模块化建筑的抗连续倒塌性能的影响88-92
• 4.3 不同抗震烈度对集装箱模块化建筑的抗连续倒塌性能的影响92-93
• 4.4 不同基本风压对集装箱模块化建筑的抗连续倒塌性能的影响93-98
• 4.5 本章小结98-99
• 第五章 典型集装箱模块化建筑弹塑性阶段的抗连续倒塌分析99-113
• 5.1 Pushdown分析的理论介绍99-100
• 5.2 模型参数的选择与应用100-102
• 5.2.1 框架非线性铰的默认生成与指定100-102
• 5.2.2 Pushdown工况的定义102
• 5.3 典型集装箱模块化建筑的pushdown数值分析102-110
• 5.3.1 结构荷载-位移曲线103-105
• 5.3.2 塑性铰的分布105-110
• 5.4 集装箱模块建筑的抗连续倒塌性能评价110
• 5.5 本章小结110-113
• 第六章 结论与展望113-117
• 6.1 结论113-114
• 6.2 设计建议114-115
• 6.3 展望115-117
• 参考文献117-123
• 致谢123

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