模块化建筑新型柱内置螺栓节点力学性能研究
发布时间：2021-03-27 09:53
模块化建筑是目前预制化程度最高的建筑体系,其关键环节是将工厂预制好的模块在施工现场安装成一个整体,即通过模块间节点连接。研究表明,模块化结构往往是从模块间连接节点处发生破化,模块间连接将决定整个建筑的承载力。另一方面,模块化建筑的最大优点与意义所在是快速构建,而模块化节点构造是施工速度的决定性因素。因此模块化节点是模块建筑的重点与难点所在。而现有模块化节点存在由于工作面狭小施工困难、节点构造对梁或柱承载力造成削弱、施工时会破坏室内外装修等问题,难以完全发挥模块化建筑的优势。本文作者设计了一种新型柱内置螺栓模块间节点（IBC节点）,其构造上满足模块化建筑要求。对两个足尺寸节点进行了同步对称单调静力加载试验,以模拟建筑在恒载作用下节点的响应,研究静载作用下IBC节点的弯矩-转角关系、受力特征、破坏过程、极限承载能力以及节点域范围内应力分布,以探究节点的抗弯性能。结果表明破坏形式有焊缝开裂和梁的内凹变形两种。梁柱间焊缝质量是保证承载力的关键,焊缝质量不佳会导致节点提前破坏。斜向加腋在传力上起到关键作用,增大斜向支撑尺寸可以提高节点刚度并显著提高节点承载力。在焊缝质量优良及合理斜向支撑尺寸的情...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业化、装配化、模块化的关系
硕士学位论文2式建筑行动方案》，将推行装配式建筑全装修成品交房作为推广装配式建筑发展的重要内容。在《装配式建筑评价标准》中，将装配式建筑作为最终产品，是否采用“全装修”成为认定装配式建筑的一票否决项，明确了“全装修”在装配式建筑评价中的重要地位。因此，实现“全装修”是装配式建筑发展的终极目标，发展具有全部建筑使用功能的模块单元并开发与之适应的节点构造形式是模块化钢结构建筑发展的重要趋势，具有重要的工程应用价值和科学意义。近年来，国内不少企业在模块化钢结构建筑领域里进行了积极的探索和大量的工程实践，在工厂完成所有的箱式模块单元内部装修，施工现场完成模块连接，快速交付使用，集中体现了建筑工业化优势[14]。图1-2模块化钢结构建筑发展历程Figure1-2Developmentprocessofmodularsteelconstruction模块化建筑在国外起步较早，在国内，模块化建筑目前市场占有率不高，但已经展现出蓬勃发展的趋势。2018年5月4日，中国住房和城乡建设部官网发布了《建筑业发展“十三五”规划》。《规划》确定了建筑节能及绿色建筑发展的目标，要求到2020年，城镇绿色建筑占新建建筑比重达到50%，新开工全装修成品住宅面积达到30%，绿色建材应用比例达到40%，装配式建筑面积占新建建筑面积比例达到15%。《规划》中还明确将推广智能和装配式建筑作为推动建筑产业现代化的重要发展任务。模块化建筑作为装配程度最高的建筑，具有绿色环保、低碳节能、易于回收的明显优势，符合国内建筑业的发展趋势。从图1-3可以看出，中国生产的模块化建筑不仅在国内得到蓬勃发展，而且已经走出国门，远销海外。
1绪论3图1-3中国生产的模块化建筑Figure1-3ModularbuildingsmadeinChina1.1.2模块化建筑优点模块化建筑方式将大部分工作量在工厂完成，一小部分在施工现场完成，既可极大限度地保证施工人员的安全和工程质量[15]，又在工程建设周期[16]、环境保护[17]、工程造价[18]和社会效应[19,20]等均体现出较明显的优势，其主要优势如下：（1）设计灵活：由于模块单元体的外形规则性不受约束，就基本可以不限制建筑师在建筑平面和立面设计方面的创意；可以较容易地实现建筑智能化控制系统应用，达到节能环保标准要求。（2）低碳节能：与传统建筑相比，本模块化建筑系统中环境可持续发展化贯穿了建筑物生产、建设、使用、维护和拆除的整个生命周期。通过优化结构设计、工厂标准化生产、使用新型环保节能建筑材料等手段，可实现节能47%以上，减少二氧化碳排放51%以上。（3）高效制造：先进的流水线标准化工厂生产模式及成熟的钢材加工工艺让模块化建筑制造效率要快于常规建筑。（4）快速建造：模块化建造模式既可以有效排除天气、季节等变化对施工的影响，工厂制造与现场基础施工的同步进行，也可大幅缩短建造周期，让建筑物尽早投入使用。按照国外成熟市场的统计，可比传统建筑模式减少一半以上的时间。（5）质量优良：大部分工作均在工厂加工完成可以大幅保证建筑质量。（6）可持续性：模块化建筑主体基本可以100%回收利用，环保节能效果远非传统建筑模式可比，该体系符合城市可持续发展战略。
【参考文献】：
期刊论文
[1]装配式双梁多柱节点框架试验和数值模拟[J]. 翟喜梅,查晓雄,袁立刚. 哈尔滨工业大学学报. 2020(08)
[2]模块化钢结构建筑连接节点研究进展[J]. 丁阳,邓恩峰,宗亮,戴骁蒙,李豫明,王海鹏,毕家欣. 建筑结构学报. 2019(03)
[3]箱板式钢结构住宅底部加强区组合钢板墙有限元分析和抗剪承载力计算式[J]. 兰涛,郭琳颖,门进杰,赵廷涛,秦广冲. 工业建筑. 2018(09)
[4]箱板式钢结构模块单元的抗震性能模拟和抗侧力计算模型研究[J]. 兰涛,何浩,门进杰,宋昭,任如月,赵钿,王凌云. 工业建筑. 2018(09)
[5]箱板式钢结构住宅模型振动台试验设计[J]. 门进杰,贺青青,兰涛,郭昌灵,姜子钦. 工业建筑. 2018(09)
[6]箱板式钢结构住宅底部加强区组合钢板墙抗震性能试验研究[J]. 门进杰,张谦,兰涛,赵廷涛,宋昭. 工业建筑. 2018(09)
[7]角部加强的箱板式钢结构模块单元抗震性能试验研究[J]. 兰涛,宋昭,门进杰,赵廷涛,赵钿,王凌云. 工业建筑. 2018(09)
[8]箱板式钢结构开洞模块单元的有限元参数分析和抗侧承载力研究[J]. 门进杰,任如月,兰涛,宋昭,赵廷涛. 工业建筑. 2018(09)
[9]带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能试验研究[J]. 兰涛,赵廷涛,门进杰,宋昭,赵钿,王凌云. 工业建筑. 2018(09)
[10]带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能有限元分析[J]. 兰涛,廖钒志,门进杰,赵廷涛,秦广冲,姜子钦. 工业建筑. 2018(09)
硕士论文
[1]模块化建筑全螺栓节点钢框架结构抗侧性能研究[D]. 于宏.广州大学 2019
[2]模块化钢框架新型连接节点及结构力学性能研究[D]. 刘明扬.青岛理工大学 2018
[3]新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式节点抗震性能研究[D]. 冷乐.中国矿业大学 2017
[4]隔震技术在模块化建筑中的应用研究[D]. 黄敦坚.广州大学 2016
[5]模块化建筑的结构设计与BIM技术应用研究[D]. 黄永胜.广州大学 2016
[6]多层钢结构模块结构设计与力学性能研究[D]. 张鹏飞.天津大学 2016
[7]J公司模块化建筑项目的可行性研究[D]. 李海洋.山东大学 2014
[8]钢结构模块化建筑结构体系研究[D]. 曲可鑫.天津大学 2014
[9]建筑设计的模块化探研[D]. 仝非非.郑州大学 2013
[10]模块化建筑空间设计的发展研究[D]. 曲媛媛.苏州大学 2009
本文编号：3103305
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业化、装配化、模块化的关系
硕士学位论文2式建筑行动方案》，将推行装配式建筑全装修成品交房作为推广装配式建筑发展的重要内容。在《装配式建筑评价标准》中，将装配式建筑作为最终产品，是否采用“全装修”成为认定装配式建筑的一票否决项，明确了“全装修”在装配式建筑评价中的重要地位。因此，实现“全装修”是装配式建筑发展的终极目标，发展具有全部建筑使用功能的模块单元并开发与之适应的节点构造形式是模块化钢结构建筑发展的重要趋势，具有重要的工程应用价值和科学意义。近年来，国内不少企业在模块化钢结构建筑领域里进行了积极的探索和大量的工程实践，在工厂完成所有的箱式模块单元内部装修，施工现场完成模块连接，快速交付使用，集中体现了建筑工业化优势[14]。图1-2模块化钢结构建筑发展历程Figure1-2Developmentprocessofmodularsteelconstruction模块化建筑在国外起步较早，在国内，模块化建筑目前市场占有率不高，但已经展现出蓬勃发展的趋势。2018年5月4日，中国住房和城乡建设部官网发布了《建筑业发展“十三五”规划》。《规划》确定了建筑节能及绿色建筑发展的目标，要求到2020年，城镇绿色建筑占新建建筑比重达到50%，新开工全装修成品住宅面积达到30%，绿色建材应用比例达到40%，装配式建筑面积占新建建筑面积比例达到15%。《规划》中还明确将推广智能和装配式建筑作为推动建筑产业现代化的重要发展任务。模块化建筑作为装配程度最高的建筑，具有绿色环保、低碳节能、易于回收的明显优势，符合国内建筑业的发展趋势。从图1-3可以看出，中国生产的模块化建筑不仅在国内得到蓬勃发展，而且已经走出国门，远销海外。
1绪论3图1-3中国生产的模块化建筑Figure1-3ModularbuildingsmadeinChina1.1.2模块化建筑优点模块化建筑方式将大部分工作量在工厂完成，一小部分在施工现场完成，既可极大限度地保证施工人员的安全和工程质量[15]，又在工程建设周期[16]、环境保护[17]、工程造价[18]和社会效应[19,20]等均体现出较明显的优势，其主要优势如下：（1）设计灵活：由于模块单元体的外形规则性不受约束，就基本可以不限制建筑师在建筑平面和立面设计方面的创意；可以较容易地实现建筑智能化控制系统应用，达到节能环保标准要求。（2）低碳节能：与传统建筑相比，本模块化建筑系统中环境可持续发展化贯穿了建筑物生产、建设、使用、维护和拆除的整个生命周期。通过优化结构设计、工厂标准化生产、使用新型环保节能建筑材料等手段，可实现节能47%以上，减少二氧化碳排放51%以上。（3）高效制造：先进的流水线标准化工厂生产模式及成熟的钢材加工工艺让模块化建筑制造效率要快于常规建筑。（4）快速建造：模块化建造模式既可以有效排除天气、季节等变化对施工的影响，工厂制造与现场基础施工的同步进行，也可大幅缩短建造周期，让建筑物尽早投入使用。按照国外成熟市场的统计，可比传统建筑模式减少一半以上的时间。（5）质量优良：大部分工作均在工厂加工完成可以大幅保证建筑质量。（6）可持续性：模块化建筑主体基本可以100%回收利用，环保节能效果远非传统建筑模式可比，该体系符合城市可持续发展战略。
【参考文献】：
期刊论文
[1]装配式双梁多柱节点框架试验和数值模拟[J]. 翟喜梅,查晓雄,袁立刚. 哈尔滨工业大学学报. 2020(08)
[2]模块化钢结构建筑连接节点研究进展[J]. 丁阳,邓恩峰,宗亮,戴骁蒙,李豫明,王海鹏,毕家欣. 建筑结构学报. 2019(03)
[3]箱板式钢结构住宅底部加强区组合钢板墙有限元分析和抗剪承载力计算式[J]. 兰涛,郭琳颖,门进杰,赵廷涛,秦广冲. 工业建筑. 2018(09)
[4]箱板式钢结构模块单元的抗震性能模拟和抗侧力计算模型研究[J]. 兰涛,何浩,门进杰,宋昭,任如月,赵钿,王凌云. 工业建筑. 2018(09)
[5]箱板式钢结构住宅模型振动台试验设计[J]. 门进杰,贺青青,兰涛,郭昌灵,姜子钦. 工业建筑. 2018(09)
[6]箱板式钢结构住宅底部加强区组合钢板墙抗震性能试验研究[J]. 门进杰,张谦,兰涛,赵廷涛,宋昭. 工业建筑. 2018(09)
[7]角部加强的箱板式钢结构模块单元抗震性能试验研究[J]. 兰涛,宋昭,门进杰,赵廷涛,赵钿,王凌云. 工业建筑. 2018(09)
[8]箱板式钢结构开洞模块单元的有限元参数分析和抗侧承载力研究[J]. 门进杰,任如月,兰涛,宋昭,赵廷涛. 工业建筑. 2018(09)
[9]带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能试验研究[J]. 兰涛,赵廷涛,门进杰,宋昭,赵钿,王凌云. 工业建筑. 2018(09)
[10]带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能有限元分析[J]. 兰涛,廖钒志,门进杰,赵廷涛,秦广冲,姜子钦. 工业建筑. 2018(09)
硕士论文
[1]模块化建筑全螺栓节点钢框架结构抗侧性能研究[D]. 于宏.广州大学 2019
[2]模块化钢框架新型连接节点及结构力学性能研究[D]. 刘明扬.青岛理工大学 2018
[3]新型方钢管柱-H型钢梁拼接外套筒式节点抗震性能研究[D]. 冷乐.中国矿业大学 2017
[4]隔震技术在模块化建筑中的应用研究[D]. 黄敦坚.广州大学 2016
[5]模块化建筑的结构设计与BIM技术应用研究[D]. 黄永胜.广州大学 2016
[6]多层钢结构模块结构设计与力学性能研究[D]. 张鹏飞.天津大学 2016
[7]J公司模块化建筑项目的可行性研究[D]. 李海洋.山东大学 2014
[8]钢结构模块化建筑结构体系研究[D]. 曲可鑫.天津大学 2014
[9]建筑设计的模块化探研[D]. 仝非非.郑州大学 2013
[10]模块化建筑空间设计的发展研究[D]. 曲媛媛.苏州大学 2009
本文编号：3103305
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