折叠式集装箱房体系与高层模块化节点研发

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:GYS876
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近年来国家大力倡导和推行装配式建筑,而折叠式集装箱房由于可以在施工时作为建筑单元进行架设,在运输时折叠成板状减小运输体积,因此可以大大减小模块化建筑的运输成本,具有广阔的前景。而现在国内市场上大部分折叠式集装箱房为了避免板件之间的运动干涉,而不得不将部分板件进行拆分,影响了结构的整体性。因此,本文提出了一种新型的折叠式集装箱房方案,并且研发了两种新型的高层模块化节点,以推动折叠式集装箱房在高层建筑中的应用。在保证集装箱房每个板件均为整体的前提下,提出了一种引用连杆机构辅助集装箱房侧板展开的侧展式折叠集装箱房。详细说明了该方案的主要构件、构件尺寸以及展开顺序,并通过复数矢量法和WORKBENCH对连杆机构的运动学特性进行理论和软件分析,并对底部框架转轴处的连杆弹簧铰链进行理论设计。结果表明侧板位移和速度变化的曲线平缓,且侧板展开轨迹未与地面碰撞。底板框架在扭杆弹簧辅助下,展开只需要200 N操作力。折叠方案具有较好的可行性及便利性。对折叠式集装箱房连杆机构在展开过程中受力、折叠单元在折叠后堆叠强度、运输单元的横纵向刚性、架设后整箱推载后强度分别进行分析。通过达朗贝尔原理和WORKBENCH分别从理论和有限元模拟角度计算了连杆机构运动中的应力分布,并采用WORKBENCH对折叠单元在折叠后堆叠强度、运输单元的横纵向刚度、架设后整箱堆载后强度进行数值模拟。结果表明连杆机构运动过程中应力峰值小于材料强度限值,且主体结构在各项工况下的应力最大值以及变形最大值都在对应限值以内。折叠式集装箱房具有可靠的安全性。设计了两种新型模块化节点:六角头螺栓巨型节点和纵向预应力自复位节点。对两种节点的构造进行详细介绍,对两种节点关键参数进行了理论设计。并且使用ABAQUS对两种节点分别进行单向加载和低周往复加载,研究了两种节点的静力学性能和抗震性能。结果表明,两种节点在静力学加载中强度都得到充分发展,但是巨型节点的耗能和延性相对较弱,自复位节点在保证优良的抗震性能之外,拥有自复位特性,大大减小了结构的残余变形,具有一定的应用价值。
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