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建筑钢结构进展 2025年第4期27卷 1-13页

作者：陈金林侯兆新龚超刘兆祥赵木子付张鑫中冶建筑研究总院有限公司北京100088 中冶建筑研究总院(深圳)有限公司广东深圳518055

模块化钢结构建筑凭借标准化、集成化和工业化等优势,迅速得到了学术界和工程界的青睐。以模块间连接节点强度不足、相邻构件协同工作性能差和结构鲁棒性弱这3个问题为切入点,归纳了国内外模块化钢结构建筑中采用的半刚接和刚接节点,从... 详细信息

模块化钢结构建筑凭借标准化、集成化和工业化等优势,迅速得到了学术界和工程界的青睐。以模块间连接节点强度不足、相邻构件协同工作性能差和结构鲁棒性弱这3个问题为切入点,归纳了国内外模块化钢结构建筑中采用的半刚接和刚接节点,从力学机理和施工安装两个维度论述了现有模块间连接节点的发展与不足,提出了“梁端-柱端混合式连接”的解决思路。针对模块化钢结构建筑的模块间梁-梁、柱-柱协同工作,分析其与钢-混凝土组合梁和格构柱的异同,在考虑建筑装修及施工的基础上提出了非连续连接组合梁(柱)的解决思路,然后总结了模块化钢结构建筑鲁棒性的影响规律。基于现有研究成果,建议在模块间刚性连接节点、非连续连接组合构件及体系分析方面开展更为深入的研究。

关键词：模块化钢结构建筑模块间连接节点构件协同工作鲁棒性非连续连接组合梁(柱)

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模块化钢结构建筑连接节点研究进展

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建筑结构学报 2019年第3期40卷 33-40页

作者：丁阳邓恩峰宗亮戴骁蒙李豫明王海鹏毕家欣天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 郑州大学土木工程学院河南郑州450001

模块化钢结构建筑是近年来建筑工业化发展的重要趋势,模块间连接节点对于结构整体性能有显著影响,因此其设计至关重要。为此,基于国内外模块化钢结构建筑发展历程,从构件装配层面、模块化结构层面和模块化建筑层面分别综述了国内外模块... 详细信息

模块化钢结构建筑是近年来建筑工业化发展的重要趋势,模块间连接节点对于结构整体性能有显著影响,因此其设计至关重要。为此,基于国内外模块化钢结构建筑发展历程,从构件装配层面、模块化结构层面和模块化建筑层面分别综述了国内外模块化钢结构建筑连接节点构造形式和研究现状。结果表明:国内外已经出现多种形式的模块化钢结构建筑连接节点并应用于实际工程中,但对其受力性能的研究相对匮乏,严重滞后于工程实践;同时,缺乏能够与建筑层面模块化作业相适应且受力性能优良的节点形式,无法满足模块化钢结构建筑在高层建筑及抗震设防区域的应用。因此,对节点装配构造、传力机理、抗震性能及其设计理论的研究具有一定的迫切性和现实意义。综述了近年来国内外模块化钢结构建筑连接节点方面的最新进展,结合作者在该领域的研究工作和成果,给出了该领域的研究方向和未来的发展趋势。

关键词：模块化钢结构建筑节点构件装配模块化结构建筑功能研究进展

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模块化钢结构建筑平面布局方案智能生成式设计方法

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建筑钢结构进展 2024年第2期26卷 83-89,103页

作者：常明媛朱劭骏陈韬陈琛钱昆王一凡中建科工集团有限公司广东深圳518054 同济大学土木工程学院上海200092 上海同济绿建土建结构预制装配化工程技术有限公司上海200092

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... 详细信息

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。

关键词：模块化钢结构建筑平面布局自动生成遗传算法密铺

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模块化钢结构建筑叠合钢梁受弯性能及力学模型研究

模块化钢结构建筑叠合钢梁受弯性能及力学模型研究

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作者：徐博中国矿业大学

学位级别：博士

模块化钢结构建筑因其独特的建造方式在缩减工期和保护环境等诸多方面均具有明显优势,因而在现代建设中取得越来越广泛的应用。模块间连接程度是影响模块化钢结构建筑整体力学性能的关键,传统模块化建筑中模块间均为角点连接,而相邻构... 详细信息

模块化钢结构建筑因其独特的建造方式在缩减工期和保护环境等诸多方面均具有明显优势,因而在现代建设中取得越来越广泛的应用。模块间连接程度是影响模块化钢结构建筑整体力学性能的关键,传统模块化建筑中模块间均为角点连接,而相邻构件独立工作,为提高柱承式模块化钢结构建筑的整体性,本文将上下模块相邻楼板梁和天花板梁进行叠合连接以形成整体叠合钢梁,从而加强模块化钢结构建筑中上下模块间的相互约束程度和整体结构力学性能。为研究模块化钢结构建筑中楼板梁和天花板梁叠合受弯力学性能,本文开展了足尺叠合钢梁受弯加载试验研究、精细化及简化有限元分析和理论分析,从而对叠合钢梁受弯性能及力学模型进行系统研究。主要研究内容和研究成果如下:(1)研究了竖向荷载作用下叠合钢梁受弯性能。对7根足尺槽钢单梁和不同叠合连接的槽钢叠合梁试件进行四分点加载受弯试验,并采用DIC方法监测叠合面滑移行为,从而分析竖向荷载作用下楼板梁和天花板梁叠合受弯特性。结果表明:叠合钢梁在竖向荷载作用下发生跨中挠曲大变形破坏,叠合面且产生明显的滑移行为。相对于独立受弯双梁,叠合钢梁受弯承载力和受弯刚度均明显提高,随着叠合面连接程度的增加,上下层梁相对剪切-滑移刚度逐渐加强。螺栓连接双梁结构层梁应变中性轴趋近于叠合面发生一定的转移,且随着层间剪切-滑移刚度的增加,层梁应变中性轴转移程度随之提高,叠合钢梁整体受弯性能提高更为明显,叠合面剪切连接刚度对双梁叠合受弯效应影响显著。(2)研究了水平荷载作用下叠合钢梁受弯性能。对4榀足尺模块化钢结构叠合梁柱单元试件进行抗侧试验,分析层梁叠合作用对模块化建筑整体力学性能的影响,并着重研究梁端反弯矩荷载作用下叠合钢梁受弯性能。结果表明:梁端反弯矩荷载作用下,叠合钢梁发生整体反对称弯曲变形,且梁端区域弯曲变形最为明显,叠合面产生一定的同向滑移现象。相对于纯摩擦叠合钢梁,螺栓连接叠合钢梁具有较高的反对称弯曲刚度和承载性能。叠合钢梁反对称受弯性能与层梁应变中性轴转移紧密相关,中性轴转移程度是双梁结构叠合受弯效应的标志性特征。(3)研究了叠合面力学行为并建立了剪切滑移模型。叠合面剪切滑移力学行为是分析双梁结构叠合受弯效应的关键,对叠合钢梁进行精细化有限元建模,从而分析竖向荷载和梁端反弯矩荷载作用下双梁叠合面滑移行为及荷载分布。建立叠合钢梁受弯基本微分方程,从而得到叠合钢梁相对滑移理论模型。结果表明:叠合面滑移行为是导致叠合钢梁受弯承载失效的重要因素,叠合钢梁在竖向荷载作用下叠合面产生反对称相对滑移,而梁端反弯矩荷载作用下双梁叠合面产生抛物线分布滑移且在跨中截面产生滑移峰值。叠合面切向摩擦荷载和螺栓剪切荷载分布规律与相对滑移分布规律保持一致,随着双梁层间螺栓连接的增加,叠合面剪切-滑移刚度逐渐提高,叠合面滑移幅值相应减小。基于叠合钢梁受弯基本微分方程,推导了不同荷载类型、不同边界条件及不同剪切连接程度的叠合钢梁相对滑移理论方程,从而为建立考虑叠合面滑移的叠合钢梁初始等效弯曲刚度及挠曲线模型奠定了基础。(4)研究了楼板梁和天花板梁叠合受弯机理。开展276组叠合钢梁简化有限元参数分析,探讨各因素对叠合钢梁整体受弯性能的影响规律。基于参数分析结果,并结合叠合钢梁受弯性能试验研究及叠合面力学行为研究结果,揭示楼板梁和天花板梁叠合受弯机理。结果表明:叠合钢梁受弯承载性能与叠合面摩擦系数保持正相关线性关系,螺栓数量变化对叠合钢梁受弯力学性能影响更为显著,双梁结构整体受弯刚度和受弯承载力随螺栓数量增加而明显提高。相对于独立受弯双梁,叠合钢梁受弯承载机制发生明显改变,楼板梁和天花板梁协同承载,双梁叠合面产生法向和切向荷载,双梁结构产生相互约束作用。层梁间剪切连接有效限制了楼板梁和天花板梁相对滑移行为,双梁结构整体性得以加强。上下双梁中性轴趋近于叠合面发生转移,双梁结构表现出一定的整体梁受弯力学特征,因而叠合钢梁具有更优越的受弯力学性能。(5)建立了叠合钢梁初始受弯刚度及受弯承载力学模型。基于叠合钢梁截面应变基本物理方程,并结合叠合面滑移理论方程,推导了上下层梁的应变中性轴转移理论方程,并基于此建立叠合钢梁等效初始弯曲刚度模型,从而量化研究了楼板梁和天花板梁的叠合受弯效应。基于等效初始弯曲刚度理论模型建立叠合钢梁竖向荷载-挠度曲线理论公式和梁端反弯矩-转角曲线理论公式,叠合钢梁受弯承载力学模型与试验研究及有限元分析对比结果充分验证了理论研究成果可靠性,叠合钢梁受弯承载力学模型为模块单元优化设计及整体模块化钢结构建筑设计提高重要依据。该论文有图94幅,表12个,参考文献165篇。

关键词：模块化钢结构建筑叠合钢梁受弯性能滑移模型叠合受弯机理等效弯曲刚度力学模型

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模块化钢结构建筑新型节点性能研究

模块化钢结构建筑新型节点性能研究

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作者：谢丹江苏科技大学

学位级别：硕士

随着国家“双碳”战略经济的提出,以及《“十四五”工业绿色发展规划》的大力推行,模块化钢结构建筑的发展得到了有效推进,掀起了国内学者对模块化建筑研究的新浪潮。然而,现有研究成果中,大多数连接形式难以全面应用于中柱、边柱、角... 详细信息

随着国家“双碳”战略经济的提出,以及《“十四五”工业绿色发展规划》的大力推行,模块化钢结构建筑的发展得到了有效推进,掀起了国内学者对模块化建筑研究的新浪潮。然而,现有研究成果中,大多数连接形式难以全面应用于中柱、边柱、角柱节点。因此,本文针对这一问题提出了一种模块化钢结构建筑新型节点,并通过试验与模拟相结合的方法研究其力学性能,在此基础上进行参数分析,从而优化节点。本文的主要研究内容与成果如下:(1)进行模块化钢结构建筑设计。研究分析模块化钢结构建筑产业化流程,总结得出从原始钢材加工为模块化钢结构建筑项目产品的产业化过程。以民用建筑模块化单元设计为示例,对功能房间进行设计,并通过不同模块的排列组合,使建筑平面形式多样化,建筑空间整体布局多元化。(2)本文针对现有研究的不足,研发了一种新型节点,可应用于中柱、边柱、角柱节点。新型节点连接件由承载板、定位钢板、T型限位钢板和螺杆组成,具有对称性和普适性的特点,通过合理截取可广泛应用于中柱、边柱、角柱节点。新型节点拼装简单、高效,限位板和承载板的存在能够实现准确定位,提高装配的精度。梁柱模块单元组装时通过孔洞嵌合进行,组装速率高。(3)利用足尺试验研究新型节点的力学性能。对节点进行拟静力往复循环荷载试验,分析试验现象和破坏形式,并对滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、刚度、节点类型、耗能能力等进行分析。结果表明:该节点属于刚性节点,节点域承载力高于梁截面承载力,节点破坏模式为连接件螺栓孔洞变形屈曲,框架梁根部产生塑性铰,翼缘出现明显变形。新型节点低周往复荷载作用下的滞回曲线呈梭形,滞回环饱满,具有较好的延性和耗能能力,节点整体抗震性能较好。(4)对新型节点进行数值模拟,与试验结果对比分析,并进行参数分析优化节点。建立精细化有限元分析模型,通过与试验结果的对比分析验证数值模拟结果的准确性。此外,进行参数化分析,探究螺栓的个数、螺栓的直径以及连接件的厚度等参数对节点性能的影响,将其结果进行对比分析,探究影响节点性能的因素,从而进一步优化节点。结果表明:有限元分析与试验的数据误差最大值为7.22%,整体误差较小,本次研究过程中有限元分析结果与实际情况相符,可以模拟试验结果。进行参数分析时,通过对比不同参数下新型节点的力学性能,最终将选用8个螺栓,螺栓直径为14mm,连接件厚度为6mm的参数作为节点的优化方案。

关键词：模块化钢结构建筑新型节点试验研究有限元分析

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模块化钢结构建筑结构体系研究进展

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施工技术 2020年第11期49卷 24-30,36页

作者：王文静李志武于春义刘洋叶浩文李振宝中建科技集团有限公司北京100070 中建装配式建筑设计研究院有限公司北京100070 中国建筑发展有限公司北京100037 中国建筑集团有限公司北京100029 北京工业大学北京100124

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... 详细信息

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。

关键词：模块化钢结构建筑结构体系连接节点螺栓连接

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模块化钢结构建筑模块单元间连接节点应用研究

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施工技术 2020年第11期49卷 6-11,17页

作者：李志武王文静于春义刘洋中建科技集团有限公司北京100070 中建装配式建筑设计研究院有限公司北京100070 中国建筑发展有限公司北京100037 中国建筑集团有限公司北京100029 北京工业大学北京100124

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... 详细信息

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。

关键词：模块化钢结构建筑连接节点螺栓连接模块单元

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模块化钢结构建筑的质量控制

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建设监理 2016年第6期 83-84页

作者：宋超强刘桂花顿志林河南理工大学土木工程学院河南焦作454100 河南理工大学生态建筑与环境构建河南省实验室河南焦作454100 河南理工大学建设工程监理所河南焦作454100

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... 详细信息

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。

关键词：模块化钢结构建筑质量控制干法

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模块化钢结构建筑连接节点研究进展

模块化钢结构建筑连接节点研究进展

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建筑结构学报四十周年纪念暨建筑结构基础理论与创新实践论坛

作者：丁阳邓恩峰宗亮戴骁蒙李豫明王海鹏毕家欣天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072 郑州大学土木工程学院河南郑州450001 天津大学建筑工程学院天津300072

模块化钢结构建筑是近年来建筑工业化发展的重要趋势，模块间连接节点对于结构整体性能有显著影响，因此其设计至关重要。为此，基于国内外模块化钢结构建筑发展历程，从构件装配层面、模块化结构层面和模块化建筑层面分别综述了国内外... 详细信息

模块化钢结构建筑是近年来建筑工业化发展的重要趋势，模块间连接节点对于结构整体性能有显著影响，因此其设计至关重要。为此，基于国内外模块化钢结构建筑发展历程，从构件装配层面、模块化结构层面和模块化建筑层面分别综述了国内外模块化钢结构建筑连接节点构造形式和研究现状。结果表明：国内外已经出现多种形式的模块化钢结构建筑连接节点并应用于实际工程中，但对其受力性能的研究相对匮乏，严重滞后于工程实践;同时，缺乏能够与建筑层面模块化作业相适应且受力性能优良的节点形式，无法满足模块化钢结构建筑在高层建筑及抗震设防区域的应用。因此，对节点装配构造、传力机理、抗震性能及其设计理论的研究具有一定的迫切性和现实意义。综述了近年来国内外模块化钢结构建筑连接节点方面的最新进展，结合作者在该领域的研究工作和成果，给出了该领域的研究方向和未来的发展趋势。

关键词：模块化钢结构建筑节点构件装配模块化结构建筑功能研究进展

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新型模块化钢结构建筑节点力学性能及结构抗震性能研究

新型模块化钢结构建筑节点力学性能及结构抗震性能研究

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作者：冯启桐东南大学

学位级别：硕士

近年来,随着科学技术不断进步,建筑工业化发展进入新时代,国家对于绿色建造和建筑装配率提出了更高的要求。模块化钢结构建筑满足绿色低碳、标准化和装配化等建筑产业现代化要求,推广模块化钢结构建筑对于绿色建造标准体系建设和装配式... 详细信息

近年来,随着科学技术不断进步,建筑工业化发展进入新时代,国家对于绿色建造和建筑装配率提出了更高的要求。模块化钢结构建筑满足绿色低碳、标准化和装配化等建筑产业现代化要求,推广模块化钢结构建筑对于绿色建造标准体系建设和装配式建筑的发展有着重要意义。目前,我国对于模块化结构连接节点和模块化结构体系研究尚不成熟,现有模块化连接节点大多数不具备广泛的适用性,安装过程较复杂,装配化程度不高。现有模块化结构体系分析时,类比于一般梁柱节点的连接方式,节点连接特性通常简化为刚接或铰接,并不能反映模块化节点真实受力状态以及对体系分析的影响。本文提出一种具有广泛适用性的盒式板-销连接的模块化钢结构螺栓连接节点,采用足尺模型试验和有限元精细化模拟分析相结合的方法,研究其受力特性、传力机理和破坏模式;提出并验证节点多尺度简化模型和梁单元-转动弹簧简化模型的可行性和准确性,基于两种节点简化模型建立对应模块化结构体系,进行模块化结构体系抗震性能研究。论文的主要研究工作如下: (1)设计提出了一种具有广泛适用性的盒式板-销连接的模块化钢结构螺栓连接节点,针对角部节点弯曲、剪切工况和不同插销直径的中部节点弯曲工况进行单调加载试验,揭示了各类节点的受力特性、传力机理、破坏模式,研究了各类节点的刚度、变形、承载力及其主要影响参数。分析总结了各类节点弯矩或剪力传递和分配关系以及关键构件的受力状态。 (2)通过建立各类节点精细化有限元模型,对各类节点进行单调加载数值模拟,将节点的荷载-位移曲线,弯矩-转角曲线等和节点试验结果进行了对比分析,验证了有限元模型和计算方法的准确性。分别对角部、边部和中部三类节点进行了参数化分析,探究分析不同材料强度等级、不同螺栓参数(螺栓直径、强度等级和预紧力)、不同插销参数(插销长度、直径)等参数对连接节点受力性能的影响规律。 (3)建立节点多尺度简化模型和梁单元-转动弹簧简化模型,对比试验和有限元分析结果,验证两种简化模型的正确性。在此基础上,采用Python语言对Abaqus建模前处理二次开发,建立引入相应节点简化模型的模块化结构体系,以现有模块化结构体系试验为基准,验证多尺度结构体系简化模型正确性,比较分析两类简化结构体系模型在指定荷载作用下振型模态、顶点位移、杆件内力等各项指标,验证模块化结构体系简化模型的正确性。最后针对4层梁单元-转动弹簧简化模型的模块化结构采用振型分解反应谱法研究结构动力特性、内力和层间位移角分布模式;通过动力弹塑性分析方法研究结构层间位移角、顶点位移、塑性铰开展和分布等抗震性能指标,为新型模块化结构体系科学合理地设计提供参考。

关键词：模块化钢结构建筑模块化连接节点受力性能简化模型抗震性能

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