叠箱式模块化建筑内力计算方法研究

赫连光泽，周学军，王振

(山东建筑大学 土木工程学院，山东 济南 250101)

0 引言

模块化建筑是一种集成化程度较高的装配式建筑，已经成为新型建筑技术的主要发展方向之一[1]。叠箱式模块化建筑是由若干个模块单元堆叠而成的装配式建筑，每个模块单元均在工厂进行内部墙板、屋面板、管线、管道安装，完成安装后运输至施工现场，通过角件等节点连接构造进行连接装配，主要受力体系为柱承重的钢框架体系。由于模块单元之间多采用角件连接，其连接为半刚性连接[2]，同时节点区域存在多梁多柱并存的问题。因此，普通框架计算模型简化分析方法不能直接运用到叠箱式模块化建筑的结构性能分析。

许多学者提出半刚性连接框架的有限元分析方法，通过分析节点柔性连接以及构件几何非线性特性研究了半刚接的框架内力，但计算以及模型建立较为复杂。查晓雄等[3]通过有限元分析软件ABAQUS对六层集装箱模型进行数值模拟，推导了摩擦系数和阻尼比之间的关系，得到了各层的等效阻尼比。左洋等[4]基于蒙皮理论分析箱体侧壁波纹板的刚度问题，进而推导出单个集装箱的刚度，并且利用有限元软件验证了公式的正确性。CAO等[5]利用有限元软件分析多层集装箱结构在水平荷载作用下的稳定性、位移变形能力以及内部构件的应力，对集装箱结构提出利用加强带固定的设计建议。

文章通过结构力学方法，以多层箱式模块化建筑为例，在已知半刚性节点的初始转动刚度前提下，分析了叠箱式模块化建筑的简化计算模型，推导其在竖向荷载和水平荷载作用下的简化计算公式，并对比验证了简化计算模型与数值模拟结果。……