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某模块化钢结构大学生公寓结构设计(三)

2021-07-02 15:14:11 佛山市昊顺商贸有限公司 阅读

4 节点设计

与一般的框架结构不同,模块化建筑的梁柱并不是贯通的。相邻的模块需要通过角部的连接节点传递荷载、协调变形,使多个单元形成具有一定规模的整体结构。模块化建筑的模块单元结构完整,具有较高承载力,但若模块之间没有可靠的连接,由多个模块组成的建筑就难以保证其整体性。同时施工现场的主要工作是完成模块的起吊和安装,模块间连接节点快捷的连接步骤和充分的施工空间也会大大加快现场施工速度。因此模块间连接节点对最终结构的整体性、稳定性和适用性方面起着非常重要的作用。


综合考虑传力可靠和施工方便,模块间连接采用梁端盖板螺栓连接。典型节点具体构造如图9所示。在梁端和柱端预先焊有连接件,连接件内设有加劲肋,加劲肋之间开有螺栓孔。连接板位于上下连接件之间,通过高强度螺栓连接。连接板上带有L形抗剪定位双功能键,双功能键在施工时能保证安装的精度,在服役时又能起到抵抗剪力的作用。采用这种连接节点,在宿舍区可以完全实现模块外连接施工,在连廊区也仅有很少部分的模块内连接施工,能够大幅降低施工难度和施工成本。


节点的具体构造设计中,连接件外轮廓尺寸与角柱和顶梁、底梁匹配,连接件内加劲肋厚10 mm,加劲肋间距由螺栓个数决定。螺栓尺寸、个数和连接板厚度通过节点验算确定,包括螺栓抗剪承载力验算和连接板抗拉承载力验算。验算式分别如式(1)、式(2)所示,验算结果如表4所示,均满足承载力需求。

式中:Vb为螺栓抗剪承载力;n为连接处螺栓个数;为单个螺栓抗剪承载力;V为连接处最大剪力。

式中:Tp为连接板抗拉承载力;A为内力最大处连接板横截面积;f为连接板抗拉强度;V′为连接板内最大拉力。


5 结束语

本文从结构选型、结构建模、节点分析等方面,介绍了模块化钢结构大学生公寓的结构设计,为今后模块化钢结构建筑的设计打下基础,得到主要结论如下:


1)模块化钢结构建筑作为一种高度集成化的装配式建筑形式,其施工速度快,绿色环保,具有很强的拓展性和可循环性,适用于公寓、酒店等居住建筑。


2)通过对比使用不同抗侧力构件的建筑单体的用钢量可以发现,波纹钢板剪力墙是一种相对经济的抗侧力构件,对建筑功能使用影响小,具有耗能减震、用钢量少的优点。


3)模块间连接的设计不仅仅要满足承载力要求,还要保证施工的可能性和便利性,与构件形式和建筑形体相结合,尽可能在模块内部减少施工。