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拆装式模块化箱式钢结构精细化有限元分析研究

吴鸿超 周军 黄振宇 高云权 陈贤川 陈上泉 陈名滔

吴鸿超, 周军, 黄振宇, 高云权, 陈贤川, 陈上泉, 陈名滔. 拆装式模块化箱式钢结构精细化有限元分析研究[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(3): 20-32. doi: 10.13206/j.gjgS24032801
引用本文: 吴鸿超, 周军, 黄振宇, 高云权, 陈贤川, 陈上泉, 陈名滔. 拆装式模块化箱式钢结构精细化有限元分析研究[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(3): 20-32. doi: 10.13206/j.gjgS24032801
Hongchao WU, Jun ZHOU, Zhenyu HUANG, Yunquan GAO, Xianchuan CHEN, Shangquan CHEN, Mingtao CHEN. Refined Finite Element Analysis Study of Disassembled Modular Steel Containerized Barrack Housing Structures[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(3): 20-32. doi: 10.13206/j.gjgS24032801
Citation: Hongchao WU, Jun ZHOU, Zhenyu HUANG, Yunquan GAO, Xianchuan CHEN, Shangquan CHEN, Mingtao CHEN. Refined Finite Element Analysis Study of Disassembled Modular Steel Containerized Barrack Housing Structures[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(3): 20-32. doi: 10.13206/j.gjgS24032801

拆装式模块化箱式钢结构精细化有限元分析研究

doi: 10.13206/j.gjgS24032801
基金项目: 

铁骑营产品升级开发项目(ZJKG-2022-KT-15);广东省杰出青年基金项目(2022B1515020037)。

详细信息
    作者简介:

    吴鸿超,硕士,工程师,主要从事钢结构研究。

    通讯作者:

    黄振宇,博士,副教授(特聘研究员),主要从事钢结构、组合结构研究,huangzhenyu@szu.edu.cn。

Refined Finite Element Analysis Study of Disassembled Modular Steel Containerized Barrack Housing Structures

  • 摘要: 为提升现有拆装式模块化箱式钢结构的力学性能和拓展其在营房建筑中的应用,基于传统模块化钢结构箱式房体系发展了一套适用于高速安拆、组合更灵活和兼顾地板保温的箱式营房结构体系。该结构体系由等边立柱、薄壁开口框架顶梁和底梁(局部加强)、等边角件、带保温的地板系统和可调节高度的基础等构成。新结构体系必然带来力学性能(极限承载力和刚度)的变化,如何准确计算结构响应至关重要。结合拆装式模块化箱式房屋的构成特点,通过对结构非线性分析,建立了单箱体系和多层箱结构体系的杆系模型、壳单元模型和多尺度模型三种有限元分析模型,深入分析了单箱和多层箱结构构件的内力和变形响应结果,量化了杆系模型(刚接、铰接)与壳单元模型(半刚性)相关计算假定导致的结果差异,揭示了主次梁相互作用机制和整体结构构成导致的传力机制,最终明确了拆装式模块化箱式房屋结构的有限元分析模型和精细化分析方法,并提出了更加合理的主次梁焊接方式。有限元对比分析表明:采用杆系模型的计算效率较高,但主要受力构件计算结果精度低,远达不到要求;杆系模型在计算分析时构件自动引入平截面假定,计算变形结果无法反映薄壁开口截面弯扭屈曲对变形的贡献,无法反映主次梁相互作用,特别是预测楼盖刚度与变形时不建议采用杆系模型和多尺度模型进行分析;在“恒载+风载”工况下,多尺度模型与壳单元模型的结构侧向位移偏差较小,故可采用多尺度模型进行分析;多层箱体分析虽可采用铰接-杆系模型进行分析,但计算结果偏保守:水平荷载作用下,变形基本存在30%的偏差;竖向荷载作用下,内力存在50%以上的偏差。故多层箱体结构分析不建议采用刚接-杆系模型,其计算结果与壳单元模型相比偏不安全且偏差较大。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-28
  • 网络出版日期:  2025-06-07
  • 刊出日期:  2025-03-25

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