开洞形式对集装箱房屋受力性能的影响研究

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目前,装配式建筑由于工厂化的生产和标准化的现场装配等特点在我国正得到越来越广泛的使用,集装箱房屋作为其中一种形式也由于低碳环保、移动便捷和适应性强等特点在许多工程领域被推广应用。而且对于退役的集装箱,将其改造成集装箱房屋是一种很好的处理方法。但是与集装箱的传统用途相比,当集装箱作为建筑载体使用时,需要满足采光、通风及其他使用方面的需求,这就需要在集装箱上开设洞口,而洞口的开设必然对集装箱的整体性造成影响。因此,本文在调研集装箱房屋门窗洞口开设常规做法的基础上,以40ft的标准集装箱为研究对象,采用有限元软件ABAQUS对不同开洞形式的集装箱房屋的受力性能进行研究分析。具体包括以下几个方面:(1)在前人通过试验和理论分析对集装箱房屋进行研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS对其所研究的集装箱房屋进行建模分析,通过有限元分析得出的集装箱的荷载-位移曲线与试验得出曲线的吻合程度以及刚度的有限元值与试验值的对比,验证了有限元分析方法是正确可行的;(2)采用ABAQUS对侧板不同开洞形式的单箱集装箱房屋进行模拟分析,洞口的不同形式主要包括洞口位置的不同、洞口大小的不同以及洞口形状的不同,其中按照洞口位置离加载端的距离不同分为四种,按照洞口大小分为四种,洞口形状包括圆形和方形。通过对各个开洞形式的集装箱的刚度和极限承载力模拟结果进行对比分析,发现洞口的位置和大小对集装箱受力性能的影响较大,洞口形状对集装箱受力性能影响很小。对于开洞引起刚度和极限承载力降低较多的集装箱,对其采取加固措施能够使刚度和极限承载力有一定程度的提升;(3)采用ABAQUS对按照实际要求设计的单层集装箱房屋进行模拟分析,将三个40ft的集装箱在水平方向上沿横向进行拼接形成单层的集装箱组合房屋,对其施加正常使用时的竖向荷载和水平风荷载,研究使用荷载和水平风荷载作用下集装箱房屋的受力性能。分析得到房屋的纵向侧移、横向侧移和挠度均在侧移限值内,房屋的刚度较大,整个结构处于安全状态;(4)采用ABAQUS对多层集装箱房屋进行模拟分析,将多个40ft的集装箱在垂直方向上对齐堆叠形成一至七层的多层集装箱房屋,对其施加水平的纵向和横向风荷载,研究水平风荷载作用下房屋的受力性能。分析得到一至七层集装箱房屋的刚度随着层数的增加而减小,纵向侧移和横向侧移均在侧移限值内,一至七层的集装箱房屋均处于安全状态。根据结构达到极限状态时的侧移要求,此种开洞形式的集装箱房屋最高能建到七层。
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