【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于模块化钢结构设计领域，具体涉及模块化钢结构模块间和模块内节点在结构整体设计中刚接/半刚接和半刚接/铰接的分类方法。
技术介绍
1、在结构设计阶段将节点确定为刚性连接或铰接是一个重要的内容，然而，由于缺乏专门针对模块化钢结构模块间和模块内节点的设计规范，导致结构工程师在模块化钢结构整体建模分析时对节点的刚度分类缺乏依据。节点刚度分类是通过将节点的刚度与界限值进行比较来实现的。在模块化钢结构节点刚接/半刚接和半刚接/铰接的界限值上，目前的研究还没有达成一致。虽然，目前有传统钢结构规范(en 1993-1-8)规定钢框架结构中梁柱节点的相对刚度比达到25时，可以视做刚性节点。然而，该界限值是否适用于模块化钢结构尚不清楚。若按照传统钢框架结构规范的界限值来设计模块化钢结构中模块间和模块内节点刚度，将导致严重的风险。
2、目前，国内外对模块化钢结构模块间和模块内节点的力学行为进行了大量的研究，如图1所示为模块间和模块内节点区域图。通常认为，为确保每个模块在运输和组装过程中的自稳定性，模块内梁柱节点设计为刚性。然而，模块间连接节点的铰接和刚接行为需要专门分类，且需要考虑其轴向、剪切、转动刚度对结构的影响。目前已有的模块化钢结构模块间节点刚度的设计研究大多关注于节点的转动行为，如farajian et al.(2021)."theinfluence of inter-module connections on the effective length of columns inmulti-story modular
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术公开了模块化钢结构节点刚度的分类方法。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种模块化钢结构节点刚度的分类方法，步骤如下：
4、确定模块间节点区域的形式(如图1)，包含模块间垂直连接、模块间水平连接、模块内天花板梁与柱连接以及模块内地板梁与柱连接；从多层多跨模块化钢结构中选取包含最少数量模块间节点区域的参考子结构(如图2)，包含底层柱、二层柱、底层天花板梁与地板梁、二层地板梁；其中底层柱底部铰接，所有梁右端铰接并释放水平自由度；确定对参考子结构造成影响的节点刚度分量为垂直连接转动刚度(svr)，水平连接剪切刚度(shs)，地板梁柱节点转动刚度(sfr)和天花板梁柱节点转动刚度(scr)；本专利技术的模块化钢结构节点刚度的分类方法适用于模块间与模块内节点的刚接/半刚接和半刚接/铰接的分类，包括以下步骤：
5、步骤1：计算各节点刚接与半刚接的界限值；
6、计算各节点刚接与半刚接的界限值包括模块化钢结构模块间垂直连接的转动刚度svr、模块间水平连接的剪切刚度shs、地板梁柱节点的转动刚度sfr和天花板梁柱节点的转动刚度scr的界限值；
7、计算过程如下：
8、1)确定模块的长度l、高度h，以及柱和梁的截面尺寸，获得参数ic、ifb、icb、kc、dh的值；
9、其中，ic＝eic/h，ifb＝eifb/l和icb＝eicb/l分别为柱、地板梁和天花板梁的弯曲线刚度，e为钢材的弹性模量，ic为柱截面惯性矩，ifb为地板梁截面惯性矩，icb为天花板梁截面惯性矩；kc＝eac/h为柱的轴向线刚度，ac为柱的横截面面积；为柱两端受到刚性约束时的相对长细比，np＝acfy为柱的轴向抗压承载力，fy表示钢材的屈服强度，ncr＝π2eic/h2是柱两端受到刚性约束时的欧拉临界载荷；dh为相邻模块柱轴线距离的一半；
10、2)计算如图2(b)所示的柱端相对转动约束刚度
11、
12、3)计算柱有效长度系数krigid；
13、
14、4)计算参数μr和ur；
15、
16、
17、5)计算节点分类为刚接与半刚接的界限值；
18、
19、步骤2：计算各节点半刚接与铰接的界限值；
20、计算各节点半刚接与铰接的界限值包括模块化钢结构模块间垂直连接的转动刚度svr、模块间水平连接的剪切刚度shs的界限值；
21、计算过程如下：
22、1)确定模块的长度l、高度h，以及柱子和梁的截面尺寸，获得参数ic、ifb、icb、kc、dh的值，各参数与步骤1相同；
23、2)计算如图2(b)所示的柱端相对转动约束刚度
24、
25、3)计算柱有效长度系数kpinned；
26、
27、4)计算参数μp和up；
28、
29、
30、5)计算节点铰接与半刚接的界限值；
31、
32、步骤3：获得节点的刚度；
33、步骤4：将节点的刚度与界限值比较，当大于刚接与半刚接的界限值时，节点视为刚接；当小于半刚接与铰接的界限值时，节点视为铰接；否则视为半刚接。
34、本专利技术的有益效果：本专利技术提供了模块化钢结构节点刚度的分类方法，该分类方法包含了模块间和模块内节点的刚接/半刚接和半刚接/铰接的界限值计算公式，弥补了目前模块化钢结构节点设计规范缺乏节点刚度分类标准的问题，减小了结构工程师在模块化钢结构建模设计的风险。该方法能够为模块化钢结构的节点刚度分类提供方便、快捷和准确的结果，为模块化钢结构设计提供参考。
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1.一种模块化钢结构节点刚度的分类方法，其特征在于，确定模块间节点区域的形式，包含模块间垂直连接、模块间水平连接、模块内天花板梁与柱连接以及模块内地板梁与柱连接；从多层多跨模块化钢结构中选取包含最少数量模块间节点区域的参考子结构，包含底层柱、二层柱、底层天花板梁与地板梁、二层地板梁；其中底层柱底部铰接，所有梁右端铰接并释放水平自由度；确定对参考子结构造成影响的节点刚度分量为垂直连接转动刚度SVR、水平连接剪切刚度SHS、地板梁柱节点转动刚度SFR和天花板梁柱节点转动刚度SCR；
【技术特征摘要】
1.一种模块化钢结构节点刚度的分类方法，其特征在于，确定模块间节点区域的形式，包含模块间垂直连接、模块间水平连接、模块内天花板梁与柱连接以及模块内地板梁与柱连接；从多层多跨模块化钢结构中选取包含最少数量模块间节点区域的参考子结构，包含底层柱、...
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