模块化建筑视角，高层建筑钢模与混凝土核心筒的连接方法

2.研究方法：

本研究以期刊论文、书籍、新闻文章、设计手册及建筑与设计公司网站为研究方法。审查的过程如图1所示。首先，作者以关键词和572

时间框架，然后选择与文献相关的来源，最后，选择的材料进行审查。

从2000年到2021年，作者使用谷歌搜索了杂志上的论文。搜索发现了132篇与高层建筑有关的论文，包括模块结构、横向力和地震分析、模块结构中的连接以及钢-混凝土组合体系。在已发现的论文中，选择了一些重要的论文，其中包括在模块化建筑中使用现浇混凝土核心筒，以供审查。此外，作者还搜索了与模块化建筑有关的建筑和设计公司的书籍或设计手册、报纸文章和网站。总的来说，选择了14篇期刊论文、1份设计手册、1篇新闻文章和1篇报告，其中包括关于模块化施工中的钢-混凝土连接系统的想法。本文不仅对模块化施工相关材料进行了研究，还对钢结构设计指导思想进行了探讨，然后选择一本详细解释钢结构的手册进行审查。

作者研究了钢筋混凝土的连接过程中所选择的材料解释。比较了模块化建筑与传统钢结构建筑的连接方式。在手册中找到了相关信息，该手册讨论了粘钢建筑中钢梁与混凝土墙的连接技术。比较了模块化建筑和传统钢-混凝土连接体系的设计要素和设计方法，并在此基础上进行了总结。

3.钢模块与混凝土核心连接

高层建筑需要刚性结构来抵抗横向荷载。传统的高层建筑是用混凝土核心筒和周边框架建造的。 同样，模块化高层建筑使用混凝土核心墙和模块来平衡侧向力。 模块化建筑中钢模块与混凝土核心的连接可以与钢结构中钢梁与混凝土墙的连接相比较。结构分析提供了连接细节。

3.1钢梁与钢筋水泥混凝土核心筒的连接方式

在高层模块化建筑中，周围的模块平衡重力荷载，而混凝土核心平衡横向荷载。相互连接的模块可以将剪力传递到混凝土核心。混凝土剪力墙与钢梁连接的设计方法多种多样。所述钢模块为钢框架箱。该模块的梁连接到混凝土核心有一个钢板嵌入在其中。克罗伊登模块化建筑项目所用的钢底板 每个混凝土芯大约400-500mm见方，并且定位成模块可以在0.1mm的水平内与它们连接。

在2019年，提出了三种基于扩展三维建筑系统(ETABS)的高层建筑连接模型。其中之一是核心筒到模块的连接。研究表明，混凝土墙内嵌有固定端刚性板，用螺栓将钢梁与刚性段连接在一起。用螺栓法对混凝土芯与模块的销端连接进行了论证.

同样，斯道拉恩索出版了一本3-8层模块化建筑系统的设计手册，其中展示了混凝土核心支撑。 本手册展示了通过销钉沉降将模块连接到混凝土核心的过程。模块间的连接将力传递给核心筒，整个模块化建筑通过核心筒和模块之间的牢固连接而稳定。Choi等人已经证明了模块到混凝土核心的类似连接系统。他们对一栋高层模块化建筑进行了数值分析，发现通过在混凝土中嵌入带双头螺栓的节点板来实现钢梁和混凝土核心筒之间的螺栓连接。节点板是一种用于连接两个或两个以上相邻结构构件相互连接或相交时的厚钢板。扣板与嵌入混凝土内的钢板连接。

《钢结构连接与设计手册》解释了钢框架粘钢建筑中支腿钢梁与混凝土墙的连接系统。 这本书解决了使用剪切连接，即螺栓型高达30层的建筑物。剪力连接传递很少或没有从梁到核心墙的力矩。带剪力钉的钢板插入混凝土核心墙中，钢梁用螺栓固定在其上。它提到，板嵌入在混凝土浇筑过程中，立起的钢板或剪切片通过焊接连接到预埋板上。嵌入的细节可以随着时间的变化而变化，如板可以通过在混凝土内使用外伸梁状结构锚固来嵌入。

Chua等人(2020)设计和研究了具有钢筋水泥混凝土核心筒的40层住宅钢组合式建筑。在本研究中，各模块通过焊接围绕钢结构核心筒，这是一种固定的连接方式。连接采用嵌在核心墙内的钢板和模块吊顶梁的钢角。在研究中，核心和柱与建筑基础紧密相连。研究人员观察到核心筒承受95%的侧向力。

此外，《钢结构连接和设计手册》还解释了30层以上的建筑中使用弯矩连接将钢梁连接到混凝土核心。在高层建筑中，外围柱通过外伸梁与核心柱牢固连接。抗弯连接将弯矩传递到核心墙，减少建筑物的侧向变形。钢梁与混凝土墙之间的抗弯连接可以采用不同的方式，如将钢梁焊接到墙内的预埋板上或将钢梁插入混凝土墙内。

3.2钢板预埋

连接方法的第一步是将钢板埋入混凝土核心。应分析拉伸、压缩和剪切力，以计算抗拉能力、延性、尺寸和用于将钢板嵌入混凝土墙的螺柱数量。结构工程师应分析、设计和审查连接系统的可施工性过程，并确定板的厚度和尺寸，锚定板的螺柱的长度和厚度，以及连接方法。核心筒内预埋钢板的设计和施工应与控制混凝土保护层、钢筋与板之间的间隙等问题同等重要。承包商必须负责设计、成型、安装、浇注混凝土和后浇活动。

3.3连接设计的因素

连接设计要求研究结构单元的强度、刚度、稳定性、适用性和循环性能。连接的强度决定了结构的强度和刚度。因此，在设计连接件时，应注意防止焊接断口失效。负荷，如风和机械的移动造成影响，在连接导致疲劳开裂。设计应通过对极限强度极限状态的分析。此外，还应利用力矩旋转特性进行非线性动力时程分析，以了解钢梁与混凝土墙的连接性能。一般来说，对于低周期地震荷载引起的高应力，螺栓连接具有较好的性能。

4.结论和讨论

刚性连接对于抗弯矩和抗力都很重要。焊接是一种刚性更强的连接方法，由于连续连接的横截面。因此，焊接对于高层模块化建筑是有益的，因为它们承受着地震和风等高横向载荷。一些高层模块化建筑已经建成，一些正在建设中，但连接技术仍然缺乏适当的指导方针。本文对钢模块与混凝土核心筒的连接方法进行了综述。本文比较了钢框架粘钢结构房屋和钢模块房屋中钢筋与混凝土墙的连接方式。钢-混凝土连接的示范单等。Choi等人在模块化高层建筑中显示了与钢框架高层建筑手册中解释的相似的设计概念。此外，斯道拉恩索关于钢结构模块化建筑的设计手册解释了类似于钢结构建筑中钢梁与混凝土的连接系统的连接系统。这些材料展示了如何用螺栓方法来连接钢梁和混凝土墙。Chua等人得出的结论。艾尔（2020）中关于模块化建筑中钢筋与混凝土的焊接连接类似于手册中解释的连接方法。

高层建筑中周边模块与核心筒的连接是决定建筑物稳定性的主要因素。在模块化结构中，所有四种连接类型:模块内连接、模块间连接、模块与框架或核心的连接以及模块与基础的连接都要承受竖向荷载和水平荷载。随着高度的增加，设计应考虑更多的侧向力。强大的模块间和模块到混凝土核心的连接是必要的横向力传递到核心。此外，混凝土核心应足够强大，以抵抗这些横向力，并将它们传递到基础。以往的研究表明，模块化结构中钢-混凝土的连接方式与钢框架结构相似。螺栓连接和焊接连接的使用取决于建筑构件的结构分析和设计考虑。钢模块与混凝土核心的连接应在水平和公差范围内进行。这也适用于模块间的连接。连接引起的模块内的偏心可能会导致不稳定。模块间、模块与核心间的正确连接保持了系统的完整性。连接方式、尺寸、厚度等的设计。焊接和螺栓连接是高层建筑中最重要的，因为它最终决定了整体结构的稳定性。

需要对连接系统和连接技术进行进一步的研究，以制定可供建筑公司在高层建筑中方便、快速地进行模块化施工的指南。钢模块与混凝土核心的连接应该更加明确，以便建筑工人、学者和研究人员能够很容易地理解并最大限度地利用模块化。应开发先进的计算工具和适当的设计准则来进行结构分析，以确定连接过程的特点。