查晓雄 (中国广东省深圳市南山区西丽镇深圳大学城哈工大校区, Guangdong 5, 518055, CN)
哈尔滨工业大学深圳研究生院 (中国广东省深圳市南山区西丽镇深圳大学城哈工大校区, Guangdong 5, 518055, CN)
ZHA, Xiaoxiong (HIT Campus Shenzhen University Xili Town, NanshanShenzhen, Guangdong 5, 518055, CN)
| 权利要求书 1.一种基于安全评估的多层集装箱房构建方法， 所述多层集装箱房包括多 个型号相同的集装箱， 所述多个型号相同的集装箱叠放形成多层集装箱房， 包 括如下步骤： 确定用来搭建集装箱房的集装箱型号： 在 20ft和 40ft的集装箱中确定用 来搭建集装箱房的集装箱型号； 对多层集装箱房支撑柱进行安全评估： 设计集装箱房的支撑件， 将构建集 装箱房的集装箱简化为主体钢骨架的受力模型， 根据集装箱房的荷载组合及荷 载取值计算集装箱房支撑件的荷载， 根据集装箱房的荷载设计确定集装箱房的 支撑件。 对多层集装箱房的整体进行安全评估： 获取在荷载作用下多层集装箱房支 撑件的受力及多层集装箱房侧移量， 根据在荷载作用下多层集装箱房支撑件的 受力是否超过规范限值及多层集装箱房侧移量是否超过规范限值对多层集装箱 房的整体进行安全评估。 根据安全评估结果构建多层集装箱房： 在多层集装箱房的整体的安全评估 结果为安全时， 根据该集装箱房的设计构建多层集装箱房。 2.根据权利要求 1所述基于安全评估的多层集装箱房构建方法， 其特征在 于， 在对多层集装箱房的整体进行安全评估步骤中， 还包括对多层集装箱房实 现建筑功能的安全评估， gp : 设计集装箱房的建筑功能， 获取实现建筑功能的 多层集装箱房抗侧能力， 根据所述抗侧能力构建多层集装箱房的建筑功能。 3.根据权利要求 2所述基于安全评估的多层集装箱房构建方法， 其特征在 于，在对多层集装箱房实现建筑功能的安全评估中，在集装箱平行错位叠放时， 还包括附属构件的构造， 所述附属构件包括阳台和雨棚。 4.根据权利要求 3所述基于安全评估的多层集装箱房构建方法， 其特征在 于， 所述附属构件包括集装箱房的顶层用做上人的天台。 5.根据权利要求 3所述基于安全评估的多层集装箱房构建方法， 其特征在 于， 所述附属构件包括在集装箱的侧壁开通用于通风采光的洞。 6.根据权利要求 1所述基于安全评估的多层集装箱房构建方法， 其特征在 于， 在对多层集装箱房支撑柱进行安全评估步骤中， 所述支撑件包括内部支撑 柱和外部支撑柱。 7.根据权利要求 1所述基于安全评估的多层集装箱房构建方法， 其特征在 于，在对多层集装箱房的整体进行安全评估步骤中，获取多层集装箱房支撑件 的受力的条件为在竖向荷载作用下最不利框架中底层柱的轴力。 8.根据权利要求 1所述基于安全评估的多层集装箱房构建方法， 其特征在 于，在对多层集装箱房的整体进行安全评估步骤中，获取多层集装箱房侧移量 的条件为在横向荷载作用下多层集装箱房整体的侧移量。 9.一种多层集装箱房， 其特征在于， 包括多个型号相同的集装箱， 将所述 集装箱作为组建房屋的标准模块进行改造， 设计多层集装箱房的结构形式及支 撑件， 根据设计形式对多层集装箱房的支撑柱及整体进行安全评估， 根据评估 结果确定多层集装箱房的结构， 根据确定的结构进行多层集装箱房的构建。 10.根据权利要求 9所述的多层集装箱房，其特征在于，还包括设计多层集装 箱房的建筑功能。 |
本发明涉及一种集装箱房的安全评估方法及集 装箱房， 尤其涉及一种基于 安全评估的多层集装箱房构建方法及集装箱房 。 背景技术
随着国际贸易量的增加， 目前全球流转的集装箱逾 2400万 TEU。根据国际 海运规定，集装箱使用 10年后强制退役，所以每年从运输业淘汰的集 箱就超 过了 100万 TEU, 但是随机会有大批新的集装箱填补上来， 因此这些退役的集 装箱只有少量能够作为二手集装箱转卖， 经过检验合格后继续用于运输， 大多 数还是闲置在码头， 待码头上的集装箱堆积过多时， 就要被处理掉， 一般的处 理方式就是回炉炼钢，但是这样会产生大量的 二氧化碳，造成严重的环境污染。 其实集装箱制造业就是个高能耗， 高污染的产业， 集装箱给国际间的贸易往来 带来的方便和巨大的利润使得它一直被大量的 生产着。 不过退役的集装箱并不 代表不能使用，大多数还是可以继续使用 5-10年，只是为了保证运输绝对的安 全性而强制退役。 而且， 所以通常用来改造的废旧集装箱其实表面上基 本不会 有什么损伤和破坏， 可能会有局部油漆脱落造成的锈蚀积累。 可见废旧集装箱 具有可循环利用的价值和必要性。
将退役的废旧集装箱改造成房屋是本世纪初以 来一直倍受亲睐的循环利用 废旧集装箱的方法，并且这种房屋受到了很多 建筑师和活动房生产厂家的关注， 应用范围越来越广， 但是这种新兴的建筑结构形式仍然面临着如下 一些技术问 题： （一）现有集装箱房多为单层设计， 对于多层集装箱房的构建很少， 同时缺 乏安全评估； （二）现有集装箱房中构建的少量多集装箱房 没有对安全性进行充 分评估， 仅简单随意进行支撑件的安装， 既浪费材料， 又存在安全隐患； （三) 现有集装箱房的改造没有在多层集装箱房的基 础上考虑附属构件象阳台、雨棚、 天台等附属结构， 造成集装箱房的使用不方便。 发明内容
本发明解决的技术问题是： 本发明基于安全评估的多层集装箱房构建方法 克服现的技术中多层集装箱房安全性缺乏充分 评估的技术问题。 本发明同时还 克服现有技术中对多层集装箱房附属构件考虑 不周全的技术问题。
本发明的技术方案是： 本发明提供一种基于安全评估的多层集装箱房 构建 方法， 所述多层集装箱房包括多个型号相同的集装箱 ， 所述多个型号相同的集 装箱叠放形成多层集装箱房， 包括如下步骤：
确定用来搭建集装箱房的集装箱型号： 在 20ft (Feet , 英尺， 集装箱的大 小单位，简称" ^ "。）和 40ft的集装箱中确定用来搭建集装箱房的集装 型号; 对多层集装箱房支撑柱进行安全评估： 设计集装箱房的支撑件， 将构建集 装箱房的集装箱简化为主体钢骨架的受力模型 ， 根据集装箱房的荷载组合及荷 载取值计算集装箱房支撑件的荷载， 根据集装箱房的荷载设计确定集装箱房的 支撑件。
对多层集装箱房的整体进行安全评估： 获取在荷载作用下多层集装箱房支 撑件的受力及多层集装箱房侧移量， 根据在荷载作用下多层集装箱房支撑件的 受力是否超过规范限值及多层集装箱房侧移量 是否超过规范限值对多层集装箱 房的整体进行安全评估。
根据安全评估结果构建多层集装箱房： 在多层集装箱房的整体的安全评估 结果为安全时， 根据该集装箱房的设计构建多层集装箱房。
本发明的进一步技术方案是： 还包括对多层集装箱房实现建筑功能的安全 评估， SP : 设计集装箱房的建筑功能， 获取实现建筑功能的多层集装箱房抗侧 能力， 根据所述抗侧能力构建多层集装箱房的建筑功 能。
本发明的进一步技术方案是： 在对多层集装箱房实现建筑功能的安全评估 步骤中， 在集装箱平行错位叠放时， 还包括附属构件的构造， 所述附属构件包 括阳台和雨棚。
本发明的进一步技术方案是： 所述附属构件包括集装箱房的顶层用做上人 的天台。
本发明的进一步技术方案是： 所述附属构件包括在集装箱的侧壁开通用于 通风采光的洞。
本发明的进一步技术方案是： 在对多层集装箱房支撑柱进行安全评估步骤 中， 所述支撑件包括内部支撑柱和外部支撑柱。
本发明的进一步技术方案是： 在对多层集装箱房的整体进行安全评估步骤 中，获取多层集装箱房支撑件的受力的条件为 在竖向荷载作用下最不利框架中 底层柱的轴力。
本发明的进一步技术方案是： 在对多层集装箱房的整体进行安全评估步骤 中，获取多层集装箱房侧移量的条件为在横向 荷载作用下多层集装箱房整体的 侧移量。
本发明的技术方案是： 构建一种多层集装箱房， 包括多个型号相同的集装 箱， 将所述集装箱作为组建房屋的标准模块进行改 造， 设计多层集装箱房的结 构形式及支撑件，根据设计形式对多层集装箱 房的支撑柱及整体进行安全评估， 根据评估结果确定多层集装箱房的结构， 根据确定的结构进行多层集装箱房的 构建。
本发明的进一步技术方案是： 还包括设计多层集装箱房的建筑功能。
本发明的技术方案是： 本发明构建一种多层集装箱房， 包括多个型号相同 的集装箱， 将所述集装箱作为组建房屋的标准模块进行改 造， 根据改造后的集 装箱的材料、 结构参数及叠放形式计算所述形状集装箱房的 受力情况， 所述受 力情况包括集装箱的竖向荷载和横向荷载， 通过受力情况确定集装箱房的支撑 件及附属构件， 根据受力分析情况及确定的支撑件和附属构件 ， 按设计的结构 形式将所述集装箱进行多层错位叠放形成多层 集装箱房。
本发明的进一步技术方案是： 所述集装箱的多层错位叠放形式包括平行错 位叠放和正交叠放。
本发明的进一步技术方案是： 所述附属构件包括集装箱房的顶层用做上人 的天台。
本发明的进一步技术方案是： 所述附属构件包括集装箱房的顶层用做上人 的天台。
本发明的进一步技术方案是： 所述附属构件包括在集装箱的侧壁开通用于 通风采光的洞。
本发明的技术效果是： 提供一种基于安全评估的多层集装箱房构建方 法， 在确定用来搭建集装箱房的集装箱型号后， 根据设计形式对多层集装箱房的支 撑柱及整体进行安全评估， 根据评估结果确定多层集装箱房的结构， 根据确定 的结构进行多层集装箱房的构建。 本发明对多层集装箱房的安全性进行了充分 评估。 本发明还进一步结合集装箱的多层错位叠放形 式和受力情况分析， 将支 撑件和附属构件的设计一起进行考虑， 既充分考虑了安全性， 又通过附属构件 的设置考虑了实用性。 本发明同时提供一种多层集装箱房， 采用上述方法构建 的多层集装箱房， 将集装箱进行多层错位叠放， 同时对其进行受力情况分析， 将支撑件和附属构件的设计一起进行考虑， 既充分考虑了安全性， 又通过附属 构件的设置考虑了实用性。 附图说明
图 1为本发明的流程图。
图 2为本发明集装箱的主体钢骨架简化图。
图 3为本发明集装箱侧面框架的计算简图的计算 图。
图 4为本发明集装箱上长梁简化为两端固定的梁 计算简图。
图 5为本发明集装箱单独由 ch作用下的侧框架的弯矩图。
图 6为本发明集装箱单独由 q 2 作用下的侧框架的弯矩图。
图 7为本发明集装箱将上长梁其去掉后下长粱的 矩图。
图 8为本发明集装箱简化为多跨连续梁的计算简 。
图 9为本发明 20ft集装箱平行错位叠放的示意图。
图 10为本发明 20ft集装箱正交错位叠放的示意图。
图 11为本发明 40ft集装箱平行错位叠放的简化图。
图 12为本发明 40ft集装箱正交错位叠放的简化图。
图 13为本发明集装箱房含有中空部分的结构示意 。
图 14为本发明集装箱维护板上开洞时梁的截面图
图 15为本发明集装箱房的结构示意图。 具体实施方式
下面结合具体实施例， 对本发明技术方案进一步说明。
如图 1所示， 本发明的具体实施方式是： 本发明提供一种多层集装箱改造 房的安全评估方法， 所述多层集装箱改造房包括多个型号相同的集 装箱， 所述 多个型号相同的集装箱叠放形成多层集装箱房 ， 包括如下步骤：
步骤 100: 确定用来搭建集装箱改造房的集装箱型号， gP : 在 20ft和 40ft 的集装箱中确定用来搭建集装箱改造房的集装 箱型号。 目前常用的集装箱主要 为 20ft和 40ft的集装箱， 本发明中， 主要以这两种形式的集装箱构建集装箱 改造房。 这两种集装箱的主要参数如表一所示。
表一：
步骤 200 : 对多层集装箱改造房支撑柱进行安全评估， gp : 设计集装箱改 造房的支撑件， 将构建集装箱改造房的集装箱简化为主体钢骨 架的受力模型， 根据集装箱改造房的荷载组合及荷载取值计算 集装箱改造房支撑件的荷载， 根 据集装箱改造房的荷载设计确定集装箱改造房 的支撑件。
具体过程如下：
首先， 设计集装箱改造房的支撑件。 集装箱改造房的支撑件为集装箱改造 房的受力组件， 在竖向荷载作用下， 集装箱改造房的受力构件为支撑件， 包括 原有的角柱和后加的支撑柱。
其次， 一、 计算集装箱改造房支撑件的荷载。 在计算时， 首先将构建集装 箱改造房的集装箱简化为主体钢骨架的受力模 型， SP , 去掉集装箱的维护板和 其它用于运输的栓固件等附属构件， 将集装箱简化为集装箱的主体钢骨架， 如 图 2所示： 即简化为上长梁 1、 上端梁 2、 下长梁 3、 下端梁 4、 角柱 5。
由 20ft和 40ft集装箱构件的具体形式得出集装箱主体钢 的各构件的抗 弯刚度值如表二所示。
表二：
对于一般集装箱房， 根据内保温系统的以及 《建筑荷载规范》 上的具体规定得 到集装箱房常用的荷载取值， 如表三所示。 其中屋面恒荷载， 楼面恒荷载是根 据保温层计算的， 楼面活荷载、 屋面活荷载和雪荷载是根据荷载规范取得值。 屋面 恒荷载 0.3 kN/m 2 活荷载 0.5
kN/m 2
楼面 恒荷载 0.2 kN/m 2 活荷载 2.0
kN/m 2
基-本雪压 0.3kN/m 2 (20cm厚）
由此， 得到荷载组合和分配情况如下： 荷载组合：
s = r G s Gk + r Ql s Qik + S Qlk
r G =1.2, χ ΰι =ΐΛ,χ ΰ2 =IA^ CI =0.7 其中： ^表示荷载分项系数， G表示恒荷载， ¾表示活荷载， β 2 表示雪荷载， 表示雪荷载组合系数。
由此， 20ft集装箱的顶板和底板的长宽比为 2.5: 1， 按双向板进行荷载分 配。
各构件分配到的均布荷载值：
上长梁： 1.25 kN/m (有雪荷载）， 1.03 kN/m (无雪荷载）
下长梁： 4.7 kN/m
上端梁： 0.64 kN/m (有雪荷载）， 0.5kN/m (无雪荷载）
下端梁： 0.9kN/m kN/m
40ft集装箱的顶板和底板的长宽比为 5: 1， 按单向板进行荷载分配。 各构件分配到的均布荷载值
上长梁： kN/m (有雪荷载）， 1.27 kN/m (无雪荷载）
下长梁： 5.64 kN/m
简化分析时把 20ft 的顶板和底板视为双向板， gP: 两个方向传力， 40ft 的顶板和底板视为单向板， gP: —个方向传力， 所以 40ft端梁上就没有力。
二、 根据计算的集装箱改造房支撑件的荷载设置集 装箱改造房的支撑件。 本发明中， 以 20ft和 40ft两种集装箱为基础， 集装箱改造房支撑件的设置也 包括 20ft和 40ft两种集装箱构建集装箱改造房的支撑件设 。
20ft集装箱构建集装箱改造房的支撑件设置
20ft集装箱简化分析过程：
在竖向荷载作用下，多层集装箱房的长梁和角 柱是主要的受力构件，所以 我们分析主要的受力框架一一侧面框架， 20ft集装箱侧框架各构件刚度比如表 四：
表四： 20ft集装箱侧框架各构件刚度比
20ft 上长梁 角柱 下长梁
EI比值 1 10 15
线刚度比 1 25 15
上表中 EI表示构件的刚度。
若上长梁分布均布荷载 ，下长梁 分布均布荷载 q 2 ， 一般情况下 q 2 4 qi ， 这里设为： q 2 =4 qi ，由此， 集装箱侧面框架的计算简图如图 3所示。
由于角柱的刚度远远大于上长粱的刚度， 所以将上长粱简化为两端固定的 梁， 单独提取出来分析， 如图 4所示。
根据结构力学得到以下几个弯矩图， 图 5为单独由 qi 作用下的侧框架的弯 矩图， 图中 ^表示上长梁在均布荷载 作用下跨中最大弯矩值， 图 6为单独由 q 2 作用下的侧框架的弯矩图， 图中 M 2 表示下长梁在均布荷载 作用下跨中最大 弯矩值， 由于上长粱视为无限柔， 即对角柱的上端无约束作用， 本发明在实际 分析过程中， 将上长粱其去掉， 下长粱的弯矩图如图 7所示。 图中， 表示上 长梁在均布荷载 qi 作用下跨中最大弯矩值， M 2 表示下长梁在均布荷载 q 2 作用下 跨中最大弯矩值。 由于 4 , M, = ^,M 2 = ^， 所以 Μ^ δΜ 则丄 M^ O.C M 完全可
1 12 8 16 以忽略， 如图 4所示， 下长粱可以简化为简支梁。 上述公式中， 是上长梁在 均布荷载 作用下跨中最大弯矩值， M 2 就是下长梁在均布荷载 q 2 作用下跨中最 大弯矩值， L是长梁的有效长度。 由于上长梁很柔， 当有集中力作用于上长梁时一定要在相应的位 置加竖向 支撑， 支撑柱选为与角柱一样。 当在某处加支撑后， 上长梁可以简化为多段两 端固支梁进行单独计算， 因为节点不平衡弯矩可以完全由支撑柱承担， 每段梁 互不干扰。 m和 n表示在集装箱侧面框架上加支撑后将长梁分 成的两段距离， 在 111和1趋于相等时， 则有支撑柱传下来的弯矩也是相当小， 本发明中将支撑 柱传下来的弯矩忽略， 同时在下长粱下设有垫块来将支撑柱上的力传 至地下， 所以下长梁可以简化为多跨连续梁进行分析， 见图 7所示。
如图 8所示，支撑柱的个数 ^≤3，所以上长梁可以简化为 x+1段两端固支梁， 下长梁简化为 x+1跨连续梁。 支撑柱的个数小于 3是从两方面考虑的， 一个是 支撑柱的个数控制在 3个以内是可以保证上长梁变形不超限的， 另一个方面是 假设有 X个支撑柱，它们将上长梁分成 x+1段，在梁段的长度减小时其自身的刚 度会提高， 如果加了很多支撑柱的话， 分割成的梁端的长度就越小， 刚度就变 大， 就不能忽略， 由此采用图 8的简化形式一一将上长梁简化为 x+1段两端固 支梁。
由此， 在 20ft集装箱平行错位叠放时， 如图 9所示，
当 0.1 < «≤0.2 时， 在相邻集装箱的梁柱搭接处加支撑柱， 再在这两个支 撑柱中间添加另一支撑柱；
当 0.2L < a < 0.3L时， 只在相邻两层集装箱的梁柱搭接处加支撑柱就 可以了。 当 0.3L < a ≤ L时， 在相邻两层集装箱的梁柱搭接处加支撑柱， 由于上层外 悬长度比较大， 要加外支撑柱。
当 L < a ≤0.8L时， 在相邻两层集装箱的梁柱搭接处加支撑柱， 此外， 由于 每一层集装箱中的支撑柱布置的偏于一侧， 需要在另一侧适当位置再布置一个 支撑柱。
当 > 0.8 时， 就取 = L，要加强两层之间的连接， 上下层集装箱都要在中 间位置加支撑柱， 由于外悬部分太大， 要在上层集装箱的底板外悬部分下侧加 桁架支撑同时要加外部支撑柱。
由此， 在 20ft集装箱正交错位叠放时， 如图 10所示， 当两个集装箱模块 完全对称正交时， 两个立面都是对称的， 只要在上下集装箱模块的长粱相交处 外加 8个支撑柱就可以。 当一个立面不对称时， 只要长粱相交处加支撑件就可以。
当一个立面不对称时， 有一侧会外悬长度为 Z 3 ， / 3 e (0.3L, 0.6L) o 只要外悬部 分的角柱下加支撑柱即可， 另一侧就不用加支撑了。
40ft集装箱构建集装箱改造房的支撑件设置。
在竖向荷载作用下， 多层集装箱房的长梁和角柱是主要的受力构件 ， 所以 我们分析主要的受力框架一一侧面框架， 40ft集装箱侧框架各构件刚度比如表 五所示。
表五： 40ft集装箱侧框架各构件刚度比
和 20ft的模型简化方法是一致的， 侧框架的简化模式与 20ft相同， 上长 梁简化为两端固支梁， 下长梁简化为多跨连续梁。 要想保证上长梁变形不超限， 至少均匀加两个支撑柱。 为了保证足够的安 全， 通常均匀加四个支撑柱。 对于 40ft的集装箱应服从支撑柱均匀布置原则。 在集装箱叠放时， 竖向荷载主要的传递构件是柱子， 通过计算柱子的轴力 是否超限来确定结构的稳定性。 本发明中， 在不同的组合方式下模块布置支撑 的形式是统一的， 平行错位时设置 3个支撑， 正交叠加是设置 4个支撑， 都是 均匀布置。 顶板和底板均为单向板， 板上的荷载全部由长粱来传递， 这样仅分 析侧面框架就可以。
集装箱平行错位叠放的简化图如图 11所示， 其中： A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J分别为上长梁和下长梁均布荷载的受力点， N' 为分担上长梁均布均布 荷载的中轴力， R' 为分担下长梁均布均布荷载的中轴力， W为柱子自重， R为 每一层通过连接传送下来的轴向力， 由此， R= R' + N' +W。
集装箱平行错位叠放的简化图如图 12所示， 当正交叠加时， 其中： A、 B、
C、 D、 E、 F分别为上长梁均布荷载的受力点， A' 、 B ' 、 C ' 、 D ' 、 E ' 、 F' 分别为下长梁均布荷载的受力点， N' 为分担上长梁均布均布荷载的中轴力， R' 为分担下长梁均布均布荷载的中轴力。 若集装箱的层与层之间的摆放固定在五 个位置上， 则， 每个集装箱模块内的支撑件均为 4个。 由此， Ν' ΑΑ ' ： Ν' ΒΒ ' ： Ν' cc ： Ν' DD , ： Ν' ΒΒ ' ： Ν' FF , =1 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1 R' A : R' B : R' c: R' D : R' E : R' f =2 : 6 : 5 : 5 : 6 : 2 由此， 根据集装箱改造房的荷载组合及荷载取值计算 集装箱改造房支撑件 的荷载， 根据集装箱改造房的荷载设计确定集装箱改造 房的支撑件。
步骤 300: 对多层集装箱改造房的整体进行安全评估， 本发明中， 获取在 荷载作用下多层集装箱改造房支撑件的受力及 多层集装箱改造房侧移量， 根据 在荷载作用下多层集装箱改造房支撑件的受力 是否超过规范限值及多层集装箱 改造房侧移量是否超过规范限值对多层集装箱 改造房的整体进行安全评估。
具体实施过程如下： 一、获取在荷载作用下多层集装箱改造房支撑 件的受力，这里多层集装箱改 造房支撑件的受力即为向支撑柱传递的轴力。 多层集装箱改造房中任一层中任一柱传递的轴 力计算公式：
N + q lYl L ( l )
其中： χ表示第 i层对应位置边柱的个数； y表示第 i层对应位置中柱的个数， ^ 代表中柱1， y 2 代表中柱 2， y = yi +
表示第 i层上长梁承担的均布荷载值； q i2 表示第 i层下长梁承担的均布荷载值； β是形式系数 （与集装箱的组合形式有关， 即平行错位和正交错位） ； 表示位置系数 1， （针对于上长梁， 根据柱子所处位置的不同， 柱子分 担上长梁传递下来的荷载就不一样。 );
Y i2 表示位置系数 2， （针对于上长梁， 根据柱子所处位置的不同， 柱子分 担上长梁均布荷载的比例就不一样。 );
L表示长梁的有效长度； c Y ^ L为与所计算柱所处层数有关项， ch与 取值相同， ¥ 1 与^ 1 取值 相同， 如里是外悬支撑柱， 则这项为 0。
同时， 上面公式（1 )中， 上角标 b代表边柱， z代表中柱， z l代表中柱 1， z2代表中柱 2。 下角标 1代表与上长梁有关， 2代表与下长粱有关。
公式中 X和 y 的可能取值情况见表六。
公式中其它相关参数的取值见表七。
表七：
本发明中， 在对多层集装箱改造房实现建筑功能的安全评 估步骤中， 在集 装箱平行错位叠放时，还包括附属构件的构造 ，所述附属构件包括阳台和雨棚。
具体过程如下： 根据上面的轴力计算公式 （1 )， 对于某一层集装箱与所计 算柱子轴力有关的部分涉及到这一层的中空部 分，该中如图 13， 图中， 1表示集 装箱、 2表示中空部分、 3表示支撑柱。 若中空部分作为露台使用， 则引入系数^ 荷载采用 ， 就是考虑积雪的 作用。 一般情况下， 对于中空的长度， 对于平行错位， 最大为 ， 对于正交叠 放， 最大长度为 ^， 这时 的取值见表八。 表八： 的取值:
此时， 就集装箱房而言， 它的顶部只能容许一个质量检修人员活动。 本发 明的具体实施方式中，如果顶层用做上人的天 台，在使用时就要进行改造处理， 因为要上很多人的， 则要多加一项 ^^, 这与具体的改造方法有关。
W= ;^ ^舞 ¾^+ + (2)
'■=1 其中： 与公式 1中相同的参数， 其表示意思相同； 其中： 公式 （1) 与公式 （2) 中相关各参数表示一样； q 2 Y 2 l¾L为与顶层处理方式有关项， 当顶层为不上人层面时， 这一项为 0; 当顶层为上人天台时，除了包括 q 2 与 q i2 相同的值外，还要加上雪荷载的参考值， ¥ 2 与^ 2 取值相同。 另外， 与表示中空层相关的支撑柱的个数， 取 0或 1;
Wj表示中空层相关的支撑柱的自重。
N = A + B + C + D<N u (3) 其中：
N表示柱子的承载力；
N u :表示柱子的极限承载力； A表示计算的柱子所在层上相关的各层集装箱 块传下来的荷载项； B表示计算的柱子所在层上相关的中空层传下 的荷载项； C表示计算的柱子所在层相关荷载； D表示顶层处理方式相关项。 由此， 得到柱子的承载力。
在不同的组合方式下集装箱设置支撑件的形式 是统一的， 集装箱平行错位 时设置 3个支撑件， 集装箱正交叠加是设置 4个支撑件， 都是均匀布置， 根据 公式的计算， 这样设置支撑件是安全合理的。
若顶板和底板均视为单向板， 板上的荷载全部由长粱来传递。 这样仅分析 侧面框架就可以。
由于， 在不考虑平面外失稳的情况下， 底层柱子的稳定承载力处于 300〜
400kN之间， 非底层柱子的稳定承载力 200kN左右， 而中柱由于限值柱端弯曲 的梁的刚度要比端柱大， 所以承载力比端柱稍强。 中柱的稳定承载力只与与它 相连的梁的线刚度之和有关， 所以中柱是否处于正中间对它的稳定承载力影 响 不大。 通过计算集装箱改造房支撑件的受力， 将计算的集装箱改造房支撑件的 受力与集装箱改造房支撑件的规范限值进行比 较， 若小于集装箱改造房支撑件 的规范限值，则该集装箱改造房安全；若大于 集装箱改造房支撑件的规范限值， 则该集装箱改造房不安全。
二、 多层集装箱改造房侧移量的计算。
对于多层集装箱房的横向荷载分析， 首先从侧移进行分析。 对于平行错位叠放的集装箱， 根据平行错位的侧移公式：
Δ Ηε 表示 c方向风荷载产生的建筑物顶部的位移； m p 表示第 i层之上的第一层沿端面并置集装箱模块的个 ； m。表示第 i层沿端面并置集装箱模块的个数； k 0 表示第 i层侧面框架的总数， k。=2 m 0 x lo;
1。表示沿集装箱模块侧面并置的集装箱模 的个数； k' 。表示第 i层中在侧板上开一定面积的洞的侧框架个数 ko- k ' Q 表示第 i层中将侧板完全去掉附加支撑柱的框架的个 ；
S l 表示一个模块的端面面积；
k表示采用的平均风压值；
表示开洞影响系数；
D c 表示保留侧板的框架的抗侧刚度；
Dec表示完全去掉侧板并附加支撑柱的框架刚 度。
由于建筑物的横向荷载主要是风荷载， 而风荷载是从不同的方向吹过来 的， 在公式（4 ) 中， 我们选取 2个主要的方向， 即风垂直于侧面吹和风垂直于 端面吹， 现在这两个方向设为 c方向和 d方向， c表示侧面， d表示端面。 由公 式 （4)， 可以得出集装箱房的横向荷载， 通过控制整个建筑物的总体变形来保 证集装箱改造房的稳定， 由此得到建筑顶部的最大变形。
对于正交错位叠放的集装箱， 根据侧移公式： （5 )
其中： Δ Ηίί 表示 d方向风荷载产生的建筑物顶部的位移；
ko表示第 i层侧面框架的总数， k。=2 m 0 x lo ;
l s 表示第 i层之上的每一层沿侧面并置集装箱模块的个 ；
1。表示沿集装箱模块侧面并置的集装箱模 的个数；
m。表示第 i层沿端面并置集装箱模块的个数；
k'。表示第 i层中在侧板上开一定面积的洞的侧框架个数 Φ ¾ 表示开洞影响系数；
D d 表示保留端板的框架的抗侧刚度；
D d c表示完全去掉端板的框架刚度。
正交错位叠放的集装箱房与平行错位叠放的集 装箱房不同的是每一层的集 装箱模块的方位不统一， 正交叠放时每一层都是在变化的， 所以在单一方向风 荷载作用下， 有的层是端面迎风， 即位移为 Δ Ηίί ， 有的层是侧面迎风， 即位移为 A Hc ， 于是就分开考虑得到单一方向风荷载作用下建 筑顶部的位移值。
对于集装箱的正交叠放， 假设集装箱改造建筑一共有 M层， 迎风面有；¾层 靠侧面框架抗侧， 有 层靠端面框架抗侧， 层靠侧面框架抗侧的框架产生的 侧移总量为 A He ， 层靠端面框架抗侧的框架产生的侧移总量为 Δ Ηβ ， 则整个集 装箱建筑物的总侧移量为 Δ Η ,Δ Η = A HC + A HD 。
由公式： 其中公式 （6 ) 中各参数与公式 （2 ) 中的相应参数表示意思一样； 另外： 表示靠侧框架抗侧的楼层的个数；
e c2 ：表示靠端框架抗侧的楼层的个数。
得出侧面迎风位移 A He 。
其中公式 （7 ) 中各参数与公式 （4 ) 中的相应参数表示意思一样； 另外： e dl 表示靠侧框架抗侧的楼层的个数；
e d2 ：表示靠端框架抗侧的楼层的个数。
得出端面迎风位移 Δ Η 。
Yjp q D + (k c -Ji c )D c 得出整个集装箱建筑物的总侧移量。
其中：
表示总楼层 n中靠侧面框架抗侧的楼层数有 层；
n 2 表示总楼层 n中靠端面框架抗侧的楼层数有 n 2 层；
e cl 表示靠侧框架抗侧的楼层的个数；
e。 2 ：表示靠端框架抗侧的楼层的个数；
e cl + e。 2 =n-i，设第 i层为靠侧面框架抗侧的楼层， 这层之上还有 n_i层; e dl 表示靠侧框架抗侧的楼层的个数；
e d2 ：表示靠端框架抗侧的楼层的个数；
e dl + e d2 =n-j，设第 j层为靠侧面框架抗侧的楼层， 这层之上还有 n_j层; m pl 表示所计算层之上的层中迎风端面的各层 中与风接触端面的个数；
1 P2 表示所计算层之上的层中迎风侧面的各层 中与风接触端面的个数； m。表示所计算层与风接触的端面的个数；
k。表示所计算的靠侧面框架抗侧的框架的 数， k。=2m。x l c ;
k ' 。表示所计算层中在侧板上开一定面积的洞的 侧框架个数；
k c - k ' 。表示所计算层中将侧板完全去掉附加支撑柱 的框架的个数；
1。表示沿集装箱模块侧面并置的集装箱模 的个数；
la表示所计算层与风接触的侧面的个数； k d 表示所计算的靠端面框架抗侧的框架的总 数， k d =2m d x l d ;
k ' d 表示所计算层中在端板上开一定面积的洞 的侧框架个数； k d - k ' d 表示所计算层中将端板完全去掉附加支撑 柱的框架的个数； S l 表示一个模块的端面面积； 表示一个模块的侧面面积； " k 、 表示采用的平均风压值； 表示开洞影响系数；
D c 表示保留侧板的框架的抗侧刚度；
Dec表示完全去掉侧板并附加支撑柱的框架刚 度。
表示开洞影响系数；
D d 表示保留端板的框架的抗侧刚度；
D dc 表示完全去掉端板的框架刚度。
通过计算集装箱改造房的侧移量， 将计算的集装箱改造房的侧移量与集装 箱改造房侧移量的规范限值进行比较，若小于 集装箱改造房侧移量的规范限值， 则该集装箱改造房安全； 若大于集装箱改造房侧移量的规范限值， 则该集装箱 改造房不安全。 本发明中， 集装箱改造房侧移量的规范限值取 ^， 其中， h表
150
示集装箱改造房的高度， 是多层集装箱改造房的总高度。 步骤 400 : 根据安全评估结果构建多层集装箱房， gP : 在多层集装箱房的 整体的安全评估结果为安全时， 根据该集装箱房的设计构建多层集装箱房。 本发明提供一种基于安全评估的多层集装箱房 构建方法， 在确定用来搭建 集装箱房的集装箱型号后， 根据设计形式对多层集装箱房的支撑柱及整体 进行 安全评估， 根据评估结果确定多层集装箱房的结构， 根据确定的结构进行多层 集装箱房的构建。 本发明对多层集装箱房的安全性进行了充分评 估， 在多层集 装箱房的整体的安全评估结果为安全时， 根据该集装箱房的设计构建多层集装 箱房。 本发明的优选实施方式： 在对多层集装箱改造房的整体进行安全评估步 骤 中， 还包括对多层集装箱改造房实现建筑功能的安 全评估， gp: 设计集装箱改 造房的建筑功能， 获取实现建筑功能的多层集装箱改造房抗侧能 力， 根据所述 抗侧能力构建多层集装箱改造房的建筑功能。 本发明优选实施例中， 为了通风和采光， 还包括对集装箱改造的集装箱房 的开洞， 由于，开洞后的柱子就会被破坏，这是在对波 紋板简化过程中的一个假 设， 假设在波紋板是由一排柱子组成的， 可以称为是假想的柱子， 这时要考虑 柱子之间的链接作用， 尽管柱子的中间一段被去掉， 但是顶端和低端余下的部 分与梁焊接同时也与相邻的柱子焊接， 这样余下的部分会对上下梁的抗弯刚度 有一定的提高， 刚度提高的梁成为梁 h，其截面图如图 14。
如图 14， 采用有效面积的概念得到： 2ht 2ΐ 2
¾ 2 -( ¾ -2^) 2 +αΐ 2 = (h 2 -a)t 2 =^ = ——— +— (9) 其中： ^表示长梁截面的高度;
^表示长梁壁的厚度； a表示长梁底部距中性轴的距离; h 2 表示余下的维护板的长度； t 2 表示维护板的板厚。 图 14截面的惯性矩： -{ - 1t ) +t 2 a ι [/¾ -(/¾ -1t ) { +2a) +t 2 a | t 2 (h 2 - a)
12 4 (10)
1 - (/¾ - 2t x ) [1 - (/¾ - 2t x ) +2a) t 2 (/¾ - a) +t 2 a
12 4 3 其中： I h 表示截面的惯性矩; 表示原长梁截面的边长; ^表示原长梁的厚度； h 2 表示连接板的剩余长度； t 2 表示连接板的厚度； 端框架开洞影响系数 的表达式:
28α,,
1 a k ≤1.75,b, ≤1.8
4.2 -28α, -2.33b,
1 + ,a, ≤1.75,b, >1.8
(11)
Φ 44— 53 ^
1 + .a, >1.75,b, ≤1.8
48 -53a, -2.33b ;
1 + ,..a k >1.15,b k ≤1.8
P
侧面框架开洞影响系数^]表达式: 40/模块： φ = ^ 在求一个建筑物构件或一个体系的在横向荷载 作用下的变形时的公式是:
F
△ = ，F 是外力， D就是抗侧刚度， 荷载定了， F就定了， 所以求变形是关键就 是得到抗侧刚度 D, 本发明的具体实施例中， 框架的抗侧刚度根据纯框架抗侧 刚度 (Z 的计算公式， 得出：
端框架的抗侧刚度计算， 对于非底层的端框架：
12
D Κ, (12)
h z 3K + 2 h
对于底层的端框架： 12i c 3 + 0 _ 12 ( 对于公式 （12 ) 和 （13 )， 其中： K表示梁柱线刚度比； ic表示柱子的线刚度； h表示柱的高度。 侧面框架的抗侧刚度计算， 对于非底层的侧面框架：
D dc = D L + nD M + ¾ = (0.84/1 + 1.5)% = (0.07/1 + 0.125)— ^- h h
其中： D表示左边框的抗侧刚度； 表示中间框的抗侧刚度；
D R 表示右边框的抗侧刚度。 i CT 表示迎风侧第一个柱子的线刚度； n表示相当于侧面框架由支撑柱分隔成的小框 的个数减 2。 对于底层的侧面框架， 由于角柱与基础固接使得下长粱对框架抗侧基 本不 起作用， 所以简化为门式框架是可以的， 可以用改进的 D值法进行计; 如下：
D = a :梁柱的线刚度比
多层框架底层柱： ^，单层框架柱： 《=^^
2 + Κ 2 + 3Κ 其中， D表示抗侧刚度；
Κ表示梁柱的线刚度比；
i。表示柱子的线刚度；
α与梁柱线刚度比有关的参数。
通过上述分析， 得出集装箱房的受力分析， 具体包括集装箱的竖向荷载和 横向荷载， 在上述分析中， 还考虑了阳台和雨棚的设计。 另外， 所述附属构件 包括集装箱房顶层用做上人的天台的受力情况 及集装箱的侧壁开通用于通风采 光洞的受力情况。
本发明中， 通过设计集装箱改造房的建筑功能， 象开采光洞、 通风洞等附 属构件， 通过获取实现建筑功能的多层集装箱改造房抗 侧能力， 根据所述抗侧 能力构建多层集装箱改造房的建筑功能。
本发明的多层集装箱改造房的安全评估方法， 在对多层集装箱改造房的整 体进行安全评估步骤中， 结合集装箱的多层错位叠放形式和受力情况分 析， 将 支撑件和附属构件的设计一起进行考虑， 既充分考虑了安全性， 又通过附属构 件的设置考虑了实用性。
如图 15， 本发明的具体实施方式是， 构建一种多层集装箱改造房， 包括多 个型号相同的集装箱 4， 将所述集装箱 4作为组建房屋的标准模块进行改造， 设计多层集装箱改造房的结构形式及支撑件， 根据设计形式对多层集装箱改造 房的支撑柱及整体进行安全评估，根据评估结 果确定多层集装箱改造房的结构， 根据确定的结构进行多层集装箱改造房的构建 。
本发明构建一种多层集装箱改造房， 在构建多层集装箱改造房时， 应用多 层集装箱改造房的安全评估方法对多层集装箱 改造房进行安全评估， 然后完善 设计， 构建安全的多层集装箱改造房。
本发明的具体实施过程为：在确定用来搭建集 装箱改造房的集装箱型号后， 根据设计形式对多层集装箱改造房的支撑柱及 整体进行安全评估， 根据评估结 果确定多层集装箱改造房的结构， 根据确定的结构进行多层集装箱改造房的构 建。 具体分析见本发明专利申请中基于安全评估的 多层集装箱房构建方法的集 装箱受力分析过程，根据对集装箱受力分析的 结果，将支撑件和附属构件的设计 一起进行考虑， 具体附属构件的考虑也如上述分析过程。 根据受力分析情况将 改造后的所述集装箱进行多层错位叠放。 在叠放集装箱的具体过程中， 还包括 支撑件，所述支撑件对底层以上的集装箱进行 支撑。根据集装箱房的结构设计、 支撑件及附属构件的设计， 将集装箱按设计叠放， 同时， 在相应位置安装上支 撑件及附属构件。 在本发明中， 还考虑了集装箱改造房的建筑功能， SP : 附属 构件的设计与构建，在考虑附属构件的设计时 ，将附属构件的安全性进行评估， 在保证附属构件建筑功能的同时， 确保集装箱改造房的安全。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说明， 不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通 技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替 换， 都应当视为属于本发明的保护范围。