建筑施工鋼管腳手架非線性分析及現(xiàn)場實測驗證
發(fā)布時間：2022-01-08 03:16
為合理分析鋼管腳手架的受力性能,建立了能夠同時考慮二階效應和節(jié)點非線性半剛性連接影響的鋼管腳手架非線性分析模型,并結合現(xiàn)場實測試驗對非線性分析模型進行了有效性驗證,進而基于非線性分析模型分析了立桿間距、水平桿步距和水平荷載等關鍵因素對鋼管腳手架內力和位移的影響規(guī)律。分析結果表明:所建立的鋼管腳手架非線性分析模型的計算結果與試驗數(shù)據(jù)吻合較好,說明該模型的計算精度較高;對于高寬比較小的普通扣件式和承插型鍵槽式鋼管支撐腳手架,非線性半剛性連接和二階效應的耦合影響不顯著;對于高寬比較大的鋼管腳手架,半剛性連接的非線性影響不顯著。
【文章來源】：工業(yè)建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
考慮節(jié)點半剛性與二階效應的梁柱單元
為驗證上述非線性分析模型的正確性，本文選取施工現(xiàn)場中應用較廣泛的典型鋼管支撐腳手架為對象開展實測驗證。鋼管支撐腳手架作為建筑施工現(xiàn)場的模板支撐體系，其承受的恒荷載和活荷載以集中荷載的形式作用在立桿的頂部。如圖2所示，本文選取普通扣件式鋼管支撐腳手架(搭設高度為3 m)、大高寬比扣件式鋼管支撐腳手架(搭設高度為6.15 m)和承插型鍵槽式鋼管支撐腳手架(搭設高度4.8 m)，對其開展了施工全過程的現(xiàn)場試驗，監(jiān)測了鋼管腳手架關鍵構件和關鍵節(jié)點的內力和位移在模板搭設、混凝土澆筑、結構成型養(yǎng)護等關鍵施工過程中的變化[17]。為便于分析，本文選取施工全過程中立桿底部軸力的峰值作為實測值，并以此為基準驗證非線性分析模型計算結果的正確性。在開展非線性分析時，施加在腳手架分析模型立桿頂部的豎向集中荷載取為施工現(xiàn)場的實測值，并在腳手架的主節(jié)點處施加虛擬水平力(取豎向集中荷載的2%)模擬支架的初始缺陷[18]。鋼管腳手架非線性分析方法計算結果與現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的對比分析見表1和圖3。表1中，1,4,5,6表示現(xiàn)場測試試驗中立桿的編號;其中，對于普通扣件式，1號和6號立桿位于邊跨樓板下方，4號立桿位于中跨樓板下方;對于大高寬比扣件式，4號立桿位于橫向主梁下方，5號立桿位于縱橫兩向主梁交匯處的下方;對于承插鍵槽式，1號立桿位于次梁下方，4號立桿位于主梁下方，5號立桿位于樓板下方。FR、FS和FNS分別表示一階分析方法下的剛接、線性和非線性半剛性連接分析模型;SR、SS、SNS分別表示二階分析方法下的節(jié)點剛接、線性和非線性半剛性連接分析模型;Test表示立桿底部軸力實測值。圖3中，R表示計算值相對實測值的誤差，例如，RFR表示分析模型FR的計算結果與實測值的相對誤差的絕對值。
由表1和圖3可知，本文所建立的鋼管腳手架非線性分析模型的計算結果與現(xiàn)場實測值基本吻合，從而證明了分析模型的有效性;對于高寬比較小的普通扣件式和承插型鍵槽式鋼管支撐腳手架，非線性半剛性連接和二階效應的耦合影響不大;對于高寬比較大的鋼管支撐腳手架，半剛性連接的非線性影響不顯著。3 鋼管腳手架影響因素分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]半剛性鋼框架穩(wěn)定理論的扣件式鋼管滿堂支撐體系極限承載力分析[J]. 莊明智,方圣恩. 福州大學學報(自然科學版). 2016(04)
[2]基于三折線半剛性節(jié)點模型的碗扣式腳手架受力性能有限元分析[J]. 鄒阿鳴,李全旺,何銘華,張浩. 建筑結構學報. 2016(04)
[3]扣件式鋼管滿堂支撐體系穩(wěn)定性的有限元分析及試驗研究[J]. 陸征然,陳志華,王小盾,劉群,劉紅波. 土木工程學報. 2012(01)
[4]基于部分側移單桿穩(wěn)定理論的無支撐扣件式模板支架承載力研究[J]. 陳志華,陸征然,王小盾,劉群. 工程力學. 2010(11)
[5]節(jié)點半剛性對扣件式鋼管模板支架穩(wěn)定承載力的影響分析[J]. 胡長明,車佳玲,張化振,董攀. 工業(yè)建筑. 2010(02)
[6]廣義初始缺陷對模板支架穩(wěn)定性的影響[J]. 胡長明,曾凡奎,王靜,王霞. 工業(yè)建筑. 2010(02)
[7]扣件式高大模板支撐體系穩(wěn)定承載力折減系數(shù)的分析與研究[J]. 胡長明,梅源,董攀,張小勇. 工業(yè)建筑. 2010(02)
[8]扣件式鋼管支模架穩(wěn)定承載能力研究[J]. 袁雪霞,金偉良,魯征,劉鑫,陳天民. 土木工程學報. 2006(05)
[9]雙排扣件式鋼管腳手架的極限穩(wěn)定承載力研究[J]. 敖鴻斐,李國強. 力學季刊. 2004(02)
[10]腳手架與模板倒塌事故分析與預防措施[J]. 謝建民,肖備. 建筑結構. 2002(04)
碩士論文
[1]鋼管腳手架的非線性分析模型、現(xiàn)場試驗及規(guī)范校準研究[D]. 潘新忠.廣西大學 2018
本文編號：3575791
【文章來源】：工業(yè)建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
考慮節(jié)點半剛性與二階效應的梁柱單元
為驗證上述非線性分析模型的正確性，本文選取施工現(xiàn)場中應用較廣泛的典型鋼管支撐腳手架為對象開展實測驗證。鋼管支撐腳手架作為建筑施工現(xiàn)場的模板支撐體系，其承受的恒荷載和活荷載以集中荷載的形式作用在立桿的頂部。如圖2所示，本文選取普通扣件式鋼管支撐腳手架(搭設高度為3 m)、大高寬比扣件式鋼管支撐腳手架(搭設高度為6.15 m)和承插型鍵槽式鋼管支撐腳手架(搭設高度4.8 m)，對其開展了施工全過程的現(xiàn)場試驗，監(jiān)測了鋼管腳手架關鍵構件和關鍵節(jié)點的內力和位移在模板搭設、混凝土澆筑、結構成型養(yǎng)護等關鍵施工過程中的變化[17]。為便于分析，本文選取施工全過程中立桿底部軸力的峰值作為實測值，并以此為基準驗證非線性分析模型計算結果的正確性。在開展非線性分析時，施加在腳手架分析模型立桿頂部的豎向集中荷載取為施工現(xiàn)場的實測值，并在腳手架的主節(jié)點處施加虛擬水平力(取豎向集中荷載的2%)模擬支架的初始缺陷[18]。鋼管腳手架非線性分析方法計算結果與現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的對比分析見表1和圖3。表1中，1,4,5,6表示現(xiàn)場測試試驗中立桿的編號;其中，對于普通扣件式，1號和6號立桿位于邊跨樓板下方，4號立桿位于中跨樓板下方;對于大高寬比扣件式，4號立桿位于橫向主梁下方，5號立桿位于縱橫兩向主梁交匯處的下方;對于承插鍵槽式，1號立桿位于次梁下方，4號立桿位于主梁下方，5號立桿位于樓板下方。FR、FS和FNS分別表示一階分析方法下的剛接、線性和非線性半剛性連接分析模型;SR、SS、SNS分別表示二階分析方法下的節(jié)點剛接、線性和非線性半剛性連接分析模型;Test表示立桿底部軸力實測值。圖3中，R表示計算值相對實測值的誤差，例如，RFR表示分析模型FR的計算結果與實測值的相對誤差的絕對值。
由表1和圖3可知，本文所建立的鋼管腳手架非線性分析模型的計算結果與現(xiàn)場實測值基本吻合，從而證明了分析模型的有效性;對于高寬比較小的普通扣件式和承插型鍵槽式鋼管支撐腳手架，非線性半剛性連接和二階效應的耦合影響不大;對于高寬比較大的鋼管支撐腳手架，半剛性連接的非線性影響不顯著。3 鋼管腳手架影響因素分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]半剛性鋼框架穩(wěn)定理論的扣件式鋼管滿堂支撐體系極限承載力分析[J]. 莊明智,方圣恩. 福州大學學報(自然科學版). 2016(04)
[2]基于三折線半剛性節(jié)點模型的碗扣式腳手架受力性能有限元分析[J]. 鄒阿鳴,李全旺,何銘華,張浩. 建筑結構學報. 2016(04)
[3]扣件式鋼管滿堂支撐體系穩(wěn)定性的有限元分析及試驗研究[J]. 陸征然,陳志華,王小盾,劉群,劉紅波. 土木工程學報. 2012(01)
[4]基于部分側移單桿穩(wěn)定理論的無支撐扣件式模板支架承載力研究[J]. 陳志華,陸征然,王小盾,劉群. 工程力學. 2010(11)
[5]節(jié)點半剛性對扣件式鋼管模板支架穩(wěn)定承載力的影響分析[J]. 胡長明,車佳玲,張化振,董攀. 工業(yè)建筑. 2010(02)
[6]廣義初始缺陷對模板支架穩(wěn)定性的影響[J]. 胡長明,曾凡奎,王靜,王霞. 工業(yè)建筑. 2010(02)
[7]扣件式高大模板支撐體系穩(wěn)定承載力折減系數(shù)的分析與研究[J]. 胡長明,梅源,董攀,張小勇. 工業(yè)建筑. 2010(02)
[8]扣件式鋼管支模架穩(wěn)定承載能力研究[J]. 袁雪霞,金偉良,魯征,劉鑫,陳天民. 土木工程學報. 2006(05)
[9]雙排扣件式鋼管腳手架的極限穩(wěn)定承載力研究[J]. 敖鴻斐,李國強. 力學季刊. 2004(02)
[10]腳手架與模板倒塌事故分析與預防措施[J]. 謝建民,肖備. 建筑結構. 2002(04)
碩士論文
[1]鋼管腳手架的非線性分析模型、現(xiàn)場試驗及規(guī)范校準研究[D]. 潘新忠.廣西大學 2018
本文編號：3575791
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教材專著
