扣件式钢管模板支撑临时结构可靠度分析与研究

发布时间：2020-05-16 19:02

【摘要】：扣件式模板支撑体系作为一种传统的模板搭设体系,其构造简单、搭设方便、适用于各种尺寸的梁板构件,并且使用成本不高,因此在施工中得到了广泛应用。但是施工中经常会出现模板坍塌事故,造成人员伤亡。可见扣件式模板支撑体系在设计以及搭设过程中仍然存在诸多问题。关于扣件式模板支撑体系,很多学者都做过相应研究,本文在前人的研究基础上,运用可靠度理论,使用有限元软件ANSYS12.0对扣件式模板支撑体系进行模拟,求得不同工况下的可靠度,并得出一些有利于指导实际施工的结论。本文的主要工作如下:(1)分析国内外对扣件式模板支撑体系的研究现状,结合《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ 162-2008)与《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130—2011),探讨现行规范设计方法存在的弊端,提出按照可靠度理论进行设计的思路。(2)根据相关规范以及其他学者的研究成果,确定以模板支撑体系的极限承载力作为判断结构失效的准则。结合实际工程,按照规范搭设模板支撑架。统计前人的现场实测结果,对钢管壁厚与直径数据进行分析,统计发现钢管壁厚均值约为2.93mm,标准差为0.259,变异系数为0.088,小于《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130—2011)规定的3.6mm。钢管直径均值为48.08mm,小于《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130—2011)规定的48.3mm,标准差为0.590,变异系数为0.012。扣件拧紧力矩均值为35.91N·m,标准差为14.535,变异系数为0.405。以上统计参数作为后文概率设计的基础。(3)运用ANSYS的概率设计模块对4种工况下的模板支撑架进行1000次蒙特卡罗法模拟,分别为按照规范搭设的普通模板支撑架和高大模板支撑架,以及选择的某工程实际现场搭设的普通模板支撑架、高大模板支撑架。通过抽样计算,得到最大轴向力的概率累积分布曲线,以及最大轴向力的概率灵敏度,提取最大轴向力不超过极限承载力的概率。(4)根据有限元计算得到可靠度,求解不同工况的模板支撑架的可靠指标,对比国内房屋建筑结构的规范规定可靠指标与国外相关临时结构规范规定的可靠指标,发现美国规范对临时结构的可靠指标要求低于永久性建筑结构,通过本章计算的出的模板支撑可靠指标,也验证了临时结构的可靠度并没有达到永久结构的可靠度。对于现场实际搭设的模板支撑架,其可靠指标更小。根据蒙特卡罗法模拟得出的灵敏度,研究影响扣件式模板支撑架可靠度的因素,其中主要因素包括扣件拧紧力矩、扫地杆的搭设、上部恒载和活载的取值,以及立杆的横距和纵距;对于模板支撑极限承载力,最主要的影响因素是扣件拧紧力矩,对于支撑杆的最大轴向力,最主要的影响因素是荷载。最后给出模板支撑体系的分项系数表达式,结合可靠指标与分项系数的关系,以普通模板支撑架为例,通过分析计算得到模板支撑架的稳定承载力、恒载与活载的概率统计参数,计算给定可靠指标下的抗力与荷载分项系数。
【图文】：

线性响应,两变量,样本点

图 2-1 两变量的线性响应面一定的要求，为保证可靠度，对于下 = ，，，式： ′= ′( ) = 需要足够多的样本点。通常涉及到许多随机变量，为了确定一定的要求，但这样做会使响应面法能影响计算精度，Bucher 于 1990 年 ′( ) = ∑ ∑ n+1 个样本点得到足够的方程来确定

极限状态,设计验算点,硕士学位论文,方法选择

东南大学硕士学位论文 = ( ) ( ) ( ) ( )( 这种方法选择新中心点可以使所选样本点包含很多的原极限状态面信息。是把上式计算得到的点作为中心，，再次选择样本点，然后循环进行第一步能够得到极限状态面上设计验算点的值，同时得到与之对应的可靠指标。共求解了 4n+3 个函数 g(X)的值，这一逼近过程的图形表示如图 2-2 所示
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU755.2

【参考文献】