建筑施工钢管脚手架非线性分析及现场实测验证
发布时间：2022-01-08 03:16
为合理分析钢管脚手架的受力性能,建立了能够同时考虑二阶效应和节点非线性半刚性连接影响的钢管脚手架非线性分析模型,并结合现场实测试验对非线性分析模型进行了有效性验证,进而基于非线性分析模型分析了立杆间距、水平杆步距和水平荷载等关键因素对钢管脚手架内力和位移的影响规律。分析结果表明:所建立的钢管脚手架非线性分析模型的计算结果与试验数据吻合较好,说明该模型的计算精度较高;对于高宽比较小的普通扣件式和承插型键槽式钢管支撑脚手架,非线性半刚性连接和二阶效应的耦合影响不显著;对于高宽比较大的钢管脚手架,半刚性连接的非线性影响不显著。
【文章来源】：工业建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
考虑节点半刚性与二阶效应的梁柱单元
为验证上述非线性分析模型的正确性，本文选取施工现场中应用较广泛的典型钢管支撑脚手架为对象开展实测验证。钢管支撑脚手架作为建筑施工现场的模板支撑体系，其承受的恒荷载和活荷载以集中荷载的形式作用在立杆的顶部。如图2所示，本文选取普通扣件式钢管支撑脚手架(搭设高度为3 m)、大高宽比扣件式钢管支撑脚手架(搭设高度为6.15 m)和承插型键槽式钢管支撑脚手架(搭设高度4.8 m)，对其开展了施工全过程的现场试验，监测了钢管脚手架关键构件和关键节点的内力和位移在模板搭设、混凝土浇筑、结构成型养护等关键施工过程中的变化[17]。为便于分析，本文选取施工全过程中立杆底部轴力的峰值作为实测值，并以此为基准验证非线性分析模型计算结果的正确性。在开展非线性分析时，施加在脚手架分析模型立杆顶部的竖向集中荷载取为施工现场的实测值，并在脚手架的主节点处施加虚拟水平力(取竖向集中荷载的2%)模拟支架的初始缺陷[18]。钢管脚手架非线性分析方法计算结果与现场测试数据的对比分析见表1和图3。表1中，1,4,5,6表示现场测试试验中立杆的编号;其中，对于普通扣件式，1号和6号立杆位于边跨楼板下方，4号立杆位于中跨楼板下方;对于大高宽比扣件式，4号立杆位于横向主梁下方，5号立杆位于纵横两向主梁交汇处的下方;对于承插键槽式，1号立杆位于次梁下方，4号立杆位于主梁下方，5号立杆位于楼板下方。FR、FS和FNS分别表示一阶分析方法下的刚接、线性和非线性半刚性连接分析模型;SR、SS、SNS分别表示二阶分析方法下的节点刚接、线性和非线性半刚性连接分析模型;Test表示立杆底部轴力实测值。图3中，R表示计算值相对实测值的误差，例如，RFR表示分析模型FR的计算结果与实测值的相对误差的绝对值。
由表1和图3可知，本文所建立的钢管脚手架非线性分析模型的计算结果与现场实测值基本吻合，从而证明了分析模型的有效性;对于高宽比较小的普通扣件式和承插型键槽式钢管支撑脚手架，非线性半刚性连接和二阶效应的耦合影响不大;对于高宽比较大的钢管支撑脚手架，半刚性连接的非线性影响不显著。3 钢管脚手架影响因素分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]半刚性钢框架稳定理论的扣件式钢管满堂支撑体系极限承载力分析[J]. 庄明智,方圣恩. 福州大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]基于三折线半刚性节点模型的碗扣式脚手架受力性能有限元分析[J]. 邹阿鸣,李全旺,何铭华,张浩. 建筑结构学报. 2016(04)
[3]扣件式钢管满堂支撑体系稳定性的有限元分析及试验研究[J]. 陆征然,陈志华,王小盾,刘群,刘红波. 土木工程学报. 2012(01)
[4]基于部分侧移单杆稳定理论的无支撑扣件式模板支架承载力研究[J]. 陈志华,陆征然,王小盾,刘群. 工程力学. 2010(11)
[5]节点半刚性对扣件式钢管模板支架稳定承载力的影响分析[J]. 胡长明,车佳玲,张化振,董攀. 工业建筑. 2010(02)
[6]广义初始缺陷对模板支架稳定性的影响[J]. 胡长明,曾凡奎,王静,王霞. 工业建筑. 2010(02)
[7]扣件式高大模板支撑体系稳定承载力折减系数的分析与研究[J]. 胡长明,梅源,董攀,张小勇. 工业建筑. 2010(02)
[8]扣件式钢管支模架稳定承载能力研究[J]. 袁雪霞,金伟良,鲁征,刘鑫,陈天民. 土木工程学报. 2006(05)
[9]双排扣件式钢管脚手架的极限稳定承载力研究[J]. 敖鸿斐,李国强. 力学季刊. 2004(02)
[10]脚手架与模板倒塌事故分析与预防措施[J]. 谢建民,肖备. 建筑结构. 2002(04)
硕士论文
[1]钢管脚手架的非线性分析模型、现场试验及规范校准研究[D]. 潘新忠.广西大学 2018
本文编号：3575791
【文章来源】：工业建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
考虑节点半刚性与二阶效应的梁柱单元
为验证上述非线性分析模型的正确性，本文选取施工现场中应用较广泛的典型钢管支撑脚手架为对象开展实测验证。钢管支撑脚手架作为建筑施工现场的模板支撑体系，其承受的恒荷载和活荷载以集中荷载的形式作用在立杆的顶部。如图2所示，本文选取普通扣件式钢管支撑脚手架(搭设高度为3 m)、大高宽比扣件式钢管支撑脚手架(搭设高度为6.15 m)和承插型键槽式钢管支撑脚手架(搭设高度4.8 m)，对其开展了施工全过程的现场试验，监测了钢管脚手架关键构件和关键节点的内力和位移在模板搭设、混凝土浇筑、结构成型养护等关键施工过程中的变化[17]。为便于分析，本文选取施工全过程中立杆底部轴力的峰值作为实测值，并以此为基准验证非线性分析模型计算结果的正确性。在开展非线性分析时，施加在脚手架分析模型立杆顶部的竖向集中荷载取为施工现场的实测值，并在脚手架的主节点处施加虚拟水平力(取竖向集中荷载的2%)模拟支架的初始缺陷[18]。钢管脚手架非线性分析方法计算结果与现场测试数据的对比分析见表1和图3。表1中，1,4,5,6表示现场测试试验中立杆的编号;其中，对于普通扣件式，1号和6号立杆位于边跨楼板下方，4号立杆位于中跨楼板下方;对于大高宽比扣件式，4号立杆位于横向主梁下方，5号立杆位于纵横两向主梁交汇处的下方;对于承插键槽式，1号立杆位于次梁下方，4号立杆位于主梁下方，5号立杆位于楼板下方。FR、FS和FNS分别表示一阶分析方法下的刚接、线性和非线性半刚性连接分析模型;SR、SS、SNS分别表示二阶分析方法下的节点刚接、线性和非线性半刚性连接分析模型;Test表示立杆底部轴力实测值。图3中，R表示计算值相对实测值的误差，例如，RFR表示分析模型FR的计算结果与实测值的相对误差的绝对值。
由表1和图3可知，本文所建立的钢管脚手架非线性分析模型的计算结果与现场实测值基本吻合，从而证明了分析模型的有效性;对于高宽比较小的普通扣件式和承插型键槽式钢管支撑脚手架，非线性半刚性连接和二阶效应的耦合影响不大;对于高宽比较大的钢管支撑脚手架，半刚性连接的非线性影响不显著。3 钢管脚手架影响因素分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]半刚性钢框架稳定理论的扣件式钢管满堂支撑体系极限承载力分析[J]. 庄明智,方圣恩. 福州大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]基于三折线半刚性节点模型的碗扣式脚手架受力性能有限元分析[J]. 邹阿鸣,李全旺,何铭华,张浩. 建筑结构学报. 2016(04)
[3]扣件式钢管满堂支撑体系稳定性的有限元分析及试验研究[J]. 陆征然,陈志华,王小盾,刘群,刘红波. 土木工程学报. 2012(01)
[4]基于部分侧移单杆稳定理论的无支撑扣件式模板支架承载力研究[J]. 陈志华,陆征然,王小盾,刘群. 工程力学. 2010(11)
[5]节点半刚性对扣件式钢管模板支架稳定承载力的影响分析[J]. 胡长明,车佳玲,张化振,董攀. 工业建筑. 2010(02)
[6]广义初始缺陷对模板支架稳定性的影响[J]. 胡长明,曾凡奎,王静,王霞. 工业建筑. 2010(02)
[7]扣件式高大模板支撑体系稳定承载力折减系数的分析与研究[J]. 胡长明,梅源,董攀,张小勇. 工业建筑. 2010(02)
[8]扣件式钢管支模架稳定承载能力研究[J]. 袁雪霞,金伟良,鲁征,刘鑫,陈天民. 土木工程学报. 2006(05)
[9]双排扣件式钢管脚手架的极限稳定承载力研究[J]. 敖鸿斐,李国强. 力学季刊. 2004(02)
[10]脚手架与模板倒塌事故分析与预防措施[J]. 谢建民,肖备. 建筑结构. 2002(04)
硕士论文
[1]钢管脚手架的非线性分析模型、现场试验及规范校准研究[D]. 潘新忠.广西大学 2018
本文编号：3575791
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