工字钢悬挑钢管外脚手架受力机理和安全性分析研究

发布时间：2017-10-06 17:31

  本文关键词：工字钢悬挑钢管外脚手架受力机理和安全性分析研究

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【摘要】：工字钢悬挑钢管外脚手架是一种常用于高层建筑施工的外脚手架。相比传统的落地式脚手架,工字钢悬挑钢管外脚手架具有良好的安全性、易安拆性、便于底层回填土施工等优势。工字钢悬挑钢管外脚手架受力的合理性直接关系着架体和操作层上施工人员的安全,所以研究其受力机理是一项事关安全的重要课题。另外国家现行规范给出的悬挑架设计方法是基于平面桁架受力机理,而实际架体是个非刚结的空间钢架,与实际受力机理有所出入,同时不同直角扣件紧固力矩值和钢丝绳卸载作用对于工字钢悬挑钢管外脚手架挠度变形有着重要的影响,也是工字钢悬挑钢管外脚手架与安全紧密联系的课题之一。对受力机理和挠度变形两方面通过试验和数值模拟等分析方法展开研究,主要研究内容和研究成果如下:1、进行直角扣件抗扭转试验,测定直角扣件弯矩与相对转角的关系曲线,并给出弯矩-转角关系曲线的三折线模型。针对工字钢悬挑钢管外脚手架考虑和不考虑钢丝绳卸载作用的两种形式,给出了基本假定、计算简图和受力计算方法。2、根据国家现行规范,对某工程工字钢悬挑钢管外脚手架方案的材料选用、搭设参数、整体稳定性、各构件强度、抗滑移承载力和挠度变形进行了验算,最后证明该工字钢悬挑钢管外脚手架方案满足规范安全性要求。3、运用有限元软件SAP2000建立不考虑钢丝绳卸载作用的工字钢悬挑钢管外脚手架实体模型,对不同直角扣件紧固力矩值对悬挑架挠度变形的影响进行分析,并根据得出的结论给出应用该方案时最合理的直角扣件紧固力矩值。4、运用有限元软件SAP2000建立考虑钢丝绳卸载作用的工字钢悬挑钢管外脚手架实体模型,对考虑钢丝绳卸载作用时悬挑架挠度变形进行分析,并根据得出的结论给出应用该方案时钢丝绳卸载作用能够减小工字钢悬挑梁挠度变形值和提升了架体的安全性。得出的研究成果可为减小工字钢悬挑钢管外脚手架的挠度,提升悬挑架的安全性设计和搭设提供理论依据。
【关键词】：工字钢悬挑钢管外脚手架 受力机理 安全性 紧固力矩 挠度变形
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU731.2;TU311
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-26
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 工字钢悬挑钢管外脚手架14-18
• 1.2.1 工字钢悬挑钢管外脚手架的定义14
• 1.2.2 工字钢悬挑钢管外脚手架的分类14-17
• 1.2.3 工字钢悬挑钢管外脚手架的优势17-18
• 1.3 工字钢悬挑钢管外脚手架研究现状18-22
• 1.3.1 双排扣件式钢管脚手架研究现状18-20
• 1.3.2 悬挑钢管外脚手架研究现状20-22
• 1.3.3 研究中存在的问题22
• 1.4 脚手架事故及发生原因分析22-24
• 1.5 主要研究工作24-25
• 1.6 本章小结25-26
• 第2章 工字钢悬挑钢管外脚手架受力机理分析26-46
• 2.1 工字钢悬挑钢管外脚手架内力传递规律26
• 2.2 直角扣件抗扭转试验26-29
• 2.2.1 抗扭转室内试验26-28
• 2.2.2 直角扣件节点M-θ 位移曲线和数学模型的建立28-29
• 2.3 工字钢悬挑钢管外脚手架受力计算方法29-45
• 2.3.1 力学模型及其基本假定29-30
• 2.3.2 工字钢悬挑钢管外脚手架计算简图30-31
• 2.3.3 荷载标准值的确定31-36
• 2.3.4 荷载组合和荷载分项系数36-37
• 2.3.5 纵向、横向水平杆等受弯构件的强度、挠度计算37
• 2.3.6 扣件抗滑移承载力计算37-38
• 2.3.7 立杆的轴向力与稳定性计算38-42
• 2.3.8 悬挑架允许搭设高度计算42
• 2.3.9 连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算42-43
• 2.3.10 钢筋吊环的应力计算43-44
• 2.3.11 工字钢悬挑梁的抗弯强度、抗剪强度、整体稳定性和挠度计算44-45
• 2.3.12 工字钢悬挑梁锚固段与楼板连接的计算45
• 2.3.13 工字钢悬挑梁下建筑主体结构的局部承载能力计算45
• 2.4 本章小结45-46
• 第3章 工字钢悬挑钢管外脚手架设计验算46-58
• 3.1 工程概况46
• 3.2 工字钢悬挑钢管外脚手架方案的选择46
• 3.3 常规部位悬挑架受力计算46-55
• 3.3.1 设计验算依据规范46
• 3.3.2 计算参数46-47
• 3.3.3 搭设高度 18m纵向水平杆的计算47-48
• 3.3.4 搭设高度 18m横向水平杆的计算48-50
• 3.3.5 直角扣件抗滑承载力的计算50
• 3.3.6 悬挑架荷载标准值50-51
• 3.3.7 立杆稳定性计算51-52
• 3.3.8 连墙件的计算52-53
• 3.3.9 工字钢悬挑梁的内力、挠度变形和整体稳定性计算53-55
• 3.3.10 悬挑梁锚固段与楼板连接处的计算55
• 3.4 转角处悬挑梁受力计算55-57
• 3.4.1 纵向工字钢次梁的计算55-56
• 3.4.2 悬挑工字钢主梁的计算56-57
• 3.4.3 锚固段与楼板连接的计算57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 工字钢悬挑钢管外脚手架有限元分析58-67
• 4.1 SAP2000有限元分析软件介绍58
• 4.2 工字钢悬挑钢管外脚手架实体模型58-60
• 4.2.1 工字钢悬挑钢管外脚手架实体模型的简化处理58-59
• 4.2.2 不考虑钢丝绳卸载作用的模型建立59-60
• 4.3 不考虑钢丝绳卸载时悬挑架不同紧固力矩有限元模型分析结果60-62
• 4.4 考虑钢丝绳卸载作用的有限元分析结果62-65
• 4.5 《规范》验算与有限元分析工字钢悬挑梁挠度对比分析65-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第5章 结论与展望67-68
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 作者简介及读研期间参与的科研工作72

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本文编号：984077