高层建筑悬挑脚手架现场试验及数值模拟研究

发布时间：2017-07-15 19:21

  本文关键词：高层建筑悬挑脚手架现场试验及数值模拟研究

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【摘要】：建筑业的蓬勃发展催生了悬挑结构及异型结构呈现的井喷式发展,悬挑脚手架因其节省材料、搭设简便、具有良好的经济效益等方面的技术优势,逐渐成为我国建筑施工中的主要架体搭设形式。然而,目前对悬挑脚手架体系的研究并不完善,导致工人在设计施工时缺乏理论依据,且绝大多数的工人对该体系存在认识上的偏差,在施工设计时采取半经验半概率的方式,存在较大的安全隐患,进而频频发生脚手架事故。随着施工现场安全要求的提高,对杆件受力特性的试验研究、优化悬挑脚手架搭设方式对保障施工安全具有重要的现实意义。本文以悬挑脚手架结构为研究对象,以西安市“宝德·云谷国际”项目为背景,结合文献归纳总结、理论计算、现场调研、现场监测试验、有限元模拟分析,较为全面的对悬挑脚手架的工作性能进行了研究。主要研究内容及成果如下：1)整理了近年来我国发生的重大脚手架事故并通过文献查阅,对事故发生的主要原因进行了分析和总结,发现事故原因主要是不规范的脚手架的搭设、钢管构件的质量问题和现场施工安全管理问题。2)以“宝德·云谷国际”项目中悬挑脚手架搭设方案为例,运用规范中脚手架的计算方法,进行了悬挑脚手架搭设方案的理论分析计算,计算结果表明架体搭设方案满足规范要求。3)对西安市3个在建工地的钢管构件外径、管壁厚度和弯曲偏差进行了实测,对实测数据进行了统计分析,发现其分布规律符合正态分布,根据分析结果对规范规定的误差范围进行了优化,将(-R,R)细致划分为8个区域,进一步控制误差范围。4)通过现场监测试验,得出悬挑脚手架主要杆件的受力特性和规律,将试验结果和理论分析计算结果进行了对比,探讨了规范中杆件的计算,提出了更加符合实际情况的计算方法。同时提出考虑初始缺陷的立杆稳定性计算公式,并通过试验值和计算值对初始缺陷系数λ进行了确定。5)针对试验监测数据反映的结果,进行了剪刀撑布置方式的数值模拟,得出了剪刀撑的合理布置方式。本文基于“宝德·云谷国际”项目悬挑脚手架的搭设,理论联系实际。研究结果表明：根据理论要求搭设的架体在实际施工过程中存在一定差异,主要受力杆件的应力变化基本符合规范要求,剪刀撑的布置需要完善,具有重要的工程参考价值。
【关键词】：悬挑脚手架 理论计算 现场实测 现场监测试验 数值模拟
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU974;TU731.2
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-25
• 1.1 研究背景及意义10-14
• 1.2 悬挑脚手架概述14-18
• 1.2.1 悬挑脚手架的定义14
• 1.2.2 悬挑脚手架支撑结构的分类14-18
• 1.3 悬挑脚手架体系研究现状18-23
• 1.3.1 脚手架研究现状18-19
• 1.3.2 悬挑脚手架研究现状19-23
• 1.4 本文主要研究内容23
• 1.5 本文研究的技术路线23-25
• 2 悬挑脚手架的设计施工与实例计算25-43
• 2.1 悬挑脚手架的构造与施工25-30
• 2.1.1 悬挑脚手架的构配件25-28
• 2.1.2 悬挑脚手架的施工28-30
• 2.2 悬挑脚手架的计算理论30-33
• 2.2.1 压杆稳定和欧拉公式30-31
• 2.2.2 压杆端部约束及计算长度31-32
• 2.2.3 规范中脚手架的计算方法32-33
• 2.3 悬挑脚手架实例计算33-42
• 2.3.1 工程概况33
• 2.3.2 架体形式33
• 2.3.3 基本参数33-34
• 2.3.4 大横杆的计算34-35
• 2.3.5 小横杆的计算35-37
• 2.3.6 扣件抗滑力的计算37
• 2.3.7 脚手架立杆荷载的计算37-38
• 2.3.8 立杆稳定性的计算38-39
• 2.3.9 连墙件的计算39
• 2.3.10 悬挑梁的受力计算39-41
• 2.3.11 悬挑梁的整体稳定性计算41
• 2.3.12 锚固段与楼板连接的计算41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3 现场调研及试验设计43-58
• 3.1 现场实测及统计分析43-49
• 3.1.1 测量方法43-44
• 3.1.2 钢管外径实测数据44-45
• 3.1.3 管壁厚度实测数据45-46
• 3.1.4 弯曲偏差实测数据46-48
• 3.1.5 数据统计分析48-49
• 3.2 试验设计49-57
• 3.2.1 试验区域49-50
• 3.2.2 试验目的和意义50-51
• 3.2.3 试验仪器51-52
• 3.2.4 测区的选取52-53
• 3.2.5 应变片的布置53-54
• 3.2.6 应变片的粘贴54-56
• 3.2.7 监测过程中的注意事项56-57
• 3.3 本章小结57-58
• 4 试验监测成果及分析58-71
• 4.1 立杆监测成果及分析58-61
• 4.1.1 测区1立杆监测成果及分析58-59
• 4.1.2 测区2立杆监测成果及分析59-61
• 4.2 大横杆监测成果及分析61-62
• 4.2.1 测区1大横杆监测成果及分析61-62
• 4.2.2 测区2大横杆监测成果及分析62
• 4.3 小横杆监测成果及分析62-63
• 4.4 剪刀撑监测成果及分析63-64
• 4.5 各杆件最大应力对比分析64-66
• 4.6 试验值与计算值的比较66-67
• 4.6.1 立杆轴力值的反演及比较66
• 4.6.2 应力值的比较66-67
• 4.7 考虑初始缺陷的立杆稳定性计算公式67-69
• 4.8 对规范中杆件强度计算的探讨69
• 4.9 本章小结69-71
• 5 数值模拟分析71-78
• 5.1 基本假设71-72
• 5.2 基于剪刀撑布置方式的数值模拟72-77
• 5.2.1 单元选取及模型建立72
• 5.2.2 竖向剪刀撑模拟分析72-74
• 5.2.3 水平剪刀撑模拟分析74-76
• 5.2.4 模拟结果对比分析76-77
• 5.3 本章小结77-78
• 6 结论与展望78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文83-84
• 致谢84-86

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本文编号：545392