倾斜附着式升降脚手架静力稳定及防坠动力特性研究
发布时间：2021-01-26 18:37
附着式升降脚手架是一种目前广泛应用的高层和超高层建筑施工辅助平台,其相比传统落地脚手架,具有施工成本低、材料周转率高、安全可靠等显著优点。但较于其庞大的市场规模,相应的科学研究工作严重滞后,附着式升降脚手架的受力和稳定特性、特殊工况下的工作性能以及防坠系统的可靠性等方面鲜有相关研究,基于上述问题,本文主要采用数值模拟研究方法,依托某异形超高层建筑实际工程所用附着式升降脚手架,进行了架体静力和稳定验算、倾斜爬架的工作性能和架体突坠制动极端工况模拟等相关研究,主要得出以下结论:（1）本文依托工程所用爬架在常见工况和规定荷载组合作用下相关力学指标均处于正常范围内,说明该型爬架可满足实际施工需要。各工况和荷载组合作用下爬架应力最大值出现位置类似,脚手板应力最大值均出现于导轨桁架相连处,架体应力最大值均位于导轨三角桁架与导轨横杆相连处,在结构设计时可对上述部位进行增大截面尺寸、提高材料强度等相关补强措施,确保爬架安全可靠工作。（2）爬架提升工况下架体位移和应力较正常工作工况均较大,高空风荷载对爬架位移具有显著不利影响,爬架设计时可将提升工况下考虑高空风荷载作用作为最不利工作环境进行架体材料选型和...
【文章来源】： 周磊 山东大学
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１闻层建筑脚手架±丹塌事故??从近５年来的列举部分落地脚手架事故统计材料可看出，高层建筑应用落地??
积１５９５６３?ｍ２，地下部分建筑面积５４３５９?ｍ２，其中西塔楼共３４Ｆ，标准层高为４．２ｍ，??建筑总高度１６５．５ｍ，结构类型为框架－核心筒；东裙房６Ｆ，高度为４０．１ｍ，结构??类型为框架－剪力墙；地下车库２Ｆ，结构类型为框架结构。塔楼标准层建筑面积??逐层内收，７层面积为２８８２ｍ２，?３４层建筑面积为１８１１ｍ２，楼层边柱均为倾斜型??钢混凝土柱，每根柱切斜角度不同，建筑单边内收距离为１０２５ｍｍ，最大内收距??离为１２３８０ｍｍ，西立面为折线形内收变化，工程建筑效果图如图１－２。本工程所??用附着式升降脚手架从７层开始搭设，架体提升至主体结构封顶后进行高空拆除??（不进行下降作业），针对本工程建筑体型特点，爬架需进行内倾斜３°状态下正??常使用作和提升作业。??图１－２某异形超高层建筑效果图??１．５研究内容和创新点??１．５．１研究内容??本文的研究工作主要根据有限元数值分析展开，首先以某异形超高层建筑所??用附着式升降脚手架为工程背景，对附着式升降脚手架的架体构造、工作机理、??施工工艺进行详细介绍，作为有限元建模工作的基础，而后使用有限元软件对架??体静力和稳定特性、倾斜爬架的工作性能和架体突坠制动极端工况等方面进行数??值模拟研究，具体研究内容有：??１）系统介绍附着式升降脚手架的架体组成、工作机理和施工工艺，并以实??际工程用某型附着式升降脚手架为工程依托，进行了不同工况和荷载作用下的静??力特性分析，研究附着式升降脚手架的受力和变形规律。??２）针对当前爬架倾斜工作场景趋多的工程背景，利用有限元软件对不同倾??６??
?山东大学硕士学位论文???第二章附着式升降脚手架技术概况及静力有限元分析??２．１引言??附着式升降脚手架是从一定高度开始搭设形成封闭作业平台并通过附着装??置依附于工程结构外立面上，依靠自身的升降动力设备，随工程结构施工进程逐??层爬升，具有防倾覆、防坠落装置的一种施工辅助平台在主体结构施工中主??要起到安全防护、施工人员通道、施工材料堆载等作用，架体承受较大轴向力和??平面外高空风荷载。但架体组成多为薄壁钢构件，其拼接的框架体系较为纤弱，??为确保爬架安全可靠工作，需在工程应用前进行架体工作性能验算。一般工程中??爬架供方仅根据规范使用静力学公式对架体受载特性进行静力验算，此种计算方??式较为简单，不能考虑相邻杆件的相互作用，爬架系统杆件众多，结构复杂，常??规静力学公式计算无法准确得出结构的真实力学响应，为提高分析结果可信度，??本章节拟采用有限元软件模拟来进行附着式升降脚手架的静力学验算。??２．２附着式升降脚手架技术概况??２．２．１架体组成??附着式升降脚手架（图２－１）主要由架体系统、附着支撑系统、提升系统、??安全装置４部分组成。?＿＿＿??馨赢??图２－１附着式升降脚手架现场施工图??１）架体系统??架体系统（图２－２）由竖向主框架、水平承力桁架、架体构造、施工防护??体系等组成。竖向主框架与建筑物外立面平行，主要承受和传递竖向和水平荷??载。水平承力桁架（图２－３）主要承受架体竖向荷载，并将竖向荷载传递至竖??向主框架。架体构造包括立杆、纵横向水平杆、剪刀撑、简易楼梯等。施工防??护体系由脚手板、钢防护翻板、冲孔钢板防护网等构件组成。??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]拆除防坠装置 导致爬架坠落 违规交叉作业 造成事故扩大——江苏省扬州中航宝胜海洋工程电缆项目“3.21”附着式升降脚手架坠落较大事故分析[J]. 任广艳. 吉林劳动保护. 2019(09)
[2]泥石流冲击荷载下圆钢管的破坏机理分析[J]. 王秀丽,杜媛媛,冉永红,乔芬. 兰州理工大学学报. 2019(03)
[3]附着式整体升降脚手架的风荷载研究[J]. 潘为民,孔宁宁,李国华,李梦晗. 机械设计与制造. 2018(09)
[4]附着式升降脚手架不同步运动时结构的响应分析[J]. 王秀丽,胡隆德,冉永红,张虎跃. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]斜拉附着式脚手架受力性能的试验研究[J]. 朱耀冉,黄读礼. 工程与建设. 2018(03)
[6]初始几何缺陷对埋地管道屈曲临界载荷影响研究[J]. 康习锋,张宏,罗茜,刘啸奔. 中国安全生产科学技术. 2015(10)
[7]单层网壳结构稳定性分析方法研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,刘齐齐,张郁林. 工程力学. 2015(07)
[8]简析建筑施工附着式升降脚手架的防坠落装置[J]. 王峰,温雪兵,张淼. 中国建筑金属结构. 2015(06)
[9]单层网壳结构稳定分析中初始几何缺陷最大值的研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,张郁林,刘齐齐. 建筑结构学报. 2015(06)
[10]撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究[J]. 程小卫,李易,陆新征,闫维明. 工程力学. 2015(02)
博士论文
[1]建筑用圆钢管构件侧向冲击响应及失效机理[D]. 张荣.哈尔滨工业大学 2018
[2]冲击荷载下单层网壳结构动力响应分析与试验研究[D]. 马肖彤.兰州理工大学 2015
硕士论文
[1]智能化附着式升降脚手架施工过程中的静动力学分析[D]. 胡隆德.兰州理工大学 2018
[2]斜拉附着式脚手架受力性能研究[D]. 朱耀冉.合肥工业大学 2018
[3]单层网壳初始缺陷及凯威特葵花单层球壳结构的非线性稳定分析[D]. 刘齐齐.华南理工大学 2015
[4]水平荷载及缺陷对扣件式脚手架承载力的影响分析[D]. 李雨.长安大学 2015
[5]扣件式高大模板支架初始缺陷计算方法研究[D]. 姚旋.重庆大学 2014
[6]单层网壳结构抗冲击性能研究[D]. 王昊.兰州理工大学 2014
[7]实测缺陷对扣件式钢管脚手架结构性能的影响研究[D]. 郭建.长安大学 2012
[8]高层建筑外爬行脚手架稳定性研究[D]. 张继兴.郑州大学 2012
[9]单层球面网壳在冲击荷载下的动力响应与失效模式研究[D]. 谭双林.哈尔滨工业大学 2009
[10]复杂曲面单层网壳结构的非线性稳定性分析[D]. 周运朱.浙江大学 2008
本文编号：3001620
【文章来源】： 周磊 山东大学
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１闻层建筑脚手架±丹塌事故??从近５年来的列举部分落地脚手架事故统计材料可看出，高层建筑应用落地??
积１５９５６３?ｍ２，地下部分建筑面积５４３５９?ｍ２，其中西塔楼共３４Ｆ，标准层高为４．２ｍ，??建筑总高度１６５．５ｍ，结构类型为框架－核心筒；东裙房６Ｆ，高度为４０．１ｍ，结构??类型为框架－剪力墙；地下车库２Ｆ，结构类型为框架结构。塔楼标准层建筑面积??逐层内收，７层面积为２８８２ｍ２，?３４层建筑面积为１８１１ｍ２，楼层边柱均为倾斜型??钢混凝土柱，每根柱切斜角度不同，建筑单边内收距离为１０２５ｍｍ，最大内收距??离为１２３８０ｍｍ，西立面为折线形内收变化，工程建筑效果图如图１－２。本工程所??用附着式升降脚手架从７层开始搭设，架体提升至主体结构封顶后进行高空拆除??（不进行下降作业），针对本工程建筑体型特点，爬架需进行内倾斜３°状态下正??常使用作和提升作业。??图１－２某异形超高层建筑效果图??１．５研究内容和创新点??１．５．１研究内容??本文的研究工作主要根据有限元数值分析展开，首先以某异形超高层建筑所??用附着式升降脚手架为工程背景，对附着式升降脚手架的架体构造、工作机理、??施工工艺进行详细介绍，作为有限元建模工作的基础，而后使用有限元软件对架??体静力和稳定特性、倾斜爬架的工作性能和架体突坠制动极端工况等方面进行数??值模拟研究，具体研究内容有：??１）系统介绍附着式升降脚手架的架体组成、工作机理和施工工艺，并以实??际工程用某型附着式升降脚手架为工程依托，进行了不同工况和荷载作用下的静??力特性分析，研究附着式升降脚手架的受力和变形规律。??２）针对当前爬架倾斜工作场景趋多的工程背景，利用有限元软件对不同倾??６??
?山东大学硕士学位论文???第二章附着式升降脚手架技术概况及静力有限元分析??２．１引言??附着式升降脚手架是从一定高度开始搭设形成封闭作业平台并通过附着装??置依附于工程结构外立面上，依靠自身的升降动力设备，随工程结构施工进程逐??层爬升，具有防倾覆、防坠落装置的一种施工辅助平台在主体结构施工中主??要起到安全防护、施工人员通道、施工材料堆载等作用，架体承受较大轴向力和??平面外高空风荷载。但架体组成多为薄壁钢构件，其拼接的框架体系较为纤弱，??为确保爬架安全可靠工作，需在工程应用前进行架体工作性能验算。一般工程中??爬架供方仅根据规范使用静力学公式对架体受载特性进行静力验算，此种计算方??式较为简单，不能考虑相邻杆件的相互作用，爬架系统杆件众多，结构复杂，常??规静力学公式计算无法准确得出结构的真实力学响应，为提高分析结果可信度，??本章节拟采用有限元软件模拟来进行附着式升降脚手架的静力学验算。??２．２附着式升降脚手架技术概况??２．２．１架体组成??附着式升降脚手架（图２－１）主要由架体系统、附着支撑系统、提升系统、??安全装置４部分组成。?＿＿＿??馨赢??图２－１附着式升降脚手架现场施工图??１）架体系统??架体系统（图２－２）由竖向主框架、水平承力桁架、架体构造、施工防护??体系等组成。竖向主框架与建筑物外立面平行，主要承受和传递竖向和水平荷??载。水平承力桁架（图２－３）主要承受架体竖向荷载，并将竖向荷载传递至竖??向主框架。架体构造包括立杆、纵横向水平杆、剪刀撑、简易楼梯等。施工防??护体系由脚手板、钢防护翻板、冲孔钢板防护网等构件组成。??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]拆除防坠装置 导致爬架坠落 违规交叉作业 造成事故扩大——江苏省扬州中航宝胜海洋工程电缆项目“3.21”附着式升降脚手架坠落较大事故分析[J]. 任广艳. 吉林劳动保护. 2019(09)
[2]泥石流冲击荷载下圆钢管的破坏机理分析[J]. 王秀丽,杜媛媛,冉永红,乔芬. 兰州理工大学学报. 2019(03)
[3]附着式整体升降脚手架的风荷载研究[J]. 潘为民,孔宁宁,李国华,李梦晗. 机械设计与制造. 2018(09)
[4]附着式升降脚手架不同步运动时结构的响应分析[J]. 王秀丽,胡隆德,冉永红,张虎跃. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]斜拉附着式脚手架受力性能的试验研究[J]. 朱耀冉,黄读礼. 工程与建设. 2018(03)
[6]初始几何缺陷对埋地管道屈曲临界载荷影响研究[J]. 康习锋,张宏,罗茜,刘啸奔. 中国安全生产科学技术. 2015(10)
[7]单层网壳结构稳定性分析方法研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,刘齐齐,张郁林. 工程力学. 2015(07)
[8]简析建筑施工附着式升降脚手架的防坠落装置[J]. 王峰,温雪兵,张淼. 中国建筑金属结构. 2015(06)
[9]单层网壳结构稳定分析中初始几何缺陷最大值的研究[J]. 蔡健,贺盛,姜正荣,张郁林,刘齐齐. 建筑结构学报. 2015(06)
[10]撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究[J]. 程小卫,李易,陆新征,闫维明. 工程力学. 2015(02)
博士论文
[1]建筑用圆钢管构件侧向冲击响应及失效机理[D]. 张荣.哈尔滨工业大学 2018
[2]冲击荷载下单层网壳结构动力响应分析与试验研究[D]. 马肖彤.兰州理工大学 2015
硕士论文
[1]智能化附着式升降脚手架施工过程中的静动力学分析[D]. 胡隆德.兰州理工大学 2018
[2]斜拉附着式脚手架受力性能研究[D]. 朱耀冉.合肥工业大学 2018
[3]单层网壳初始缺陷及凯威特葵花单层球壳结构的非线性稳定分析[D]. 刘齐齐.华南理工大学 2015
[4]水平荷载及缺陷对扣件式脚手架承载力的影响分析[D]. 李雨.长安大学 2015
[5]扣件式高大模板支架初始缺陷计算方法研究[D]. 姚旋.重庆大学 2014
[6]单层网壳结构抗冲击性能研究[D]. 王昊.兰州理工大学 2014
[7]实测缺陷对扣件式钢管脚手架结构性能的影响研究[D]. 郭建.长安大学 2012
[8]高层建筑外爬行脚手架稳定性研究[D]. 张继兴.郑州大学 2012
[9]单层球面网壳在冲击荷载下的动力响应与失效模式研究[D]. 谭双林.哈尔滨工业大学 2009
[10]复杂曲面单层网壳结构的非线性稳定性分析[D]. 周运朱.浙江大学 2008
本文编号：3001620
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