高宽比较大的扣件式钢管脚手架整体稳定性研究及应用

分析了高宽比较大的扣件式钢管脚手架的受力特点,用弹簧单元替代直角扣件这种特殊的半刚性连接方式,引入弹簧单元的伸缩系数及转动刚度,建立了线弹性格构式柱计算模型,利用半刚性连接的钢框架模型计算单位水平力作用下层间相对位移,推导出该模型的失稳屈曲荷载计算公式.对高宽比等于27.3的扣件式钢管脚手架,采用MIDAS GEN有限元软件建立模型进行数值分析,获取失稳屈曲荷载值,并对比简化计算结果,可知公式的计算精度能满足工程设计及校核的需要.     

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

在考虑直角扣件半刚性以及材料、几何非线性等因素的情况下,对两个扣件式钢管满堂支撑体系模型(无剪刀撑S1模型、有剪刀撑S2模型)进行非线性屈曲分析,得到体系竖向荷载-位移曲线,确定了体系极限承载力.采用半刚性钢框架稳定理论,对无剪刀撑S1模型承载力进行计算.将所得结果与数值结果对比,验证了半刚性钢框架稳定理论在计算体系承载力的可行性.对直角扣件的转动性能进行试验,得到弯矩-转角曲线.采用ANSYS中的COMBIN39弹簧单元对直角扣件的转动进行模拟.     

偏心荷载作用下扣件式钢管满堂支承体系承载性能研究

如何准确地对扣件式钢管满堂支承体系的稳定承载力进行计算是亟待解决的一个技术难题.现有的各种满堂支承体系承载力计算方法中,均没有考虑由于扣件的偏心连接而导致水平杆与立杆不在同一平面内的情况以及满堂脚手架通过水平杆将上部荷载偏心传递给立杆的影响(以上两种偏心情况统称为偏心荷载).在分析满堂支承体系结构特点的基础上,提出了考虑偏心荷载作用下的满堂支承体系数值计算模型.通过对大量不同搭设参数下的满堂支承体系分别进行是否考虑偏心荷载影响的非线性有限元模型分析及2个满堂脚手架的原型试验,证实了偏心荷载这一因素对扣件式钢管满堂支承体系承载性能的影响.所提出的计算模型合理、安全,可为今后满堂支撑架及满堂脚手架的设计提供有价值的参考.     

概率极限状态设计法计算扣件式钢管脚手架整体稳定性的研究

根据扣件式钢管脚手架的破坏主要是由于脚手架整体失稳造成的这一论断,本文利用概率极限状态设计法从立杆计算入手,分析了扣件式钢管脚手架整体稳定的计算方法,并证明了概率极限状态设计法可以进一步简化脚手架计算程序的优点。     

风载作用下扣件式钢管脚手架大横杆受力分析

目的分析风荷载作用下,在建筑物不同高度处脚手架大横杆的风载作用效应,研究大横杆受力变化规律,为超高层建筑施工扣件式脚手架安全合理设计提供依据,为《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2011)的补充修订提供参考.方法考虑风振影响下的脚手架风荷载计算,利用有限元分析软件ANSYS对整个架体进行风载作用下受力计算,节点采用接近实际的半刚性连接计算模型.分析对比建筑施工过程中脚手架在不同高度处大横杆的受力特点.结果从有限元的计算结果得到了各连接点处大横杆的应力分布云图,并分析得出大横杆的内力的变化规律.随着脚手架所处建筑物位置的增高,高度由50 m到500 m时,各处大横杆应力值的逐渐增大.结论节点上带有连墙件大横杆的应力明显要比在同一高度处节点不带有连墙件大横杆的应力值大,并给出大横杆随其所处高度变化的内力变化曲线规律.     

钢管扣件式满堂脚手架承载性能试验探讨

以某大型住宅楼项目为依托构建起钢管扣件式满堂脚手架承载性能试验模型,并分九种工况进行满堂脚手架承载性能及主要影响因素的分析.结果表明,钢管扣件式满堂脚手架承载性能主要受扣件自身完整性、满堂脚手架架体顶端荷载的均布状况及施加方式、架体顶端建筑材料和设备堆放的均匀性、剪刀撑状况等因素的影响,应从上述因素着手,消除脚手架架体...     

带转动弹簧的杆单元平面钢结构弹塑性时程分析

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元,提出了一种新的平面杆系钢结构动力弹塑性时程分析计算模型.根据梁柱半刚性连接的力学模型,提出了该类型连接在地震荷载作用下的恢复力模型.采用虚功原理,通过对单元转角 - 位移方程的修正,推导了这种计算模型的单元质量矩阵和刚度矩阵.采用Wilson - 数值积分算法,进行了结构弹塑性时程分析计算,并编制了相应的分析计算程序.用此程序分析了连接的半刚性在罕遇地震作用下对钢框架结构动力性能的影响,并与有限元结果进行了比较.算例结果表明:连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大,设计中应该考虑连接的半刚性影响.     

半刚性连接空间钢框架结构的二阶非弹性分析

将有限单元法与梁柱法相结合，建立了半刚性连接的空间钢框架结构的二阶弹塑性分析方法。该法综合考虑了几何、材料和半刚性连接效应。基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数建立的严格三维梁柱单元刚度方程，包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展，利用梁单元两端抗转弹簧来模拟半刚性连接效应。使用包括几何、材料和连接非线性的数值算例来检验文中方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明，利用该程序，每个构件只需一个单元即可准确预测三维结构的极限荷载与失稳模态，可提高结构非线性空间性能的分析效率。该程序可用于三维结构的多重非线性全过程分析，为建立高层钢结构的高等分析方法奠定了基础。     

超高层建筑施工脚手架风载作用下立杆最大弯矩分析

目的研究风荷载作用下不同施工高度处脚手架立杆的最大弯矩值及其变化规律,为高层及超高层建筑施工脚手架的施工设计提供数据支持.方法依据风荷载作用计算公式,考虑超高层建筑施工脚手架的风振影响来计算风载标准值.对扣件节点采用半刚性连接的计算方法,利用有限元分析软件ANSYS对整个架体进行受力分析.结果随着脚手架所处高度的增加,立杆最大弯矩值变化曲线大致分三个阶段:直线上升段、曲线发展段、水平持续段.脚手架立杆最大弯矩出现在迎风面立杆的有连墙件节点处.结论按照现行规范中风载作用下立杆弯矩计算式得到的弯矩值明显小于模拟分析得到的弯矩值.当脚手架施工高度大于450 m时,建议按450 m高度时立杆最大弯矩取值,可简化计算.     

浅谈建筑施工扣件式钢管脚手架连墙件的设置

本文阐述了建筑施工扣件式钢管脚手架连墙件的作用、型式、设置和构造要求,探讨如何加强建筑施工扣件式钢管脚手架连墙件设置工作,以保证建筑施工扣件式钢管脚手架的安全。     

超高层建筑施工脚手架连墙件风载作用分析

目的研究风荷载对扣件式钢管脚手架连墙件的影响参数和计算方法,为超高层建筑施工脚手架连墙件合理设计提供参考.方法按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)的规定,结合工程实例,对超高层建筑施工脚手架风压标准值,风压随建筑物高度变化系数,风振系数等进行计算分析,选取合理的计算参数.结果得出实用、合理的风载作用体型系数计算中的挡风系数计算方法及实用的高度变化系数,给出风振系数的算法及单个连墙件水平风压标准值.结论超高层建筑施工脚手架连墙件合理设计的风振作用应根据施工情况具体分析,在依据《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)基础上增加风振系数.     

扣件式钢管脚手架三维整体静力分析

扣件式钢管脚手架是目前国内建筑施工中使用最广的脚手架形式.用ANSYS模拟满堂脚手架在施工过程中脚手架搭设工况,模拟合适的参数,进而分析满堂脚手架搭设体系的性能、得到了满堂脚手架中扣件式钢管脚手架稳定承载力.     

轴压作用下薄壁方钢管局部屈曲失稳的有限元分析

通过有限元模拟分析了轴压作用下薄壁方钢管的局部屈曲失稳形式．通过对一系列不同高宽比的方钢管模型的屈曲模态分析,研究了薄壁方钢管在轴压作用下发生局部屈曲失稳的规律．通过有限元模型分析,发现在轴向压力作用下,方钢管发生局部失稳破坏时,其临界荷载的大小主要受方钢管的宽厚比影响,而其高宽比对临界荷载的影响可以忽略不计．轴压作用下方钢管发生屈曲破坏时的屈曲系数非常接近于4,与四边简支的薄板在轴压作用下失稳的屈曲系数相同．这一结论对于薄壁方钢管在轴压作用下的屈曲分析具有参考价值．     

立杆间距对满堂扣件式钢管脚手架承载力的影响

合适的立杆间距对满堂扣件式钢管脚手架的稳定性有着非常重要的作用。研究的主要目的就是为了确定脚手架在其他条件不变的情况下,立杆间距的不同对脚手架承载力有何影响。利用理论计算和ANSYS有限元软件模拟分析5×5跨的架体模型,研究立杆间距在0.6m~1.6m范围内变化时脚手架的稳定性。由分析知:当脚手架的立杆间距在1.2m~1.6m之间时,扣件式钢管脚手架的整体稳定性最好,结论可供实际工程参考。     

半刚性端板连接多层钢框架的Push-over分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,对结构的静力分析、抗震性能等各方面的设计计算的影响很大.本文采用有限元分析方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Sap2000对一个半刚性端板连接的多层钢框架建立有限元模型并进行了模态分析、反应谱分析和Push-over(静力弹塑性)分析.结果表明,采用了半刚性端板连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构在多遇和罕遇地震作用下结构的抗震性能明显变化.     

双向扣件式钢管模板支撑体系稳定性研究

以某地铁工程为例,对双向扣件式钢管模板支撑体系进行荷载计算及设计,并建立三维数值模型进行构件内力分析,在此基础上,选取内力较大杆件进行强度及稳定性验算,并选取典型部位进行内力监测.结果表明:扣件式钢管模板支撑体系可以可靠地承受双向荷载,施工中应控制好施工速度及顺序;计算分析过程中,可在支撑体系节点上施加假想水平力来模拟支撑体系中初始缺陷对其稳定承载力的影响,得到的计算结果与实测值接近.研究结果可为类似工程提供参考.     

节点刚度对管桁架拱稳定性的影响

为研究节点刚度对管桁架拱稳定性的影响,在节点弹簧单元和壳单元滞回性能一致性得到验证的基础上,采用往复荷载下的变刚度弹簧模型代替壳单元考虑节点的半刚性。弹簧模型的节点刚度方程由节点域壳单元模型在往复荷载加载作用下的骨架曲线确定。以矢跨比为0.29,跨度为50m的管桁架拱为算例,采用材料与几何非线性有限元法对节点域弹簧模型和普通模型进行稳定性分析。结果表明：“静力失稳模态”为空间管桁架拱的最不利初始缺陷形式;节点刚度对管桁架拱的承载力影响程度与考虑初始缺陷的大小、分布形式和荷载作用范围有关。     

扣件式钢管脚手架在模板支撑体系中的应用

目前在建筑工程结构施工中,扣件式钢管脚手架模板支撑体系已在建筑工程中得到广泛应用,但由于施工单位缺乏足够的技术和管理规范,在现场施工中时常出现支撑体系失稳现象,而导致严重安全隐患,甚至发生重大安全事故.所以如何合理掌握建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范,做到构架设计的安全、经济、合理,是建筑行业的一个新课题.     

钢结构用的大直径圆钢管非线性稳定分析

为确定大直径中空夹层砼柱中内钢管的稳定性能和临界荷载,对5 m长的圆钢管开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对圆钢管进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了圆钢管结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了圆钢管抗失稳的四点措施。     

桥梁满堂脚手架在偏心荷载作用下的承载性能研究

满堂脚手架在桥梁施工中已被广泛应用,但由于对此结构体系各构造因素及荷载作用形式与承载性能之间的关系尚缺乏详细了解,导致近些年桥梁满堂脚手架倒塌事故频发.现有各种满堂脚手架承载力计算方法中,没有考虑满堂脚手架中上部荷载通过顶层水平杆"偏心传递"给立杆、扣件的"偏心连接"而导致的立杆与横杆不在同一平面内的影响以及架体顶部在受到偏心施加的局部堆积荷载不利情况下承载能力的降低(以上3种偏心作用可以统称为偏心荷载).针对上述情况,在分析桥梁满堂脚手架结构体系特点的基础上,进行了5组原型试验,提出了考虑偏心荷载作用下的桥梁满堂脚手架数值计算模型,并对其进行了参数化分析,找出了偏心荷载对不同搭设参数桥梁满堂脚手架承载性能的影响规律.结果表明,偏心荷载将对满堂脚手架的承载性能产生不利影响,较大的偏心局部堆积荷载容易造成桥梁满堂脚手架局部杆件失稳,进而引起架体整体倒塌.