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1、门式钢管脚手架稳定承载能力的研究 一一?密级分类号编号午匆大?学硕士学位论文论文题目盘型滥堑垒逖丝垄塑窒学矛卜、专业 幽墨堡研究生姓名 型查屋导师姓名及专:蟛吏椭堑整 整撞年月、譬支原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名:日期:盟年月立日到盏囵学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保
2、留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库,并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名: 作者签名:麴盘因导师签名 趟丝塑导师签名 日期:坐年月竺日摘要门式钢管脚手架因其安装标准化,装拆简单,承载能力高,使用安全可靠等优点得到越来越广泛的应用。但一些企业为了经济效益自主开发新产品或仿制国外新形式,这些新产品往往没有经过科学研究和论证,安全性难以保证,给建筑施工带来了一定的安全隐患,不利于门式钢管脚手架的推广应
3、用。根据门式钢管脚手架的结构特点,本文采用试验研究和理论分析相结合的方法对门式钢管脚手架结构进行研究。试验方面,采用三跨六步整架试验的方法进行研究。理论分析方面,对门式钢管脚手架进行半刚性框架稳定分析,并采用有限元分析软件.进行数值模拟计算。具体研究内容如下:.通过试验现象、荷载一应变曲线、荷载一位移曲线等试验结果分析脚手架结构的稳定承载力和破坏特征,分析交叉支撑、连墙件和脚手板对脚手架结构受力性能的影响。.应用钢框架稳定分析理论,结合门式钢管脚手架结构自身特点,引入半刚性节点,对半刚性钢框架进行稳定分析。.应用有限元分析软件 .对三组脚手架试验方案进行数值模拟计算,包括对脚手架进行特征值屈曲
4、分析,预测出屈曲荷载的上限,了解脚手架的屈曲形状;考虑构件的初始缺陷以及结构的几何非线性对脚手架进行极限承载力分析;将理论分析结果与试验结果进行对比,相互验证。.分析门式钢管脚手架稳定承载力的影响因素,主要包括分析不同节点连接刚度下极限承载力的变化规律,水平加固杆、扫地杆、封口杆、连墙件及交叉支撑的设置对脚手架稳定性的影响。.根据试验研究和理论分析的结果,对建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范?中脚手架的稳定性计算公式进行改进,推导出门式钢管脚手架稳定性的实用计算公式。关键词 门式钢管脚手架,钢框架,半刚性,稳定承载力,. ., , ., ., ?. ,?. .:. ?, .,? ?. ,? .
5、 .,;. ., , ., 儿?.,?,目录摘要.】:【目录?.第一章绪论?.选题背景及意义.国内外研究现状.国外相关研究情况?.国内相关研究情况?.现存的主要问题.本文的研究内容及研究方法.门式钢管脚手架构配件及术语.研究内容及方法一.第二章门式钢管脚手架受力性能的试验研究?.试验设计.试验方案?:.加载方案.加荷装置.量测装置.试验结果.试验现象.极限承载力?.失稳模式.杆件应变.立杆截面参数.本章小结第三章门式钢管脚手架稳定承载力的理论分析.轴心受压构件及框架的稳定理论分析.轴压构件的稳定分析原理?.压杆计算长度系数.框架的稳定分析?.分枝点失稳临界荷载计算方法.计算框架稳定的转角位移法
6、?.?.门式钢管脚手架结构的稳定计算?.门式钢管脚手架结构的计算模型?.门式钢管脚手架体系中的纵向框架的稳定计算?.门式钢管脚手架体系中的横向框架的稳定计算?.本章小结第四章门式钢管脚手架稳定承载力的有限元分析?.有限元分析的概念?.半刚性节点性能分析?.半刚性节点的引入.门式钢管脚手架半刚性节点连接特性的模拟.杆系结构的有限元分析?.用有限单元法计算压杆分枝点失稳?.特征值屈曲分析基础?.半刚性有限元刚度矩阵推导.非线性分析基础?.用软件进行门式钢管脚手架的稳定性分析?.有限元分析软件简介?.用软件对门式钢管脚手架进行稳定承载力分析的步骤.有限元模型的建立?.门式钢管脚手架的计算模型?.材料
7、本构关系.单元的选取?.构件的几何缺陷?.计算结果.计算结果分析.极限承载力?.失稳模式及荷载一位移曲线?.有限元分析结果与理论分析、试验研究结果的比较.极限承载力?.失稳模式.本章小结第五章门式钢管脚手架承载力的影响因素分析及计算方法?.式钢管脚手架承载力的影响因素分析?.节点连接刚度的影响:?.水平加固杆的影响.扫地杆、封口杆的影响?.连墙件的影响.交叉支撑的影响?.门式钢管脚手架的主要计算方法?.规范规定的对脚手架稳定性计算的极限状态设计法.门式钢管脚手架稳定计算的其他方法?.对规范计算方法的修下?.脚手架搭设高度的计算?.算例.门式钢管脚手架的稳定性验算.门式钢管脚手架的搭设高度计算?
8、.本章小结第六章结论与展望?.本文结论.展望.参考文献.致谢?.攻读学位期间发表的学术论文目录?.中南大学硕十学位论文.选题背景及意义当前,作为国内支柱产逐年递升。工程建设规模越来越大、要求越来越高,施工技术也在不断开发和创新。脚手架工程是建筑施工的重要组成部分,我国建设部自年将“新型模板和脚手架应用技术”项目选定为建筑业重点推广应用项新技术之一】以来,新型脚手架的研究开发和推广应用工作取得了重大进展,新技术、新工艺不断涌现。脚手架包括扣件式钢管脚手架、门式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、竹木脚手架、桥式脚手架、塔式脚手架等余种脚手架形式【】,其中门式钢管脚手架是建筑用脚手架中应用最为广泛的新型
9、脚手架之一,由于主架呈“门字型,所以称为门式钢管脚手架。这种脚手架打破了单根杆件组合脚手架的模式,以单片式门架作为主要结构构件,是很大的创新。它不但能用作建筑施工的内外脚手架,又能用作模板支撑架和移动式脚手架等,具有较多功能【】。此种构件式钢管脚手架因安装标准化,装拆简单,承载能力高,使用安全可靠等优点,已越来越受到广大建筑施工企业的青睐。随着脚手架应用技术不断深入和发展,脚手架形式日新月异,增加了脚手架形式的可选择性,迎合了施工技术发展多变的需要,也创造了很好的经济效益。性能上的提高使脚手架可以担负高层建筑和高型模板支撑架的施工任务。但是,由于脚手架作为临时结构,设计施工时往往忽视其重要性,
10、且目前对新型脚手架的性能研究不够,在全国各地发生的因脚手架倒塌引起的伤亡事故不胜枚举。年代以来,一些地区多次发生脚手架、模板倒塌重大事故,给国家和人民生命财产造成很大损失【。如年全国建筑施工中发生的一次死亡人以上的重大死亡事故共起,死亡人,重伤人,其中脚手架、模板倒塌造成的死亡达人,重伤人,分别占%和%。年脚手架、模板倒塌事故仍屡有发生,在福建、广东、重庆、株洲、大连等地的施工工程中,连续发生由于支模架失稳,造成模板倒塌的重大事故,死亡人,重伤人。为了制止这类事故再度发生,建设部在年发布了“关于防止建筑施工模板倒塌事故的通知”,对如何防止脚手架、模板倒塌事故提出了要求,还特别强调今后如再造成模
11、板倒塌,特别是造成一次死亡人以上事故的,除追究直接责任者外,还应按照有关规定追究有关领导的责任,并对企业给予停止承包工程,降低资质等处罚。但“通知”发布后,还有一些施工企业没有高度重视,脚手架、模板倒塌事故几乎每年都有发生。如年月广东韶关巾.坪乳公路白桥坑特大型桥施工中,支模架发生过人弯曲变形,最终失稳倒塌,造成死亡人,受伤人的重大事故;年月云南永善跨度石拱桥工程,由于拱模支撑失稳,模板倒塌,造成死亡人,重伤人的重大事故;年月青海桥电某冷却塔施工中,支模架失稳全部倒塌,造成死亡人,重伤人,轻伤人的重大事故。又如年月南京电视台演播厅工程,也是由于支模架失稳,中南大学硕上学位论文 第一章绪论模板倒
12、塌,造成死亡人,受伤人;年月日,广州市番禺区化龙镇草堂村黄埔大桥工地发生脚手架垮塌事故,当天上午时许,工地内靠近南塔的第二座桥墩顶部的脚手架突然垮塌,名工人从多米高的桥墩顶部掉入珠江,同时掉下来的还有一块.米见方的钢制模板,当即将桥墩下的便桥砸断。人当场死亡,人受伤,人失踪;年月日,河南省郑州市富田太阳城二期家居广场中心工程,施工过程中采光井模板支撑系统突然垮塌,造成人死亡、人受伤。年月日,济南朝山街北段米脚手架倒塌砸中公交车,朝山街北段路东一座约五米高的脚手架突然歪倒,巨大的金属架将的人行道完全覆盖,恰好砸中一辆路过的公交车,事故造成一人受伤。年月日,昆明建新机场立交桥在浇筑过程中配套引桥支
13、架垮塌,造成人死亡,人重伤,人轻伤。年月日,贵州省黔南州福泉市发生一起脚手架倒塌事故,造成人死亡,人受伤,当天,安徽芜湖华强文化科技产业园配送中心建设工地在混凝土浇筑过程中发生脚手架倒塌事故,造成人死亡,一两起脚手架倒塌,致人死亡。因此,如何防止脚手架、支模架倒塌事故,是符地施食、商该高度币视的一个问题。图贵州福泉市利森水泥厂一处工地脚手架发生倒塌图卜济南朝山街北段米脚手架倒塌门式钢管脚手架是年代初由国外引进的一种多功能型脚手架,其受力性能好,充幂 钢材强度,承载能力高,施工中装拆容易、架设效率高,省工省时、安全可靠、经济适用,足一种具有良好推广价值和发展前景的脚手架【】。但此种脚手架在我国生
14、产和使用的】、并不太长。尽管我国标准编制组在广泛调查研究、认真总结实践经验、参考有关国酎:先进标准,并广泛征求意见的基础上,相继制定了门式钢管脚手架、建筑旋:门钢管脚手架安全技术规范. 等相关行业标准,然而,一些企业为了第一章绪论中南人学硕上学位论文经济效益自主开发新产品或仿制国外新形式,这些新产品主要部件的规格尺寸较不一致,脚手架所用钢管的截面尺寸也不尽相同,往往没有经过科学研究和论证,产品自身性能不明确,无统一的设计和生产标准。由于脚手架在几何尺寸、形状和杆件型号等的改变,性能将发生改变,其破坏形式可能不同于规范中的标准型门架,因此不再适用于中华人民共和国行业标准建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范.的有关规定,产品的安全性也难以保证,且市场上劣质不合格产品也时有出现】,给施工
