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门式钢管脚手架稳定承载能力研究

作　者: 刘希月
导　师: 杨建军
学　校: 中南大学
专　业: 结构工程
关键词: 门式钢管脚手架钢框架半刚性稳定承载力
分类号: TU731.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 200次
引　用: 5次
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内容摘要

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ANSYS10.0进行数值模拟计算。具体研究内容如下：1.通过试验现象、荷载—应变曲线、荷载—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。2.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。3.应用有限元分析软件ANSYS 10.0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。4.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。5.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》JGJ128-2000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。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 选题背景及意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 国外相关研究情况  11-12
    1.2.2 国内相关研究情况  12-14
  1.3 现存的主要问题  14-15
  1.4 本文的研究内容及研究方法  15-20
    1.4.1 门式钢管脚手架构配件及术语  16-18
    1.4.2 研究内容及方法  18-20
第二章门式钢管脚手架受力性能的试验研究  20-33
  2.1 试验设计  20-22
    2.1.1 试验方案  20
    2.1.2 加载方案  20-21
    2.1.3 加荷装置  21-22
    2.1.4 量测装置  22
  2.2 试验结果  22-32
    2.2.1 试验现象  22-26
    2.2.2 极限承载力  26
    2.2.3 失稳模式  26-27
    2.2.4 杆件应变  27-31
    2.2.5 立杆截面参数  31-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章门式钢管脚手架稳定承载力的理论分析  33-53
  3.1 轴心受压构件及框架的稳定理论分析  33-38
    3.1.1 轴压构件的稳定分析原理  33-36
    3.1.2 压杆计算长度系数  36
    3.1.3 框架的稳定分析  36-37
    3.1.4 分枝点失稳临界荷载计算方法  37-38
  3.2 计算框架稳定的转角位移法  38-39
  3.3 门式钢管脚手架结构的稳定计算  39-51
    3.3.1 门式钢管脚手架结构的计算模型  39-40
    3.3.2 门式钢管脚手架体系中的纵向框架的稳定计算  40-47
    3.3.3 门式钢管脚手架体系中的横向框架的稳定计算  47-51
  3.4 本章小结  51-53
第四章门式钢管脚手架稳定承载力的有限元分析  53-71
  4.1 有限元分析的概念  53-54
  4.2 半刚性节点性能分析  54-56
    4.2.1 半刚性节点的引入  54-55
    4.2.2 门式钢管脚手架半刚性节点连接特性的模拟  55-56
  4.3 杆系结构的有限元分析  56-61
    4.3.1 用有限单元法计算压杆分枝点失稳  56-59
    4.3.2 特征值屈曲分析基础  59-60
    4.3.3 半刚性有限元刚度矩阵推导  60-61
    4.3.4 非线性分析基础  61
  4.4 用ANSYS软件进行门式钢管脚手架的稳定性分析  61-62
    4.4.1 ANSYS有限元分析软件简介  61-62
    4.4.2 用ANSYS软件对门式钢管脚手架进行稳定承载力分析的步骤  62
  4.5 有限元模型的建立  62-67
    4.5.1 门式钢管脚手架的计算模型  62-64
    4.5.2 材料本构关系  64
    4.5.3 单元的选取  64-67
    4.5.4 构件的几何缺陷  67
  4.6 计算结果  67-68
  4.7 计算结果分析  68-69
    4.7.1 极限承载力  68
    4.7.2 失稳模式及荷载-位移曲线  68-69
  4.8 有限元分析结果与理论分析、试验研究结果的比较  69-70
    4.8.1 极限承载力  69
    4.8.2 失稳模式  69-70
  4.9 本章小结  70-71
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  71-86
  5.1 门式钢管脚手架承载力的影响因素分析  71-75
    5.1.1 节点连接刚度的影响  71-72
    5.1.2 水平加固杆的影响  72-73
    5.1.3 扫地杆、封口杆的影响  73-74
    5.1.4 连墙件的影响  74-75
    5.1.5 交叉支撑的影响  75
  5.2 门式钢管脚手架的主要计算方法  75-82
    5.2.1 规范规定的对脚手架稳定性计算的极限状态设计法  75-78
    5.2.2 门式钢管脚手架稳定计算的其他方法  78
    5.2.3 对规范计算方法的修正  78-81
    5.2.4 脚手架搭设高度的计算  81-82
  5.3 算例  82-85
    5.3.1 门式钢管脚手架的稳定性验算  82-84
    5.3.2 门式钢管脚手架的搭设高度计算  84-85
  5.4 本章小结  85-86
第六章结论与展望  86-88
  6.1 本文结论  86-87
  6.2 展望  87-88
参考文献  88-92
致谢  92-93
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