新型插盘式脚手架力学性能研究

摘要

随着建筑形式的多样化，超高、大跨度结构不断涌现，对施工中采用的脚手架体系提出了更高的要求。为研究一种新型插盘式脚手架的力学性能，对三跨两步脚手架体系进行足尺试验研究，得到其极限承载力、破坏模式及荷载——位移曲线。采用通用有限元分析软件SAP2000和ANSYS10.0对试验中的脚手架体系建立三维杆系计算模型，考虑材料的弹塑性及结构的几何非线性，进行非线性极限承载力分析；并分别引入转动弹簧和轴向弹簧单元模拟梁柱节点半刚性以及支撑与节点的连接刚度，通过改变弹簧单元的刚度对整个结构进行参数分析，得到与试验结果较吻合的数值分析模型。试验和数值分析结果对比研究表明：支撑连接刚度对结构的极限承载力和侧向刚度影响显著，但梁柱节点的半刚性对其影响不大，为计算简便，梁柱节点可按铰接处理。 综合考虑试验研究和有限元参数分析的结果，对脚手架的节点连接形式进行改进设计，以SolidWorks软件作为建模平台，实现构件实体建模和结构的拼装搭设。 对改进后的脚手架进行足尺试验研究，验证其装卸速度和可重复使用的能力，试验中结构的破坏模式为支撑连接销破坏，导致支撑弹出，退出工作。采用前述方法，对试验中的脚手架结构进行参数分析，得到不同弹簧刚度下结构的荷载——位移曲线，并与试验结果比较确定各弹簧单元的刚度参数，进而确定结构的数值模型。计算已确定数值模型中杆件的轴力，并与试验数据比较，验证模型的准确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.2国内外脚手架技术的发展和应用

1.2.1扣件式钢管脚手架

1.2.2门式脚手架

1.2.3碗扣型脚手架

1.2.4插盘式脚手架

1.3现有脚手架体系在设计、计算与应用中存在的问题

1.4本文研究的脚手架形式

1.5本文主要研究工作

第2章新型插盘式脚手架足尺试验研究

2.1引言

2.2试验研究

2.2.1试验目的

2.2.2试件安装及构件尺寸

2.2.3试验装置

2.2.4测点布置

2.2.5试验结果

2.3新型插盘式脚手架与传统扣件式脚手架承载力比较

2.4本章小结

第3章参数分析与数值模型研究

3.1引言

3.1.1钢结构稳定概论

3.1.2本文采用的分析方法

3.2初步分析

3.3有限元模型改进

3.4参数分析

3.4.1梁柱节点转动弹簧参数分析

3.4.2支撑的轴向弹簧参数分析

3.5本章小结

第4章节点改进设计

4.1梁与连接盘连接

4.2柱与连接盘连接

4.3竖向支撑连接

4.4设计建模软件简介

4.5本章小结

第5章改进后插盘式脚手架力学性能研究

5.1试验研究

5.1.1设计荷载下脚手架的试验研究

5.1.2脚手架破坏试验

5.2有限元参数分析

5.2.1梁柱节点转角弹簧参数分析

5.2.2支撑的轴向弹簧参数分析

5.3本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果