绑扎式钢管脚手架结构性能研究

论文摘要

近年来随着建筑业的迅猛发展,我国的建筑施工技术水平也在不断提高。脚手架是建筑施工的重要工具,各种新型脚手架在建筑施工中得到了越来越多的应用,新技术,新工艺不断涌现。绑扎式钢管脚手架是一种新型脚手架结构,是在我国传统的竹脚手架基础上演化而成。通过以轻质钢管替代竹材,以特制化纤绑扎带替代竹篾,将立杆和水平杆通过绑扎形成节点,构成脚手架结构,具有自重轻、搭设和拆除方便、使用灵活等特点。绑扎式钢管脚手架结构吸收了传统竹脚手架绑扎工艺方便快捷的优点,同时摒弃了竹材的材料缺点,采用轻质钢管作为结构构件,使结构承载力显著提高,是传承和创新的结合。但此时其结构受力特点也会发生变化,需要进行研究来确定其结构性能。根据绑扎式钢管脚手架的结构特点,本文采用实验研究和理论分析相结合的方法对其进行研究。实验方面分别进行脚手架构件和绑扎带材料力学性能试验、绑扎式节点转动刚度试验、绑扎式节点抗滑移性能试验、脚手架整架承载力试验;理论分析方面采用大型通用有限元软件Ansys进行数值模拟计算。本文的研究内容为:1.对脚手架立杆、水平杆和绑扎带的材料力学性能进行研究。2.对脚手架的半刚性节点进行受力性能研究。3.通过整架试验的试验现象、荷载-应力曲线、荷载-位移曲线和结构破坏形式等试验结果确定脚手架结构的失稳模式和极限承载力。4.采用大型通用有限元软件Ansys对脚手架整架进行数值模拟计算,分析脚手架结构的极限承载力和破坏形式,将Ansys理论分析结果与实验结果进行对比,相互验证。5.通过实验研究和理论分析结果的对比,分析脚手架节点转动刚度、交叉支撑、连墙件、结构布置形式等因素对脚手架结构受力性能的影响。6.根据实验研究和理论分析结果,推荐绑扎式钢管脚手架简单实用的设计计算方法。7.提出改进意见和需要继续深入研究的课题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 绑扎式钢管脚手架的特点
• 1.3 绑扎式钢管脚手架的发展现状
• 1.4 课题主要研究内容
• 第2章 绑扎式钢管脚手架实验研究
• 2.1 实验方法
• 2.2 实验目的和内容
• 2.3 实验设计
• 2.3.1 脚手架杆件和绑扎带的材料力学性能试验
• 2.3.2 绑扎式节点转动刚度试验
• 2.3.3 绑扎式节点抗滑移性能试验
• 2.3.4 绑扎式钢管脚手架整架承载力试验
• 2.4 实验结果
• 2.4.1 脚手架杆件和绑扎带的材料力学性能试验
• 2.4.2 绑扎式节点的转动刚度试验
• 2.4.3 绑扎式节点的抗滑移性能试验
• 2.4.4 绑扎式钢管脚手架整架承载力试验
• 2.5 本章小结
• 第3章 绑扎式钢管脚手架理论分析及其影响因素分析
• 3.1 绑扎式钢管脚手架有限元分析
• 3.1.1 脚手架计算模型
• 3.1.2 脚手架材料参数
• 3.1.3 单元的选取
• 3.1.4 半刚性节点
• 3.1.5 构件的几何初始缺陷
• 3.1.6 脚手架稳定承载力分析步骤
• 3.2 有限元分析结果
• 3.2.1 失稳模式
• 3.2.2 极限承载力
• 3.2.3 荷载-位移曲线
• 3.3 有限元分析结果与实验结果的比较
• 3.3.1 失稳模式
• 3.3.2 极限承载力
• 3.3.3 荷载-位移曲线
• 3.4 影响脚手架承载力的各种因素
• 3.4.1 节点的转动刚度的影响
• 3.4.2 交叉支撑的设置的影响
• 3.4.3 连墙件的影响
• 3.4.4 脚手架排距变化的影响
• 3.4.5 脚手架的跨距的影响
• 3.4.6 脚手架步距的影响
• 3.4.7 脚手架立杆的初弯曲的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 绑扎式钢管脚手架设计计算方法推荐
• 4.1 设计计算方法
• 4.1.1 建立计算模型
• 4.1.2 脚手架的设计方法
• 4.1.3 抗力调整系数? R
• 4.1.4 计算长度系数k '
• 4.1.5 脚手架的稳定承载力计算
• 4.1.6 脚手架的搭设高度
• 4.2 算例
• 4.2.1 绑扎式钢管脚手架的稳定验算
• 4.2.2 绑扎式钢管脚手架搭设高度的计算
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢