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钢框建筑模板体系的力学分析及优化设计

王小涛  
【摘要】: 钢框木胶合板建筑模板是一种新型的建筑模板,它是当前工业发达国家建筑工程中应用最广泛的模板形式之一,使用面占60%以上。模板的结构主要由两个部分组成,一部分为框架结构,它是由冷弯型边框或者热轧钢框焊接而成,另一部分为木胶合板,框架结构与木胶合板之间采用螺栓或铆钉连接。施工过程中,辅以相应的附件,如夹具和加强背楞,来加强其力学性能。 传统的该类型建筑模板设计是根据经验公式,将模板的背楞和边框简化为连续梁,面板简化为单向板或双向板来进行设计验算,并没有将结构作为一个整体来考虑,安全系数过大,模板材料的利用率不高。 本文通过分析该类型建筑模板的结构,应用有限元理论,运用ANYS将该模板简化为梁板结构,进行建模、划分网格、按照实际工况加载,进行静力求解。为了进一步了解该类型模板的力学性能,将穿墙螺栓的位置以及边框和背楞的截面尺寸作为参数,对整个模板进行参数化优化,寻求各个参数与模板力学性能的联系。模板的优化从三个方面入手:一是固定框架结构的节点位置,优化框架的截面形状;二是固定框架结构的截面形状,优化框架的节点位置;三是优化模板背楞的数目,合理设计模板,提高模板的力学性能。根据优化结果,加工一该类型的模板,根据实验室的条件,将载荷简化,利用液压加载器对模板进行集中力加载,采集试验数据,与同等载荷下的仿真数据进行比较,验证了仿真结果的正确性,证明运用该仿真方法来进行模板设计是一种行之有效的方式,论文对模板新产品的研发及工程应用做了有益探索。


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