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工字钢悬挑钢管外脚手架受力机理和安全性分析研究

王璜  
【摘要】:工字钢悬挑钢管外脚手架是一种常用于高层建筑施工的外脚手架。相比传统的落地式脚手架,工字钢悬挑钢管外脚手架具有良好的安全性、易安拆性、便于底层回填土施工等优势。工字钢悬挑钢管外脚手架受力的合理性直接关系着架体和操作层上施工人员的安全,所以研究其受力机理是一项事关安全的重要课题。另外国家现行规范给出的悬挑架设计方法是基于平面桁架受力机理,而实际架体是个非刚结的空间钢架,与实际受力机理有所出入,同时不同直角扣件紧固力矩值和钢丝绳卸载作用对于工字钢悬挑钢管外脚手架挠度变形有着重要的影响,也是工字钢悬挑钢管外脚手架与安全紧密联系的课题之一。对受力机理和挠度变形两方面通过试验和数值模拟等分析方法展开研究,主要研究内容和研究成果如下:1、进行直角扣件抗扭转试验,测定直角扣件弯矩与相对转角的关系曲线,并给出弯矩-转角关系曲线的三折线模型。针对工字钢悬挑钢管外脚手架考虑和不考虑钢丝绳卸载作用的两种形式,给出了基本假定、计算简图和受力计算方法。2、根据国家现行规范,对某工程工字钢悬挑钢管外脚手架方案的材料选用、搭设参数、整体稳定性、各构件强度、抗滑移承载力和挠度变形进行了验算,最后证明该工字钢悬挑钢管外脚手架方案满足规范安全性要求。3、运用有限元软件SAP2000建立不考虑钢丝绳卸载作用的工字钢悬挑钢管外脚手架实体模型,对不同直角扣件紧固力矩值对悬挑架挠度变形的影响进行分析,并根据得出的结论给出应用该方案时最合理的直角扣件紧固力矩值。4、运用有限元软件SAP2000建立考虑钢丝绳卸载作用的工字钢悬挑钢管外脚手架实体模型,对考虑钢丝绳卸载作用时悬挑架挠度变形进行分析,并根据得出的结论给出应用该方案时钢丝绳卸载作用能够减小工字钢悬挑梁挠度变形值和提升了架体的安全性。得出的研究成果可为减小工字钢悬挑钢管外脚手架的挠度,提升悬挑架的安全性设计和搭设提供理论依据。


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