插销式钢管脚手架安全性能分析

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1、-1绪论1.4本课题的分析背景及内容1.4.1分析背景本次分析之前本校土木工程学院的卢铁鹰教授、阴可教授、简斌教授和黄浩博士等人已对插销式脚手架节点的半刚性及单元体的力学性能进行了深入的研究，本次脚手架整体分析在进行时会直接导入前面分析的成果。1.4.2分析内容本次分析是在插销式钢管脚手架现有技术上的延续和扩展。现有的技术主要是依靠现场人员的实践经验积累起来的，而本次分析立足于试验结合的有限元分析，分析的主要内容包括以下几点：①首先对比和讨论了国内外对各类型脚手架的计算方法，在此基础上推论出适合插销式脚手架的整体计算方法。然后在有限元软件中建立脚手架的计算模型，分析出不同高度、跨度，不同墙体

2、拉杆及支撑布置的脚手架在恒、活载、风荷载下理论的整体极限承载能力并找到其中的规律，以揭示不同参数对脚手架承载力和稳定性的影响，为以后脚手架工程的设计提供一些参考。②脚手架为临时结构，稳定性问题比一般钢结构突出。本文通过分析插销式脚手架理论上各种失稳的形式，来了解各部分构件和零件的受力情况，并为此对脚手架现有的技术提出一些修改意见和新的建议。③通过完成一系列测试插销式钢管脚手架安全性能的试验来分析在现实条件下内外脚手架的整体受力性能。利用与有限元法计算结果进行对比，找到试验数据和理论分析结果的差异并找出其原因。------5------2插销式钢管脚手架极限承载力的理论计算和结果分析2插销式钢

3、管脚手架极限承载力的理论计算和结果分析1.4对插销式钢管脚手架计算方法的讨论插销式钢管脚手架是一种新型的用于建筑结构施工的脚手架，目前对于它的使用只是根据现场施工人员的经验，结构计算这方面的工作还在不断的摸索之中。与普通钢结构不同，钢管脚手架是以可拆卸的零件组合而成，它的计算不能单单依靠我国现行的钢结构规范来进行。我国钢结构规范中对于构件稳定的计算方法只适用于一般的钢结构，而对于脚手架这种临时结构未作明确的规定，我们还需要单独寻求方法来计算构件乃至脚手架整体的稳定性。在国内，哈尔滨工业大学的徐崇宝等人在编制扣件式钢管脚手架规范时提出了计算脚手架稳定的方法[15]，该方法以欧拉公式为基础，它指

4、出脚手架的稳定承载力（即欧拉临界力）为：P≤PkK式中PkπEI2=(欧拉临界力)2(µl)EI—单根钢管的抗弯刚度µ—压杆计算长度系数µ=1.0在国外，如英、日、法等国七十年代前后就已制定了有关脚手架的标准，其中日本规范认为[26]：1ωPσ=⋅≤f图2.1脚手架计算简图cKAcc式中f—钢材的抗压设计强度；Fig.2.1ScaffoldcalculationplanA—钢管的截面积；cK—考虑扣件连接的降低系数；cω—压杆的屈曲系数；2 λ 100λ>100时，ω=；------1.4.17------重庆大学硕士学位论文130<λ≤100时，ω=；2λ1−0.410

5、0λ≤30时，ω=1.0英国，意大利等欧洲国家对脚手架稳定的理论分析和整架试验分析已进行到较深入的阶段，其中英国标准[27]对杆件考虑了初始偏心、初始弯曲和锈蚀等不利影响，它提出：P1σ=≤σcAK2式中K2—考虑不垂直度及锈蚀的影响系数，一般取2.0；σc2fηCfηC+(+1)++1=⋅−f⋅Cy0y0y022f—钢材的屈服应力；y2πEλ2C0=2；η=0.3；λ100lλ=；il—取横向水平杆间距（既步距）；i—钢管截面的回转半径；A—钢管的毛截面面积基于弹性稳定理论，西安建筑科技大学的陈骥老师曾在《钢结构稳定理论与设计》中提到[6]：对于端部有约束（包括

6、铰接、刚接、半刚接和自由端）的轴心受力构件都可以用以下方法来确定其稳定承载力：如图2.2(a)所示，构件上端和下端弹性的抗弯弹簧常数分别为r和r，而上端BA平移的弹性弹簧常数为k。构件的变形和作用于构件两端的力如图2.2(b)所示，在B------图中以顺时针的转角为正，以右的平移为正，柱端的力矩和水平力以与位移同方向时为正，异向时为负。取图2.2(c)所示的隔离体，建立力矩和与x轴相垂直的水平力的平衡方程dQQQxdx−+=xxdx0(2.1)故dQxdx=0(2.2)8------2插销式钢管脚手架极限承载力的理论计算和结果分析dMM+Pdy+Qdx−M+xdx=xx

7、xdx0(2.3)dMdyQ=x−P(2.4)xdxdx图2.2端部有约束的轴心受压构件Fig.2.2AxialPressureMemberwithrestrainedends以式(2.4)代入式(2.2)后，得到dMdy222P20x−=(2.5)dxdx但是dy2M=−EI，将此式代入式(2.5)后可得------x2dxEIyⅣ+Py''=0(2.6)由式(2.4)又得到横向力Q=−(EIy'''+