新型套扣式钢管脚手架节点性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangyqing
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为了适应当前建筑工业化的发展需求,作为建筑施工过程中必不可少的脚手架体系,也在不断地改进革新,以求在保证结构安全的基础上实现快速搭设和拆除,从而显著提高装拆效率并节约成本。相比传统脚手架,新型套扣式钢管脚手架在安全、经济和便利上具有优势,但因相关理论研究尚不完备,从而影响了其进一步推广应用。因此,本文以该新型套扣式钢管脚手架为对象,着重对其节点受压、拉、扭性能进行研究,以进一步完善其分析设计理论。系统开展了3种受压工况(沿水平杆轴线)、3种受拉工况(沿水平杆轴线)和5种受扭工况(绕水平杆轴线)的节点承载力试验研究和有限元分析。结果表明:(1)各工况下的试验数据与有限元模拟结果基本吻合,节点的受压、拉、扭性能均呈现出明显的非线性特征,受荷过程中局部塑性变形并不意味着整个节点的屈服或破坏,且节点承载能力与其受荷方式相关;(2)对于节点单向受压和双向非对称受压,其破坏形式为立杆弯曲破坏和钢管截面压瘪,对于节点双向对称受压,其破坏形式为节点处立杆钢管压瘪,水平杆端接头与十字套扣连接松动,为真正意义上的节点区受压破坏;对于节点单向受拉和双向非对称受拉工况,其破坏形式为立杆弯曲变形与十字套扣剪切破坏,对于节点双向对称受拉,其破坏形式仅为十字套扣剪切破坏,为真正意义上的节点区受拉破坏;5种受扭工况的破坏形式基本一致,均表现为水平杆端接头扭转变形过大,卸载后不能恢复,其中对称反向受扭最具代表性。在此基础上,对节点受力性能进行了系统的参数分析,研究了立杆钢管截面、套扣和水平杆端接头尺寸对节点刚度及其承载力的影响。进一步结合工程施工实际,提出了基于立杆壁厚的节点抗压、拉、扭刚度模型。最后,通过考虑节点半刚性特征的套扣式钢管脚手架典型架体的抗侧性能分析,一方面验证了所提出的抗压、拉、扭刚度模型的合理性与可行性;另一方面得出,架体抗侧性能分析时应考虑节点的抗弯刚度,当进行精细化有限元分析时,宜同时考虑节点的抗压、拉、弯、扭刚度,以进一步提高计算精度,并与架体实际受力性能相符。由此,为新型套扣式钢管脚手架的分析设计及应用提供了理论依据。
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