基于特征参数分析的满堂红扣件式钢管架支撑体系刚度研究
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摘要
在国民经济的快速发展及土地资源日益稀缺的大背景推动下,建筑及构造物向高层化,新颖化发展的趋势日益明显,在这些复杂结构工程进行施工时,扣件式钢管支撑架凭借其诸多良好的特性而成为其最常用的支撑体系之一,而有关扣件式钢管支撑架的各种倒塌事故时有发生。因此,开展对扣件式钢管支撑架的刚度研究是十分必要的。
支撑体系的模态参数是其基本的固有的动力特征参数,支撑体系频率的大小反映了支撑体系整体刚度的分布状况,支撑体系的振型的顺序则反映了支撑体系局部刚度的分布状况。与应力、应变等分析参数相比,模态参数能更好地从宏观上表征结构整体和局部的刚度分布情况,且不涉及荷载及荷载组合等问题,故能更方便,快捷地进行支撑体系的刚度分析。
有鉴于此,在河南省第五建筑安装工程(集团)有限公司资助项目“扣件式钢管架支撑体系施工稳定性问题研究”和国家自然科学基金相关项目“基于特征参量控制的工程结构设计方法研究”(项目批准号：50978232)的支持下,着重进行了以下诸问题的研究：
(1)建立了满堂红式钢管架支撑体系的三维有限元模型,采用单因素分析法,分别进行了斜撑扣紧程度,扫地杆设置、扣件拧紧力矩、剪刀撑设置以及立杆间距等参数对结构整体刚度和局部刚度的影响分析,
(2)探求了在相同脚手架搭设高度下,上述参数对支撑体系刚度的影响规律,
(3)探求了在不同脚手架搭设高度下,上述参数对支撑体系刚度的影响规律。
With the rapid development of the national economy and the growing scarcity of land resources, the high-rise and novel buildings and constructs are becoming more and more widespread,when we build these buildings,one of most commonly used is fastener-style tubular steel formwork-supports, But lot of fastener-style tubular steel formwork-supports collapse during the constructions in recent years, so,it is very necessary to analyze the stiffness of fastener-style tubular steel formwork-supports
Modal parameters are the inherence characteristics of formwork-support.as the dynamic characteristics,The quantities of the frequencies relate to the distribution of the wholly stiffness, and the orders of the modes reflect the distribution of the partly ones.Compared with the strain and stress parameters, modal parameters are better related to the distribution characteristics of the wholly or partly stiffness of structure. What is more, because there are no relation with the force behaviors, it can be more directly and expediently to analyze the wholly and partly stiffness of formwork-support..
For obove reasons, under the fund of " Research on the stabile problem of formwork-support." of the fifth construction limitid company of henan province and "engineering design based on feature parametric control "of the National Natural Science Foundation (approval number:50978232),the main work is done as below:
(1)We use the single factor analysis to analyze the wholly and partly stiffness which are influenced by constitution factors of bracing in rhythm,the sweeping rod, the tightening torque, the scissors, and the pole spacing
2) To find the law of the stiffness of formwork-support. influenced by structural parameters under the same height
3)To find the law of the stiffness of formwork-support. influenced by structural parameters under the different height
支撑体系的模态参数是其基本的固有的动力特征参数,支撑体系频率的大小反映了支撑体系整体刚度的分布状况,支撑体系的振型的顺序则反映了支撑体系局部刚度的分布状况。与应力、应变等分析参数相比,模态参数能更好地从宏观上表征结构整体和局部的刚度分布情况,且不涉及荷载及荷载组合等问题,故能更方便,快捷地进行支撑体系的刚度分析。
有鉴于此,在河南省第五建筑安装工程(集团)有限公司资助项目“扣件式钢管架支撑体系施工稳定性问题研究”和国家自然科学基金相关项目“基于特征参量控制的工程结构设计方法研究”(项目批准号：50978232)的支持下,着重进行了以下诸问题的研究：
(1)建立了满堂红式钢管架支撑体系的三维有限元模型,采用单因素分析法,分别进行了斜撑扣紧程度,扫地杆设置、扣件拧紧力矩、剪刀撑设置以及立杆间距等参数对结构整体刚度和局部刚度的影响分析,
(2)探求了在相同脚手架搭设高度下,上述参数对支撑体系刚度的影响规律,
(3)探求了在不同脚手架搭设高度下,上述参数对支撑体系刚度的影响规律。
With the rapid development of the national economy and the growing scarcity of land resources, the high-rise and novel buildings and constructs are becoming more and more widespread,when we build these buildings,one of most commonly used is fastener-style tubular steel formwork-supports, But lot of fastener-style tubular steel formwork-supports collapse during the constructions in recent years, so,it is very necessary to analyze the stiffness of fastener-style tubular steel formwork-supports
Modal parameters are the inherence characteristics of formwork-support.as the dynamic characteristics,The quantities of the frequencies relate to the distribution of the wholly stiffness, and the orders of the modes reflect the distribution of the partly ones.Compared with the strain and stress parameters, modal parameters are better related to the distribution characteristics of the wholly or partly stiffness of structure. What is more, because there are no relation with the force behaviors, it can be more directly and expediently to analyze the wholly and partly stiffness of formwork-support..
For obove reasons, under the fund of " Research on the stabile problem of formwork-support." of the fifth construction limitid company of henan province and "engineering design based on feature parametric control "of the National Natural Science Foundation (approval number:50978232),the main work is done as below:
(1)We use the single factor analysis to analyze the wholly and partly stiffness which are influenced by constitution factors of bracing in rhythm,the sweeping rod, the tightening torque, the scissors, and the pole spacing
2) To find the law of the stiffness of formwork-support. influenced by structural parameters under the same height
3)To find the law of the stiffness of formwork-support. influenced by structural parameters under the different height
引文
[1]Chna S.L., Zhou Z.H.,Chen W.F.Sbatility analysis of semirigid steel scaffloding[J].Engineering Srtucttries,1995,17(8):568～574
[2]Godley M.H.R.,Beale R.G.Sway stiffness of scaffold structures [J].Structural Engineer,1997,75(1):4～12
[3]Godley M.H.R.,Beale R.G.Analysis of large proprietary access scaffold structures [J].Proceeding of the Institution of Civil Engineers:Structures and Buildings,2001,146(1):31～39
[4]F.C.Hadipriono,H.K.Wang(1986)."Analysis of Causes of Formwork Failures in Concrete Structures."[J].J Const Engng Mgmt ASCE,1986,112(1):112～21.
[5]F.C.Hadipriono,H.K.Wang(1987)."Causes of Falsework Collapses during Construction,Struct.Safety.1987,4(3):68～74
[6]S.L.Chan, Z.H.Zhou, W.F.Chen, J.L.Peng.etc.(1995). "Stability Analysis of Semirigid Steel Scaffolding."[J].Engineering Structures,1995,17(8):568～574
[7]J.L.Peng,A.D.Pan,W.F.Chen(2001)."Approximate Analysis Method for Modular Tubular Fasework."[J].Journal of Structural Engineering.2001,11(3):256～263
[8]Chandrangsu, Tayakorn; Rasmussen, Kim J.R."Scaffold cuplok joint tests"[J].,University of Sydney 2008,893(3)1～40
[9]Peng, Jui-Lin; Yen, Tsong; Kuo, Ching-Chi; Chan, Siu-Lai Analytical and experimental bearing capacities of system scaffolds [J] Journal of Zhejiang University:, Science,2009,10(1):82～92
[10]刘宗仁,涂新华.扣件式钢管脚手架临界力下限计算方法[J].建筑技术,2001,32(8)：541～543
[11]陈奖水平加强层和竖向剪刀撑对扣件式模板支架稳定承载力的影响[J],建筑,.2008,14(30)：59
[12]刘建民,李慧民构造因素对扣件式钢管模板支架稳定承载力的影响[J].,四川建筑科学研究,.2007,33(1)：16～18
[13]吕庆红,曹忠华高层大面积扣件式钢管脚手架施工技术措施[J],工程建设,.2009,41(1)：38～41
[14]张卫红,刘建民,朱国卫基于整架试验的扣件式钢管脚手架半刚性节点计算方法[J],山东建筑大学学报,.2009,24(1)：40～41
[15]周继忠,蔡雪峰,张士元.扣件钢管脚手架高大模板支撑安全事故分析与控制[J],福建工程学院学报,2008,6(1)：6～9
[16]胡长明,梅源,王雪艳,闫鑫构造因素对高大模板支撑体系稳定承载力影响的研究[J],建筑技术,2009,40(2)：144～146
[17]陈志栋.超高大跨模板支撑体系施工技术[J],甘肃科技,2009,25(24)：127～127
[18]欧明喜,曾芳金.高支撑模板系统设计与施工[J],江西理工大学,2008,3(33)：155～156
[19]顾琰.扣件式钢管脚手架高支模系统的设计与施工[J],建筑施工,2008,30(7)：562～567
[20]马先明浅谈扣件式钢管高支模设计与施工[J],山西建筑,2009,35(16)：153～154
[21]糜嘉平.我国模板脚手架行业取得的成就及发展前景[J],施工技术,2009,38(4)：16～18
[22]李毅佳,陈志华,王小盾,余建星钢管脚手架中外计算方法比较[J],低温建筑技术,2007,35(4)：76～78
[23]陈圣君,杨柳在实际支撑系统中合理运用扣件式钢管脚手架的施工技术[J],林业科技情报,2007,39(3)60～61
[24]周全,邱经纬,高维强钢管扣件水平模板高支撑架的稳定性研究[J],山西建筑,2008,34(33)：125～126
[25]袁雪霞,金伟良,鲁征,刘鑫,陈天民扣件式钢管支模架稳定承载能力研究[J],土木工程学报,2006,39(5)：43～46
[26]胡长明,董攀,沈勤,张化振扣件式钢管高大模板支架整体稳定试验研究[J],施工技术,2009,38(4)：70～72
[27]韦吉勇扣件式钢管模板支撑体系失稳原因及对策[J],建筑安全,2007,(8),50～52
[28]葛召深,胡长阳,王静,张化振扣件式钢管模板支架剪刀撑研究[J],模板脚手架扣件,2009,(5)，48～53
[29]伍二发,周立臣满堂钢管脚手架设计施工应注意的问题[J],公路,2007,(8),41～44
[30]李清火,林小强扣件式钢管脚手架模板支撑系统的设计和应用[J],建筑设计与装饰,2006(9),97～98
[31]巴松涛模板工程安全防范研究[J],四川建筑科学研究,2009,35(2),113～116
[32]梅源胡长明周正永蒋明王霞高大模板支撑体系在结构施工期内所受荷载统计分析[J],工业建筑,2010,40(2),42～46
[33]闫鑫,胡长明,曾凡奎,梅源,董攀顶端伸出长度对高大模板支架稳定承载力的影响分析[J],施工技术,2009,38(4),73～75
[34]陈安英,郭正兴扣件式钢管高大支模架坍塌事故分析[J],建筑技术,2008,9(12),936～938
[35]刘建民,曹普田,李慧民房屋建筑扣件式钢管模板支架立杆间距的确定[J],四川建筑科学研究,2006,32(4)，37～40
[36]邱云峰,夏承峰,钱彪扣件式钢管模板支撑系统倒塌事故原因分析[J],山西建筑,2005,31(18)，153～154
[37]马立新,周林霞,凌斌,赵济生扣件式钢管架可调顶托悬臂长度计算分析[J],施工技术,2009,38(增刊),423～425
[38]郑洪光,刘津明落地式脚手架倒塌事故分析[J].,山西建筑,2009,35(11),130～131
[39]王东炜,赵骞基于特征参数分析的施工支撑体系刚度研究[D],郑州大学,2007
[40]程文瀼,荣强并联基础隔震体系的研究[D],东南大学,2007,
[41]刘林,巫炜摩擦摆隔震结构分析[D],北京交通大学,2007
[42]李大望,王建强.,邹学伟滑移隔震结构性态分析及简化设计研究[D],郑州大学,2008
[43]霍达；李大望,姜婷基于结构模型振动台试验的隔震效应分析[D],郑州大学,2007,
[44]魏建国,刘卫然摩擦摆隔震结构的非线性时程分析[D],河北农业大学,2006
[45]黄宝魁.双排扣件式钢管脚手架整体稳定试验与理论[J],建筑技术,1999,12(9)：24～27
[46]中华人民共和国行业标准,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001
[2]Godley M.H.R.,Beale R.G.Sway stiffness of scaffold structures [J].Structural Engineer,1997,75(1):4～12
[3]Godley M.H.R.,Beale R.G.Analysis of large proprietary access scaffold structures [J].Proceeding of the Institution of Civil Engineers:Structures and Buildings,2001,146(1):31～39
[4]F.C.Hadipriono,H.K.Wang(1986)."Analysis of Causes of Formwork Failures in Concrete Structures."[J].J Const Engng Mgmt ASCE,1986,112(1):112～21.
[5]F.C.Hadipriono,H.K.Wang(1987)."Causes of Falsework Collapses during Construction,Struct.Safety.1987,4(3):68～74
[6]S.L.Chan, Z.H.Zhou, W.F.Chen, J.L.Peng.etc.(1995). "Stability Analysis of Semirigid Steel Scaffolding."[J].Engineering Structures,1995,17(8):568～574
[7]J.L.Peng,A.D.Pan,W.F.Chen(2001)."Approximate Analysis Method for Modular Tubular Fasework."[J].Journal of Structural Engineering.2001,11(3):256～263
[8]Chandrangsu, Tayakorn; Rasmussen, Kim J.R."Scaffold cuplok joint tests"[J].,University of Sydney 2008,893(3)1～40
[9]Peng, Jui-Lin; Yen, Tsong; Kuo, Ching-Chi; Chan, Siu-Lai Analytical and experimental bearing capacities of system scaffolds [J] Journal of Zhejiang University:, Science,2009,10(1):82～92
[10]刘宗仁,涂新华.扣件式钢管脚手架临界力下限计算方法[J].建筑技术,2001,32(8)：541～543
[11]陈奖水平加强层和竖向剪刀撑对扣件式模板支架稳定承载力的影响[J],建筑,.2008,14(30)：59
[12]刘建民,李慧民构造因素对扣件式钢管模板支架稳定承载力的影响[J].,四川建筑科学研究,.2007,33(1)：16～18
[13]吕庆红,曹忠华高层大面积扣件式钢管脚手架施工技术措施[J],工程建设,.2009,41(1)：38～41
[14]张卫红,刘建民,朱国卫基于整架试验的扣件式钢管脚手架半刚性节点计算方法[J],山东建筑大学学报,.2009,24(1)：40～41
[15]周继忠,蔡雪峰,张士元.扣件钢管脚手架高大模板支撑安全事故分析与控制[J],福建工程学院学报,2008,6(1)：6～9
[16]胡长明,梅源,王雪艳,闫鑫构造因素对高大模板支撑体系稳定承载力影响的研究[J],建筑技术,2009,40(2)：144～146
[17]陈志栋.超高大跨模板支撑体系施工技术[J],甘肃科技,2009,25(24)：127～127
[18]欧明喜,曾芳金.高支撑模板系统设计与施工[J],江西理工大学,2008,3(33)：155～156
[19]顾琰.扣件式钢管脚手架高支模系统的设计与施工[J],建筑施工,2008,30(7)：562～567
[20]马先明浅谈扣件式钢管高支模设计与施工[J],山西建筑,2009,35(16)：153～154
[21]糜嘉平.我国模板脚手架行业取得的成就及发展前景[J],施工技术,2009,38(4)：16～18
[22]李毅佳,陈志华,王小盾,余建星钢管脚手架中外计算方法比较[J],低温建筑技术,2007,35(4)：76～78
[23]陈圣君,杨柳在实际支撑系统中合理运用扣件式钢管脚手架的施工技术[J],林业科技情报,2007,39(3)60～61
[24]周全,邱经纬,高维强钢管扣件水平模板高支撑架的稳定性研究[J],山西建筑,2008,34(33)：125～126
[25]袁雪霞,金伟良,鲁征,刘鑫,陈天民扣件式钢管支模架稳定承载能力研究[J],土木工程学报,2006,39(5)：43～46
[26]胡长明,董攀,沈勤,张化振扣件式钢管高大模板支架整体稳定试验研究[J],施工技术,2009,38(4)：70～72
[27]韦吉勇扣件式钢管模板支撑体系失稳原因及对策[J],建筑安全,2007,(8),50～52
[28]葛召深,胡长阳,王静,张化振扣件式钢管模板支架剪刀撑研究[J],模板脚手架扣件,2009,(5)，48～53
[29]伍二发,周立臣满堂钢管脚手架设计施工应注意的问题[J],公路,2007,(8),41～44
[30]李清火,林小强扣件式钢管脚手架模板支撑系统的设计和应用[J],建筑设计与装饰,2006(9),97～98
[31]巴松涛模板工程安全防范研究[J],四川建筑科学研究,2009,35(2),113～116
[32]梅源胡长明周正永蒋明王霞高大模板支撑体系在结构施工期内所受荷载统计分析[J],工业建筑,2010,40(2),42～46
[33]闫鑫,胡长明,曾凡奎,梅源,董攀顶端伸出长度对高大模板支架稳定承载力的影响分析[J],施工技术,2009,38(4),73～75
[34]陈安英,郭正兴扣件式钢管高大支模架坍塌事故分析[J],建筑技术,2008,9(12),936～938
[35]刘建民,曹普田,李慧民房屋建筑扣件式钢管模板支架立杆间距的确定[J],四川建筑科学研究,2006,32(4)，37～40
[36]邱云峰,夏承峰,钱彪扣件式钢管模板支撑系统倒塌事故原因分析[J],山西建筑,2005,31(18)，153～154
[37]马立新,周林霞,凌斌,赵济生扣件式钢管架可调顶托悬臂长度计算分析[J],施工技术,2009,38(增刊),423～425
[38]郑洪光,刘津明落地式脚手架倒塌事故分析[J].,山西建筑,2009,35(11),130～131
[39]王东炜,赵骞基于特征参数分析的施工支撑体系刚度研究[D],郑州大学,2007
[40]程文瀼,荣强并联基础隔震体系的研究[D],东南大学,2007,
[41]刘林,巫炜摩擦摆隔震结构分析[D],北京交通大学,2007
[42]李大望,王建强.,邹学伟滑移隔震结构性态分析及简化设计研究[D],郑州大学,2008
[43]霍达；李大望,姜婷基于结构模型振动台试验的隔震效应分析[D],郑州大学,2007,
[44]魏建国,刘卫然摩擦摆隔震结构的非线性时程分析[D],河北农业大学,2006
[45]黄宝魁.双排扣件式钢管脚手架整体稳定试验与理论[J],建筑技术,1999,12(9)：24～27
[46]中华人民共和国行业标准,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001