扣件式钢管模板支架承载力理论分析与试验研究
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摘要
随着城乡经济的高速发展,模板高支撑体系在现浇混凝土结构施工中的应用越来越广泛,而扣件式高大模板支架体系是我国目前使用量最大、应用最普遍的一种模板支撑形式。由于对于此类结构的设计计算和实际搭设存在着许多不确定、不安全的因素,导致了扣件式高大模板支架体系倒塌事故频频发生,严重影响了施工安全和建筑物的使用性能。因此,扣件式高大模板支架体系的稳定承载能力是一项迫切需要研究的课题。
本文首先总结了国内外对脚手架和模板支撑架方面的研究成果,为后面的研究提供了思路和方法,接着回顾了脚手架在我国的发展过程以及今后的发展动向,介绍了扣件式钢管脚手架的基本组成;然后,列举了近年来发生的重大的脚手架和模板支撑架的安全事故,并分析了这些事故发生的原因和预防措施;最后,介绍了扣件式钢管脚手架的主要计算模型及常用的计算方法。
本文以合肥市渡江战役纪念馆船头悬臂结构高支撑体系为例,介绍了悬臂结构的主要施工工况及高支撑体系的设计方案,并选用4800mm长的槽钢和钢管作为立杆,间距600mm,步距1200mm,对钢管和槽钢顶端施加竖向压力,对其在竖向荷载作用下的失稳变形进行检测,并对三扣件搭接和四扣件搭接的钢管施加拉力,对其在荷载作用下扣件抗滑承载力进行检测,观察试验现象,记录构件的应变和挠度变化情况。
对所得到的结果进行了分析,得出了一些有益的结论,这些结论对于认识模板支架的工作性能以及指导实际工程有一定的参考价值。
With the highly development of urban and rural economy,high form work support system has been more and more extensively applied to the cast-in-place concrete structure,and its consumption is the largest,its application is the widest in all form of formwork-supports at present in our country. But because some uncertain,unsafe factors exist in calculation of structural design and set up the frame in practice,caused the collapse of high-formwork-supports with couplers happened again and again,influenced the safety of construction and the use of building seriously. So,its stability capacity is a question which need urgently to solve.
Firstly,the dissertation concluded the study fruit of scaffold and falsework both at home and aboard,which is very useful for the following study and reviewed the development process and the trend of scaffold in our country. In particularly,introduced the structure of the fasten-style tubular steel scaffolding. Then,enumerated the safety accidents of scaffolds in recent years and analyzed the reasons which cause these accidents,concluded the means to avoid the happening of these accidents. At last, introduced the main computation model a method of the falsework.
From these analysis results,the author drew conclusions which are very useful to understand the mechanical capacity of the falsework system and guide the engineering practice.
本文首先总结了国内外对脚手架和模板支撑架方面的研究成果,为后面的研究提供了思路和方法,接着回顾了脚手架在我国的发展过程以及今后的发展动向,介绍了扣件式钢管脚手架的基本组成;然后,列举了近年来发生的重大的脚手架和模板支撑架的安全事故,并分析了这些事故发生的原因和预防措施;最后,介绍了扣件式钢管脚手架的主要计算模型及常用的计算方法。
本文以合肥市渡江战役纪念馆船头悬臂结构高支撑体系为例,介绍了悬臂结构的主要施工工况及高支撑体系的设计方案,并选用4800mm长的槽钢和钢管作为立杆,间距600mm,步距1200mm,对钢管和槽钢顶端施加竖向压力,对其在竖向荷载作用下的失稳变形进行检测,并对三扣件搭接和四扣件搭接的钢管施加拉力,对其在荷载作用下扣件抗滑承载力进行检测,观察试验现象,记录构件的应变和挠度变化情况。
对所得到的结果进行了分析,得出了一些有益的结论,这些结论对于认识模板支架的工作性能以及指导实际工程有一定的参考价值。
With the highly development of urban and rural economy,high form work support system has been more and more extensively applied to the cast-in-place concrete structure,and its consumption is the largest,its application is the widest in all form of formwork-supports at present in our country. But because some uncertain,unsafe factors exist in calculation of structural design and set up the frame in practice,caused the collapse of high-formwork-supports with couplers happened again and again,influenced the safety of construction and the use of building seriously. So,its stability capacity is a question which need urgently to solve.
Firstly,the dissertation concluded the study fruit of scaffold and falsework both at home and aboard,which is very useful for the following study and reviewed the development process and the trend of scaffold in our country. In particularly,introduced the structure of the fasten-style tubular steel scaffolding. Then,enumerated the safety accidents of scaffolds in recent years and analyzed the reasons which cause these accidents,concluded the means to avoid the happening of these accidents. At last, introduced the main computation model a method of the falsework.
From these analysis results,the author drew conclusions which are very useful to understand the mechanical capacity of the falsework system and guide the engineering practice.
引文
[1]JGJ130-2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S]
[2]黄宝魁,徐崇宝,张铁铮等,双排扣件式钢管脚手架整体稳定实验与理论分析,建筑技术,1991,18(9):40~45
[3]袁欣平,扣件式钢管脚手架纵向水平杆架设水平度偏差值的实测数据分析,青岛建筑工程学院学报,1991年第1期
[4]袁欣平,扣件式钢管脚手架立杆架设垂直度允许偏差值的确定,青岛建筑工程学院学报,1990年第2期
[5]尹德生,钢管支架结点转动刚度的测定方法,实验力学,1994年12月
[6]尹德生,空间受力钢管内力的三点测定法,力学与实践,1994年第6期
[7]张曼莉,刘晓薇,扣件式钢管支架承载力的实验研究与分析,黑龙江矿业学院学报,1998年12月,第8卷,第4期
[8]李维滨、刘桐、郭正兴,扣件式钢管模板支架试验研究,建筑技术开发,2004年l月
[9]刘桐、刘训良、李维滨,扣件式钢管模板支架底模挠度试验研究,施工技术,2004年
[10]李维滨等,扣件式钢管模板支架安全性研究与施工建议,建筑技术,2004年第8期
[11]余宗明,钢管脚手架铰接计算法,建筑技术开发,1997,24(3):25~28
[12]杜荣军,脚手架结构的设计规定和计算方法,建筑技术,1999,30(8):532~535
[13]杜荣军,扣件式钢管模板高支撑架的设计和使用安全,施工技术,2002,31(3):3~8
[14]刘宗仁.扣件式钢管脚手架临界力下限计算方法,建筑技术,2001,32(8) :541-543
[15]刘家彬,郭正兴.扣件钢管架支模的安全性[J],施工技术,2002,31(3) :9-11
[16]敖鸿斐.双排扣件式钢管脚手架整体极限承载力研究[D].同济大学硕士学位论文,2000.
[17]岳峰.超高层建筑附着整体升降钢管脚手架风荷载及极限承载力研究[D].同济大学博士学位论文,2002
[18]鲁征.扣件式脚手架及模板支架施工期安全性分析.浙江大学硕士学位论文,2005.2
[19]刘宗仁等,脚手架设计与计算软件的研制与开发,施工技术,2000年11月
[20]毛军等,建筑模板计算机辅助设计系统软件及其应用,施工技术,2000年11月
[21]毛军等,组合钢模板与脚手架计算机辅助设计系统软件,施工技术,2001年12月
[22]杨富涌,扣件式钢管脚手架结构计算方法研究与程序开发,浙江大学申请硕士学位论文,2003年5月
[23]杨富涌,扣件式钢管脚手架计算程序的设计与开发,施工技术,2003年12月
[24]卓新,施工优化智能软件的研究开发与应用,施工技术,2004年12月
[25]袁欣平,扣件式钢管脚手架纵向水平杆架设水平度偏差值的实测数据分析,青岛建筑工程学院学报,1991年第1期
[26]Fu,W.Y,Bamboo scaffolding in Hong Kong,The structural Engineering, 71(11)202-204
[27]Chung,K.F,Fu,W.Y,Mechanical properties of structural bamboo for bamboo scaffoldings,Engineering structures,24,429-442
[28]Chan,Siu Lai and Ho,Goman Wai Ming,Nonlinear Vibration analysis of steel frames with semirigid connections,Journal of Structural Engineering,120(4), 1075-1087
[29]Chan,S.L,Zhou,Z.H,Chen,W.F,Peng,J.L,and Pan,A.D,Stability analysis of Semirigid steel scaffolding,Engineering Structures,17(8),568-574
[30]Huang,Y.L,Chen,H.J,Rosowsky,D.V,Kao,YG,Load-carrying capacities and failure modes of scaffold-shoring systems , PartⅠ: Modeling and experiments,Structural Engineering and Mechanics,10(1),53-56
[31]Huang,YL,Kao,YG,Rosowsky,D.V,Load-carrying capacities and failure modes of scaffold-shoring systems , PartⅡ:An analytical model and its closed-form solution,Structural Engineering and Mechanics,10(1),66-79
[32]Peng,J.L,Pan A.D,Chen,Wei-Fah,Approximate analysis method for modular Journal of Structural Engineering,ASCE,Mar,2001,256-263
[33] (日)森宣制主编,脚手架工程实用指南,中国铁道出版社,1987.11
[34]Mosallam,Khalid and Chen,Wai-Fah,Design Considerations for formwork in multistory concrete buildings,Engineering Structures,12,163-172
[35]Peng,J.L,Pan,A.D,Rosowsky,D.V,Chen,W.F,Yen,T and Chan, S.L , High Clearance Scaffold System During ConstructionⅠ:Structural Modeling and Models of Failure,Engineering Structures,18(3),247-257
[36]Peng,J.L,Pan,A.D,Rosowsky,D.V,Chen,W.F,Yen,T and Chan, S.L,High Clearance Scaffold System During ConstructionⅡ:StructuralAnalysis and Development of Design Guidelines,Engineering Structures,18(3),258-267
[37]Peng,J.L,Rosowsky,D.V,Pan,A.D,Chen,W.F and Yen,T,Analysis of Concrete Placement Load Effects Using Influence Surfaces,Structural Journal,ACI,93(2),180-186
[38]Godlley,M.H.R and Reale,R.G,Sway stiffness of Scaffold structures,The Structural Engineers,75(1),4-12
[39]Godlley,M.H.R and Reale,R.G,Analysis of large proprietary access scaffold structures,Structures & Buildings,146(1),31-39
[40]Weesner,L.B and Jones.H.L,Experimental and analytical capacity of frame scaffolding,Engineering Structures,23,592-599
[41]谢其盛.我国建筑脚手架现状及其发展方向2006.4
[42]糜嘉平.我国模板与脚手架新技术发展的几点意见施工技术,2000,29(3):6-7
[43]郑念中.建筑施工技术的成就与展望施工技术,1999.10
[44]杜荣军.建筑施工脚手架实用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.
[45]余宗明.高层建筑脚手架及其优化选择
[46]李学义.脚手架与模板事故成因及防治措施,今日科苑,2007,(12):129
[47]盛慧东,章雪峰,丁飞跃,扣件式钢管模板支撑体系安全事故原因剖析及对策,浙江水利科技,2005,(6):72~74
[48]孙训芳、方孝淑、关来泰编.材料力学(下册) [M],高等教育出版社,1987.
[49]余宗明,新型脚手架的结构原理及安全使用汇[M],北京,中国铁道出版社,2001
[50]徐崇宝、张铁铮、潘景龙、黄宝魁、陆聚东,双排扣件式钢管脚手架工作性能的理论分析与试验研究[J],哈尔滨建筑工程学院学报,1989,22(2)
[51]黄宝魁、徐崇宝、张铁铮、陆聚东、荆占起,双排扣件式钢管脚手架整体稳定试验与理论分析明,建筑技术,1991,18(9)
[52]余宗明.高型脚手架及模板支撑架的结构设计[J]施工技术,2005,(3).
[53]周承惆.弹性稳定理论[M]四川:四川人民出版社,1981.1-86.
[54]徐芝纶.弹性力学简明教程[M]北京:高等教育出版社,1983.101.
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[57]潘得恩,彭瑞麟,钢管脚手架支撑结构类型及破坏模式之探讨[J]建筑钢结构进展,2002,
[58]熊耀莹.关于模板扣件钢管支撑系统诱发荷载讨论[J]建筑施工,2004,(l).
[59]敖鸿斐,李国强.双排扣件式钢管脚手架极限承载力分析[J]建筑施工,2003(3).
[60]敖鸿斐,罗兴隆.双排脚手架整体稳定极限承载力通用计算方法[J]施工技术2005,(3)
[61]兰培培.扣件式钢管高大模板支撑架整体力学性能分析[D].合肥工业大学硕士学位论文,2010
[62]马登堂.CFRP加固修复受弯钢梁界面性能理论分析和试验研究[D].合肥工业大学硕士学位论文,2009
[2]黄宝魁,徐崇宝,张铁铮等,双排扣件式钢管脚手架整体稳定实验与理论分析,建筑技术,1991,18(9):40~45
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