轮扣式脚手架钢管轴心受压稳定承载力研究

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脚手架支撑体系作为一种临时钢结构体系广泛应用于各类建筑工程中。对于不同种类的脚手架,我国现行的脚手架技术规范大多在计算立杆及结构整体稳定承载力时采用“计算长度法”,即通过控制单根立杆的计算长度来保证整个体系的结构稳定性。这些规范在规定了立杆构件不同初弯曲容许值的同时,其立杆构件的整体稳定系数均套用GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中的稳定系数取值。这样的做法存在不妥之处:一方面,《薄规》中的稳定曲线是为了满足工程应用、综合其他各类试验结果所提出的单一稳定曲线。该稳定曲线的制定缺乏有关冷弯焊接圆钢管轴压稳定性能研究的支撑,并不能反映出脚手架钢管(圆管截面)自身稳定问题的特点;另一方面,不同于一般意义上建筑结构体系当中的轴压构件,脚手架立杆均会经历大量的周转使用,在频繁的周转使用过程中脚手架立杆会产生大于《薄规》取值的初弯曲变形。当立杆构件初弯曲变形较大时套用该规范存在安全隐患。鉴于以上情况,本文以贵州省《直插盘销式模板支架安全技术规范》的制定为契机,对脚手架钢管轴压稳定性能进行了研究。首先,对30个脚手架钢管试件进行轴压稳定试验,并对试件的变形失稳特征、整体稳定承载力等试验结果进行分析;其次,利用有限元软件ANSYS建立了能够准确考虑初始缺陷的脚手架钢管构件的有限元模型,并利用相关文献计算结果和试验结果对有限元模型进行验证,同时利用验证后的有限元模型进行参数分析;再次,由于不同初弯曲取值计算得出的立杆构件整体稳定系数差异较大,综合考虑脚手架钢管在使用过程中初弯曲程度会随使用次数逐步积累的实际情况,本文提出了符合脚手架自身特点的轴压稳定设计方法,并通过验证后的有限元模型计算得到大量不同初弯曲条件下的脚手架钢管的稳定系数,并拟合出8条不同初弯曲取值的脚手架钢管轴压稳定曲线;最后,以某在建工程为例,在实际统计数据的基础上给出了针对该工程中实际使用的轮扣式脚手架结构体系的稳定系数建议取值,为该类脚手架结构体系的稳定系数取值方法提供参考。
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