超高装饰施工脚手架受力分析

超高装饰施工脚手架受力分析

中国目前的土木工程行业规模很大，同时项目事故数量非常少。其中，由于模型支架和框架坍塌，安全事故最多。王勇《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(到目前为止,尚无双立杆加固范围、剪刀撑间距等对超高满堂脚手架影响的研究报道。本文以实际工程为依托,建立满堂脚手架有限元分析模型,针对不同搭设参数进行定量地分析,研究立杆加固范围、剪刀撑设置间距等因素对满堂脚手支架系统受力性能的影响。1工程实例郑州市民中心Ⅰ标段大型科技馆精装修项目,位于郑州市中原区雪松路。科技馆总建筑面积为78513m2脚手架的高宽比利用有限元软件MidasCivil进行不同工况条件下的支架受力分析计算。根据实际工程构建数值分析模型,钢管选取Φ48mm×3.0mm,钢材型号为Q235,弹性模量为2.06×10满堂脚手架搭设的高宽比是影响脚手架整体稳定性的重要影响因素,在保持高宽比不变的条件下建立模型。本工程纵横向宽高比为1.256～3.092,为了便于建立模型进行计算,取高宽比H/B=40.2/16=2.513。2.1竖向剪刀撑设计按照实际工程采用的搭设参数,立杆纵横间距为1m,水平杆步距为1.6m,纵横每隔8跨(8m)设置竖向剪刀撑,每隔5步(8m)设置8m×8m水平剪刀撑。本节分析双立杆的搭设范围分别是5m,10m,15m,20m,30m的条件下,立杆、水平杆、剪刀撑内力与变形,结果如表1和图2所示(本文规定“+”表示杆件受拉,“-”表示杆件受压)。2.2水平剪刀撑间距本节模型选取2.1节双立杆加固范围为20m,立杆纵横间距1m,水平杆步距1.6m,竖向剪刀撑宽度8m,分析水平剪刀撑间距按3步一道(4.8m)、4步一道(6.4m)、5步一道(8m)、6步一道(9.6m)变化时超高脚手架内力和变形,结果见表2和图3。2.3脚手架受力分析为了研究竖向剪刀撑宽度对脚手架内力的影响,本节同样选取2.1节双立杆加固范围为20m,立杆纵横间距1m,水平杆步距1.6m,水平剪刀撑5步一道的模型进行脚手架受力分析。为了便于分析计算,本节模型采用相同高度,模型宽度依据竖向剪刀撑宽度作调整,计算结果见表3和图4。3高性能框架的内力和变形规律3.1竖向剪刀撑内力立杆加固范围不同时,由图2可知:随着立杆加固范围的增大,水平杆、水平和竖向剪刀撑内力均呈现先减小再增大,当加固范围为15～20m时,各杆件内力变化平稳。表明立杆加固范围为脚手架搭设高度的1/3～1/2左右,受力较合理。3.2水平剪刀撑间距水平剪刀撑间距不同时,由图3可知:随着水平剪刀撑间距的增大,水平杆内力先减小后增大,水平剪刀撑内力先增大后减小,拐点是当水平剪刀撑间距为5步一道(8m)时。表明水平剪刀撑间距的变化对水平杆和水平剪刀撑内力影响较大,当水平剪刀撑间距大于8m时,水平剪刀撑受压力作用,水平杆承担脚手架的水平力。3.3竖向剪刀撑宽度的变化竖向剪刀撑宽度不同时,由图4可知:随竖向剪刀撑设置密度的增加,水平杆、水平和竖向剪刀撑内力均增大,竖向剪刀撑承担的最大内力是水平剪刀撑的2.1～2.3倍,但竖向剪刀撑宽度的变化对水平杆和剪刀撑的内力影响不大。4加固范围为20m的情况下各种民事模式的对比分析特征值屈曲分析属于线性屈曲分析,它基于小位移变形理论,通过求解特征值屈曲方程预测结构体系临界失稳荷载和特征屈曲形状。为了模拟脚手架在极端工况下的破坏模式,在脚手架顶面角部5m×5m范围内施加10kN/m通过表4、图5～图14中不同条件下各个模态的特征值和双立杆加固范围为20m时五阶振型模态对比分析可知:(1)图5～图9中超高脚手架的主要破坏形式为脚手架的水平侧移,整体横向失稳而产生倒塌,表明脚手架与主体结构的横向拉结措施对脚手架的安全尤为重要;(2)图10～图14中超高脚手架的上部水平位移大于下部,架体整体倒塌的初始部位位于架体上部。因此脚手架中、上部应与主体结构“抱柱拉结”;(3)图10～图14中各模态的最大水平位移分布在上部24m内,为改善超高脚手架上部水平位移情况,应提出加密水平剪刀撑方案。5加固范围为脚手架本文利用实际工程进行有限元模拟计算分析,对超高装饰施工扣件式钢管脚手架进行内力与变形、屈曲分析的研究,得到以下结论:(1)立杆加固范围为脚手架搭设高度的1/3～1/2左右,受力较合理。(2)水平