扣件式钢管模板支架抗连续性倒塌理论分析

作     者：龚照森 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：华建民

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：扣件式钢管模板支架 连续性倒塌 半刚性 直角扣件 非线性有限元分析 

摘      要：随着我国建筑事业的蓬勃发展，模板支架体系已成为施工现场不可或缺的临时设施之一。尤其是扣件式钢管模板支架，由于其具有通用性强、装拆方便、承载力高、整体刚度好等优点，在我国的使用量占模板支架使用总量的70%，甚至更高。但是，模板支架倒塌事故的屡屡发生，说明目前人们对其承载力与构造因素之间的关系尚缺乏详细的了解，对模板支架倒塌方式的认识研究也不足，特别是在连续性倒塌方面的研究就更少了。因此，本文以国内最常见的扣件式模板支架为研究对象，利用有限元软件SAP2000对其连续性倒塌问题进行了探讨与研究。 本文回顾了扣件式钢管模板支架在国内外的研究现状，提出了对连续性倒塌进行研究的重要意义。通过对一些扣件式钢管模板支架倒塌事故的介绍，分析讨论了倒塌的原因、影响因素及预防措施。接着介绍了美国规范和英国规范中对于连续性倒塌的定义及分歧，结合多篇文章中关于连续性倒塌的定义及解释，认为美国规范中的定义更为合理，因此本文关于连续性倒塌的研究分析是建立在美国规范定义的基础上的。尤其重点阐述了连续性倒塌的计算理论以及节点连接的半刚性，为后面的有限元分析做好理论铺垫。 在有限元模拟部分，采用两种模型，分别对壁厚变薄和扣件节点初始刚度变小这两种初始缺陷进行了模拟，得出壁厚变薄这种初始缺陷可以导致模板支架连续性倒塌，而扣件节点初始刚度变小这种初始缺陷不能导致模板支架连续性倒塌的结论。本文重点模拟了由于第一种初始缺陷（壁厚变薄）的存在而导致扣件式钢管模板支架连续性倒塌的情况，通过归纳其杆件失效的发展规律及相关特征，得出两点结论：①模板支架杆件失效先后顺序的原则;②模板支架连续性倒塌过程中所表现出的规律。最后，针对壁厚变薄这种初始缺陷，提出几点模板支架的抗连续性倒塌措施，并分析了四种构造因素对模板支架的连续性倒塌承载力的影响。