碗扣式鋼管腳手架和支撐架受力性能試驗與分析

          碗扣式鋼管腳手架作為建筑施工的一種新型腳手架體系,應用廣泛。然而多年來碗扣式鋼管腳手架設計一直沿用扣件式鋼管腳手架規范,使碗扣式鋼管腳手架設計無據可依。

     本文以濟南一諾試驗機設計主編根據我國《建筑碗扣式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ166-2008)為契機,“碗扣式鋼管腳手架整體結構荷載試驗研究”,對碗扣式鋼管腳手架和模版支撐架分別進行了整體結構承載力試驗研究和有限元數值分析,做出主要研究。

        內容和成果如下：

    1、管腳手架極限承載力試驗方案,比較豎向荷載單獨作用以及豎向荷載和水平荷載共同作用下腳手架的極限承載力和破壞模式,得到設置水平斜桿和廊道斜桿對腳手架極限承載力和破壞模式的影響規律。試驗結果表明,水平荷載作用下腳手架面外位移增大,承載力降低;設置水平斜桿和廊道斜桿可顯著提高腳手架承載力,有效減小腳手架變形。

   2、設計了8組碗扣式鋼管模板支撐架極限承載力試驗方案,比較國標碗扣與非國標碗扣鋼管模板支撐架破壞模式和承載力,得到設置水平及豎向剪力撐的支撐架極限承載力和破壞模式,以及立桿步距、天桿高度和高寬比對支撐架極限承載力和破壞模式的影響。試驗結果表明,采用非國標碗扣的鋼管模板支撐架極限承載力由節點強度控制,國標碗扣的鋼管模板支撐架的破壞形式為整體失穩破壞;當其他條件相同時,天桿高度、高寬比、步距增大時,支撐架承載力降低;同時設置水平及豎向剪力撐時將有效提高支撐架極限承載力。

    3、設計了2組碗扣節點受力性能試驗方案,比較國標與非國標碗扣節點性能,得到碗扣節點與腳手架破壞先后順序,分析碗扣節點的剛度。試驗結果表明,非國標碗扣承載力由強度控制;國標碗扣節點腳手架桿件先于碗扣發生屈服,碗扣節點受力性能良好,碗扣節點為半剛性連接節點。

     4、按空間鉸結體系建立碗扣式鋼管腳手架和模板支撐架有限元模型,分析其極限承載力和破壞模式,并與試驗結果進行對比。根據碗扣式腳手架與模板支撐架承載力試驗結果與有限元分析結果,給出了碗扣式腳手架桿件計算長度的計算公式。 本文研究成果可為編制《建筑碗扣式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ166-2008)提供試驗數據和理論依據,亦可為碗扣式鋼管腳手架和模板支撐架設計提供參考。