[摘要] 第一章 绪论1 1 研究背景及意义目前，我国建筑物及构造物正在
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
目前，我国建筑物及构造物正在向大跨度以及高层化发展，再加上装配式建筑的发展与应用，在结构工程施工时，支撑体系是不可或缺的[1]。其中，扣件式钢管脚手架在全国范围内广泛使用，占脚手架支撑体系使用总量的 70％以上[2]。可预见的是，今后较长时间内，扣件式钢管脚手架将仍是我国建筑行业主要的支撑体系。我国目前的脚手架实际搭设，大多都是经验施工，效率较低，高度的周转以及使用加大了扣件以及钢管等材料的消耗[3]。而且，现行规范规定的脚手架搭设都是针对于传统现浇楼板的支撑，不能很好地适用于装配式叠合楼板的支撑。脚手架力学性能研究，优化脚手架搭设可以节约工程成本，避免建设资金的浪费；减少构配件的使用，避免因过度使用而造成的磨损；提高脚手架搭设效率，缩短工期。鉴于以上种种原因，本文选用扣件式钢管脚手架作为装配式叠合楼板的支撑体系，对其多种参数影响（扫地杆搭设高度、扣件扭紧程度、楼板单双向板的面荷载传递、剪刀撑布置等）下的力学性能进行研究，并根据屈曲因子和荷载—位移曲线判断脚手架结构的稳定性，实现脚手架搭设的优化。
本文通过系统的理论间距估算、有限元模拟，对不同现浇层厚度、相同预制层厚度的叠合楼板下扣件式钢管脚手架分情况进行了力学性能研究，并根据分析结果对脚手架搭设实现优化。实际意义如下：
1.通过理论间距估算与现场试验验证检测了有限元建模分析的准确。
2.本论文对各种影响参数下扣件式钢管脚手架进行力学性能研究，得到了系列结论（如扫地杆搭设高度范围最优为 0.2m—0.4m；脚手架扣件扭力宜为 60 m N ? ，节点半刚性连接；双向板楼板面荷载传递比单向板稳定性更好；剪刀撑布置宜四跨连续，最好是四面均布等），对实际施工中的装配式叠合楼板下脚手架的搭设可以进行一定的指导，有一定的借鉴作用。
3.对不同现浇层厚度的叠合楼板下脚手架的立杆搭设最大横间距实现了优化，可以应用于装配式叠合楼板下脚手架的搭设，响应了国家发展装配式的号召。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国内外学者利用试验以及有限元软件分析对脚手架结构稳定承载力的影响因素进行了详细的研究，总结了稳定承载力的影响规律，得到了一系列的研究成果：
Yue Lin Hua[4]等测试得到了立杆的轴向力和侧向位移，并对二者的关系进行总结。
N.J.Gardner[5]等监测了板柱结构的支撑架，并对分析模型进行了完善优化，更符合实际。
Lightfoot[6]为计算支撑体系的稳定承载能力，首先使用了弹性的屈曲分析方法。
Godley[7]采用刚性节点情况下的非线性模型，对脚手架支撑体系进行了稳定分析。
Peng，Jui．Lin[8]等对扣件式脚手架的稳定承载力进行了分析，并发现没有剪刀撑时，和门式脚手架大致相等。
S．L．Chan[9]等将节点刚度的影响用杆件的有效长度来控制，建立了弹性屈曲分析扣件式脚手架稳定承载力的方法。
Huaug[10]提出了相对简单的方法与模型，计算了脚手架的稳定承载力。
Homes 和 Hindson[11]利用脚手架的足尺试验，测得脚手架的稳定承载力。
Chan[12]利用计算长度分析了节点刚度对稳定承载力的影响。
Grundy 和 Kabaila[13]认为脚手架结构是刚性的，当施加的荷载发生变化时，各层楼板的挠度变化应该相同。
Brand[14]对脚手架进行了稳定分析，得到了脚手架的稳定承载力，经过比较发现当计算长度大致等于步距时，试验结果与理论分析结果相近。
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第二章 脚手架支撑体系力学性能理论计算
2.1 脚手架支撑体系的计算理论
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2.2 立杆的稳定计算
极限范围之内立杆的强度和稳定性计算是脚手架整体稳定性分析重要部分，在本节中，将对立杆进行稳定分析计算，得到稳定状态下的极限承载能力，然后借助公式对其进行反推，得到最大立杆横间距的估算值。
2.2.1 立杆钢管截面几何特性的确定
本节计算中所用的脚手架钢管为 Q235 普通钢管，截面几何特性详见表 2.1。
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3.1 力学性能分析的方法及判断依据.....................................14
3.2 有限元模型的建立.....................................17
3.3 试验验证.................................22
第四章 装配式叠合楼板支撑体系影响参数及成本分析........................................27
4.1 扫地杆离地高度的影响..........................................36
4.2 扣件扭力大小的影响....................................36
4.3 单双向楼板选择的影响.............................41
第五章 结论与展望.....................................64
5.1 结论......................................64
5.2 展望...............................66
第四章 装配式叠合楼板支撑体系影响参数及成本分析
4.1 扫地杆离地高度的影响
为了研究不同扫地杆离地高度对脚手架结构稳定性的影响，根据扫地杆的有无以及离地高度分为 6 个组合（组合 1：不设置扫地杆；组合 2：纵横方向在离地高度 0.2m处设置扫地杆；组合 3：离地高度 0.3m 处设置扫地杆；组合 4：离地高度 0.4m 处设置扫地杆；组合 5：离地高度 0.5m 处设置扫地杆；组合 6：离地高度 0.6m 处设置扫地杆）。利用 SAP2000 分别对不同扫地杆离地高度下的钢管脚手架建立仿真模型并进行力学性能分析。组合 1 与组合 2 仿真模型如图 4.1、4.2 所示。
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第五章 结论与展望
5.1 结论
本文为对装配式楼板支撑体系力学性能研究，以桁架式钢筋混凝土叠合楼板下的扣件式钢管脚手架为例，通过理论稳定分析逆运算与 SAP2000 建立仿真模型对结构进行特征值屈曲分析和静力非线性分析来判断结构的整体稳定性，对脚手架结构稳定承载力的诸多影响参数进行了分析，对脚手架立杆最大横间距进行探讨，完成了对脚手架结构搭设的初步优化。通过本文的研究，所得结论如下：1、本论文以桁架式钢筋混凝土叠合楼板为例，利用 SAP2000 建立了扣件式钢管脚手架的仿真模型，对其进行了特征值屈曲分析和静力非性分析，并借助屈曲因子与位移—荷载曲线判断了脚手架结构的力学性能。为验证有限元建模分析的准确性，在实际施工现场对立杆进行了应力应变试验，通过对比，证明了有限元分析的准确性，可以为以后此类结构的分析提供一定的借鉴参考作用。
2、增加扫地杆的设置时，脚手架的整体稳定承载能力会增大；扫地杆最理想的搭设高度为 0.2m—0.4m。离地高度在 0.2m—0.4m 期间，随着离地高度的增加，脚手架结构的稳定承载力也会不断增加；但在离地高度? 0.5m 后，稳定承载力反而会随着离地高度的增大而减小。
参考文献（略）
