高层悬挑脚手架结构抗风性能研究

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改革开放以来,我国经济发展迅猛,其中代表城市经济形象的高层及超高层建筑数量更是与日俱增,与此同时也推进着施工技术不断创新发展。悬挑脚手架作为建筑施工中一种重要的施工平台,强风暴时,风荷载对结构的作用远远大于结构自重。特别是在相对发达的沿海城市,每年的台风高发期对施工安全的影响是不可忽视的。因此对高层建筑施工期进行风场实测,不但能够得到研究风荷载作用原理最为直观的资料,同时为研究悬挑脚手架的抗风性能提供参考。本文以镇江在建高层建筑项目为依托对其顶层楼面进行风场实测分析,得到悬挑脚手架施工期风荷载数据,并结合有限元软件对施工用悬挑脚手架整体及其重要构件进行研究,主要工作内容和成果如下:(1)在沿海地区强(台)风集中月份8月底~10月初对在建高层建筑楼顶进行风场实测,并从中选取风速较大、风向稳定的4h时长的实测数据进行风场分析,得到该施工场地的高空脉动风特性为悬挑脚手架模型整体分析提供参考。并发现实测数据受周边环境影响离散性大,但横纵湍流度及横纵阵风因子与平均风速之间存在一定的线性关系。(2)以镇江瑄园商业住宅在建高层建筑所使用的悬挑脚手架结构尺寸为基础模型,研究了剪刀撑角度、脚手架排布方式、架体高度及连墙件与架体间距四个因素对悬挑脚手架的抗风性能的影响,通过正交设计出更为科学合理的9种工况并结合MIDAS有限元软件进行模拟,利用正交极差表对各工况的最大轴力、应力、位移、弯矩及稳定性进行分析,给出了各因素影响力的排序及最佳结构形式。(3)下方承力架是防止悬挑脚手架发生水平位移及保证侧向稳定的重要构件,通过读取MIDAS有限元软件各工况底部最大轴力数值,利用ABAQUS有限元软件对承力架结构建模分析,发现架体高度及连墙件与架体间距对承力架应力、挠度有着重要影响,为确保承力架结构受力合理,根据模拟结果给出不同架体高度下连墙件与架体间距的建议。(4)连墙件作为悬挑脚手架承受和传递风荷载重要构件,通过ABAQUS有限元软件对施工中使用较多的预埋式连墙件及抱箍式连墙件进行对比分析,探讨在有无斜撑、不同连墙件与架体间距及连墙件数量三个变量下连墙件性能的变化。在位移加载的作用下分析连墙件的应力变化情况、固端剪力-加载位移曲线和刚度退化曲线,为优化连墙件性能提供参考。
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