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在模板支撐體系中，存在著多種結(jié)構(gòu)形式，如竹木腳手架、扣件式腳手架和門架等，國內(nèi)外學者也對模板工程的安全應用做了大量地研究。但是因為施工條件的多樣性，導致了現(xiàn)有腳手架體系不能很好地的適應日益發(fā)展的建筑結(jié)構(gòu)形式的施工需要，因而要開發(fā)出更加適合的模板支撐構(gòu)件。為了提高施工質(zhì)量并且在操作上更加方便快捷，建筑用活頂柱應運而生。建筑用活頂柱是施工中梁、板等結(jié)構(gòu)的豎向支撐構(gòu)件，通過粗調(diào)和精調(diào)的操作可以較方便、精準地調(diào)解到所需支撐高度。對支撐高度在2400ｍｍ、2900ｍｍ和3400ｍｍ的建筑用活頂柱進行了試驗研究。
有限元分析單元法作為試驗研究的擴充手段，能節(jié)約因做大量試驗而需耗費的巨額資金，能在一定程度上彌補試驗的局限性。因此，應用有限元計算方法對建筑用活頂柱進行了模擬分析，通過數(shù)據(jù)分析得到了適用于設(shè)計計算的穩(wěn)定系數(shù)計算公式試驗中所采用的建筑用活頂柱有兩種類型，按照可支撐高度的差異分為ＭＮⅠ型和ＭＮⅡ型，最大支撐高度可分別達到2900ｍｍ和400ｍｍ。ＭＮⅠ型和ＭＮⅡ型的建筑用活頂柱上立柱與導柱的鋼管分別為Υ60×2.5ｍｍ和Υ48×3ｍｍ，材料性能試驗測得鋼管的彈性模量Ｅ=204ＧＰａ，屈服強度ｆｙ=191.1ＭＰａ，銷釘?shù)膹椥阅Ａ浚?206ＧＰａ，屈服強度ｆｙ=353ＭＰａ，采用實體單元ｓｏｌｉｄ45對建筑用活頂柱進行有限元建模，材料的應力-應變關(guān)系選用圖所示的雙線性應力-應變關(guān)系。
建筑用活頂柱的有限元模型尺寸見表 (ｈ為總支撐高度，Ｌ為立柱外露長度，Ｄ為柱外露長度，ν為初偏移)。建筑用活頂柱有限元模型和約束形式見圖，在模型的頂部和底部施加鉸接約束，并約束Ｙ方向(平面外方向)的變形，使得模型只能在ＸＺ平面上產(chǎn)生變形.在模型的頂端通過荷載步的方式施加面荷載，使用弧長法對建筑用活頂柱模型進行非線性屈服分析。
對試件有限元模型分析后的結(jié)果進行ＶｏｎＭｉｓｅｓ應力云圖進行提取。可以看出，當荷載達到極限承載力時建筑用活頂柱上的ＶｏｎＭｉｓｅｓ應力分布規(guī)律呈現(xiàn)連接處應力最大，并有向兩端遞減的現(xiàn)象。對比觀察3個試驗模型的ＶｏｎＭｉｓｅｓ應力值可以看出當達到極限承載力時導柱鋼管彎曲段上的受壓區(qū)ＶｏｎＭｉｓｅｓ應力都達到了屈服應力，ＭＮⅠ24銷釘應力達到屈服應力，其余2個試件銷釘未達到屈服應力。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務與解決方案
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