土建临时结构Midas-civil满堂脚手架建模参数设置

MidasCivil满堂脚手架建模参数设置满堂脚手架种类及选型1脚手架试验稳定荷载3MidasCivil模拟稳定荷载4手算、试验、电算稳定荷载对比5无限自由度压杆稳定荷载2•目前建筑市场上存在的脚手架有以下几类：•扣件式钢管脚手架，规范：JGJ130-2011；x•碗扣钢管脚手架，规范：JGJ166-2008；√•盘扣钢管脚手架，规范：JGJ231-2010；√•轮扣钢管脚手架，规范暂无；x•门式钢管脚手架（CKC），规范JGJ128-2010；x•重型门式支架；规范暂无；x•T60塔架，（欧标）预计是逐步推广产品，湖北省出来一个地方标准（征求意见稿）；√1、满堂脚手架种类及选型扣件式钢管脚手架碗扣式钢管脚手架盘扣式钢管脚手架轮扣式钢管脚手架门式钢管脚手架（CKC）重型门式钢管脚手架T60塔架（ULMA支架，欧标）脚手架选型表几种支撑系统在工程应用中比较比较项目钢管+扣件式支撑架碗（盘）扣式支撑架重型门式支撑架T60塔式支撑架构架形式钢管、扣件立杆、横杆、配件门架、调节杆、配件主框架、连杆、配件立杆截面φ48*3.5mmφ48*3.5mmφ57*2.5mmφ60*3mm材料材质Q235Q235Q235Q345防腐处理油漆油漆油漆热浸镀锌受力方式偏心摩擦受力、轴心受力轴心受力轴心受力轴心受力可靠性构架任意性、节点差异性明显，整体稳定性及可靠性差。定型杆件，具有架构的严格性，稳定性及可靠性尚好。定型构件，塔式结构，构架严格，具有极强的自稳定性，安全性可靠性很好。市场产品质量差较差较好很好灵活性构架形式和尺寸灵活虽受定型构件限制，但任很灵活单杆承载能力≤12.8KN≤30KN≤35KN≤60KN附加无无无租赁时免费提供主分配梁技术支持无无无全过程专业技术支持结论构架灵活，可靠性差，用钢量很大，架设工作量和劳动强度大，产品质量难以保证，施工效率低，工程形象差。构架规范，整体性和可靠性较好，市场产品质量难以保证，经济性和施工效率一般。构架规范，整体性和可靠性较好，经济性和施工效率较好。根据欧洲标准设计和制造，结构设计合理，制造精度高，质量可靠，承载能力大，构件较少，搭设简便灵活，施工效率很高，热浸镀锌防腐，具有良好的工程形象，长期使用经济效益更加明显。推荐x√√√•，扣件式钢管满堂支承体系理论分析与试验研究，陆征然博士学位论文；•，基于有侧移半刚性连接框架理论的无支撑模板支架稳定承载力分析及试验研究，陈志华，陆征然等；•，JGJ231-2010建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程；•，JGJ130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范；•，JGJ166-2008碗扣支架安全技术规范；•，西班牙ULMA支架体系；•，T60塔式支撑系统；，ST60塔式支撑脚手架施工规范征求意见稿；•，扣件式钢管支模架稳定承载力的影响因素分析与构造措施研究，张洪亮硕士论文；有关脚手架规范和文章的下载网站链接2、无限自由度压杆稳定荷载泛函：i为奇数•以能量准则构建的无限自由度压杆稳定荷载计算方法以变分为基础，可以分为直接法（精确法）和间接法（近似法）两类。•直接法是求解约束为边界条件，满足欧拉-拉格朗日方程的微分方程组，一般约束越多，直接求解微分方程越困难。•间接法是代入泛函求解条件极值问题，一般用已经求解的同类欧拉-拉格朗日方程的解构造泛函，一般取泛函前面2~3项就能够达到满足工程精度的结果。无限自由度压杆稳定荷载计算方法•当受压杆件处于屈曲临界状态时，外力功增量等于体系弹性势能增量；当外力功增量大于体系内弹性势能增量时，结构发生屈曲破坏；•判断准则1：δΠ=0（直接法）。•判断准则2：（间接法）。能量准则和屈曲荷载稳定性计算的齐次线性方程组•以下方程为欧拉-拉格朗日方程，D为微分符号，i为阶次，ai为系数。欧拉-拉格朗日方程•本题中无限自由度压杆稳定满足的欧拉方程为：•s为转角弹簧刚度，引用值为陆征然博士论文19.71KN.m/rad；《基于有侧移半刚性连接框架理论的无支撑模板支架稳定承载力分析及试验研究》。•T为横杆支撑刚度，满堂支架无侧向联墙件时取0。•间接法的精度取决于计算取值的范围，需要多做计算对比再来采用，一般间接法得到的结果大于理论值。•下图采用Pcr3打印的结果。间接法求出的无限自由度压杆稳定公式0.6m步距扣件式脚手架层高和稳定荷载曲线KN层高1.2m步距扣件式脚手架层高和稳定荷载曲线KN层高无限自由度压杆稳定荷载泛函：i为奇数无限自由度压杆的弹性势能U1：弹簧压缩势能；U2：转角弹簧势能；U3：杆件弯曲势能；Pe：外力势能。连加符号变为积分压杆总势能δП为杆件总势能的变分，计算方法见老大中《变分法基础》。对变分进行分部积分汇总公式利用边界条件简化方程拆分方程δΠ=0构造方程组上面几个方程分别为欧拉拉格朗日方程，自然边界条件，约束边界条件。变分法求出的微分方程（直接法）先求解欧拉拉格朗日微分方程，得到四个待定系数_C1,_C2,_C3,_C4；利用边界y(0)=0，y(n*l)=0来简化系数。最后两个y’’(n*l)=0，(S/EI)y’(0)-y’’(0)=0来构造一个方程，这个方程的待定系数不为零，待定系数后面的项之和为0，求解分项之和为0找出关系。以上构造方程的结果在复数域内有意义（主要是构造方程时N的方向为负值）。变分法求出的微分方程（直接法）变分法求出的微分方程（直接法）变分法求出的微分方程（直接法）变分法求出的微分方程（直接法）重要结论：无限自由度压杆稳定计算公式利用变分方法导出的无限自由度压杆稳定计算公式如下：刘东跃老总的依墩支架压杆稳定荷载（连墙，支架侧向强约束）：满堂脚手架的压杆稳定计算公式（不连墙，支架侧向约束弱，K=0）：不考虑水平杆转动约束，S=0，公式简化为欧拉公式：公式适用范围需要注意的是所有的压杆稳定计算公式是有适用范围的，超出这个使用范围就需要另外做强度验证。A3钢材的欧拉公式适用范围是长细比大于100。建议对上述公式做一个变形，以方便更好采用，避免误用。3、脚手架试验稳定荷载天津大学和建科院相关研究天津大学和建科院相关研究天津大学和建科院相关研究天津大学和建科院相关研究•鉴于midascivil里面定义节点半刚性连接比较麻烦，需要输入数据比较多，建议采用刚结点计算法；•在利用刚结点计算的时候取标准荷载10KN来计算，对比屈曲稳定系数，用屈曲稳定系数除以安全储备值作为支架稳定验算的结果；•本例中屈曲稳定安全系数取4。4、midascivil计算模拟步距1.2m脚手架稳定荷载分析步距0.6m脚手架稳定荷载分析利用midascivil刚结法计算稳定荷载midascivil刚结法计算脚手架压杆稳定屈曲荷载单位：m，KN编号上出长度下出长度步距层数总高度计算荷载屈曲系数安全系数推荐采用荷载10.30.30.664.21019.0104.047.520.30.30.685.41018.1904.045.530.30.30.6106.61017.2504.043.140.30.30.6127.81016.2404.040.650.30.30.6149.01015.2004.038.060.30.30.61610.21014.1604.035.470.30.30.61811.41013.1504.032.980.30.30.62012.61012.1904.030.590.30.30.62213.81011.2704.028.2100.30.30.62415.01010.4204.026.1110.30.30.62616.2109.6234.024.1120.30.30.62817.4108.8924.022.2130.30.30.63018.6108.2204.020.6140.30.30.63219.8107.6044.019.0midascivil刚结法计算脚手架压杆稳定屈曲荷载单位：m，KN编号上出长度下出长度步距层数总高度计算荷载屈曲系数安全系数推荐采用荷载10.30.31.234.2108.4404.021.120.30.31.245.4108.0974.020.230.30.31.256.6107.8154.019.540.30.31.267.8107.5514.018.950.30.31.279.0107.2904.018.260.30.31.2810.2107.0264.017.670.30.31.2911.4106.7584.016.980.30.31.21012.6106.4864.016.290.30.31.21113.8106.2144.015.5100.30.31.21215.0105.9434.014.9110.30.31.21316.2105.6764.014.2120.30.31.21417.4105.4144.013.5130.30.31.21518.6105.1594.012.9140.30.31.21619.8104.9124.012.3整体脚手架计算（无剪刀撑）整体脚手架计算（有剪刀撑）midascivil刚结法计算稳定荷载注意事项通过上述对比计算，四立杆计算的压杆稳定系数最小，除以安全系数后接近实际的稳定荷载；建议做脚手架设计时计算稳定荷载时采用同高度和同步距的四立杆模型判断稳定荷载；满堂脚手架整体建模计算的结果位移可以取用，应力状态无意义，决定脚手架应力状态的是稳定荷载；整体建模时斜撑杆可建可不建，施工时必须按照规范要求施工到位；脚手架计算可以采取荷载分区法来确定立杆数量和横杆步距，大家对照相应表格查找对应稳定荷载，换算成能够承受的上部结构荷载面积再来确定纵横距和步距；稳定计算没考虑自重，自重应作为荷载换算为节点力；满堂支架的上部型钢、木方、模板等可以单独建模计算，不要混到支架计算里面（减少约束对脚手架稳定计算的干扰）。5、手算、试验、电算稳定荷载对比变分法求解的稳定荷载（0.6m步距）利用变分法推出来的脚手架压杆稳定荷载单位：m，KN编号上出长度下出长度步距层数总高度待定系数弹簧刚度计算荷载推荐采用荷载10.30.30.621.83.38513605519.710240.2211.420.30.30.632.43.47981832119.710130.2112.230.30.30.643.03.56109134119.71090.277.540.30.30.653.63.63142732219.71071.061.450.30.30.664.23.69275271719.71060.352.760.30.30.674.83.74658776319.71053.647.470.30.30.685.43.79414510319.71049.144.080.30.30.696.03.83640124619.71046.041.790.30.30.6106.63.87414933819.71043.740.0100.30.30.6117.23.90803870719.71042.038.8110.30.30.6127.83.93860487319.71040.637.8120.30.30.6138.43.96