基于标准的钢管脚手架扣件设计及力学性能分析.ppt

基于EN74标准的钢管脚手架扣件设计及力学性能分析 姓名：姬建菲 导师：王 凯 一、综述 建筑业和大型装备制造业是我国经济发展的支柱产业，其高速发展为扣件行业的发展提供了大有作为的广阔空间，有市场需求是扣件行业发展难得的机遇，但是由于价格竞争、利益驱动等等原因，国内扣件的生产使用非常混乱，由于扣件质量原因而引起的伤亡事故时有发生。 图一 扣件在大型装备制造业应用 在建的054B护卫舰 近年重大安全事故案例 1. 2002年10月25日南京电视台演播中心施工过程中, 发生一起模板支撑系统整体坍塌事故, 造成6人死亡, 11人重伤, 24人轻伤。 2. 2003年2月18日, 在某研究发展中心工程施工中当浇筑门厅( 结构高度为28.1m, 净跨24m)混凝土时, 晚上20: 00左右发生支模架坍塌, 造成13人死亡, 17人受伤的重大伤亡事故。 3. 2004年2月26日, 河南省某工地在浇筑跨度15m、宽8m、高15m的办公楼大门檐顶混凝土时,模板支撑系统发生坍塌, 造成5人死亡、9人受伤。 4. 2005年4月17日下午, 上海松江区某在建厂房脚手架及房顶发生坍塌, 25人被埋, 造成重大伤亡 5. 2005年9月北京西单西西工程四号地综合楼项目，浇筑20多米高楼板时，支撑架失稳，坍塌面积400m‘，造成8人死亡，16人重伤 6. 2005年10月21日下午5时50分，位于西安南郊天坛路的一处城市集中供暖工地发生脚手架坍塌事故，周长80米、高20米的四方型脚手架轰然倒塌 ，造成4死16伤。 今年重大安全事故案例 1. 2008年1月6日上午10时左右，广州南海大沥河西村一座七层在建楼房阳台的护墙突然坍塌 ，造成1死1伤 2. 2008年5月9日15时左右，牡丹江市太平路原时代广场门前工地的脚手架顶部突然坠落，6名行人被砸，其中3人抢救无效死亡 3. 2008年２９日１０时４５分许，上海新国际博览中心Ｅ６馆的杭州某公司展台附近约６米高的脚手架突然倒塌，致使１名正在撤展的工人高空坠亡，另有３名工人受伤 4. 2008年11月29日上午9时40分许，武昌市洪山卓刀泉北路上，一酒店外的脚手架整体倒塌，拉倒6根电线杆，致附近3000多家用户停电，一辆过路轿车被砸坏 5. 2008年12月21日上午，上海市奉贤区金汇镇一处正在进行改扩建施工的厂房顶层结构脚手架突然倒塌，3名工人伤重不治身亡，9名施工人员不同程度受伤 6. 2009年1月3日10时40分许，深圳市南山区蛇口公园路一在建工地的脚手架发生坍塌，5名工人被埋，共造成6人受伤，其中4人伤势较重。 倒塌事故原因分析 1. 钢管壁厚变薄 在市场上采购钢管, 名义上是Φ48×3.5钢管,实际测量时, 不少钢管壁厚实为2.8～3.0mm, 其轴向抗压能力降低18.7%～13.3%。钢管使用多年, 局部壁厚也变薄。 2. 扣件合格率低 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》( JGJ 130—2001) 表5.1.7规定对接扣件抗滑承载力为3.2kN, 直角与回转扣件抗滑承载力为8kN, 从现场检查发现, 很难达到此规定。某工地发生重大事故后, 对扣件进行检查,其合格率为0 扣件力学性能试验： 根据GB15831－2006，设计抗破坏实验和抗滑移试验方案，在市场上购买了三种常见的扣件，并对其进行试验 抗滑性能试验： 当施于横管上竖向等速增加的载荷P达到规定值时，测量位移值Δ1和Δ2 抗破坏性能试验： 抗滑性能试验后，未损坏的扣件可用作抗破坏性能试验，当P为25.0KN时，扣件各部位不得破坏。 采用试验仪器：电子试验拉力机 （中国科学院试验仪器研究所生产） 试验结果数据 ： 试验结论 ： 新型扣件3D结构图 将pro/E文件导入ANSYS 课题的主要目的 设计出符合EN74标准的新型扣件并对其进行结构优化。传统扣件采用铸造工艺其结构精度差，滑移量大，并且采用螺栓螺母上紧结构施工操作效率低，螺纹长期暴露在外容易受现场施工物附着导致无法拆卸，施工中螺母与扳手容易掉落，因此有待进一步的改进。根据某课题要求，参照EN74标准，本论文研究设计一种通用性好、安装简便、一体性好，并便于大量生产的扣件。 课题的主要内容： a、设计符合EN74标准的新型扣件。 b、利用ANASYS软件对新型扣件的进行建模和受力分析。 c、对扣件的设计进行优化。 d、依据EN74标准，设计出实验方案，并对扣件进行实际测试。 e、设计出能适宜大批量生产时的实验检验工具。 f、将软件模拟分析结果与实际测试结果进行对比分析，对扣件的设计方案进一步优化。 预期效果 a、设计出扣件的三维模型。 b、依据EN74标准，利用ANSYS软件