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      2. 15年專注于大型鋼結構工程的承包建設
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        【干貨】鋼結構天橋施工中的動力響應分析

        文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2018-06-14 10:15:00

         腳手架是建筑結構施工或外墻裝飾作業中一種較為重要的輔助施工設施。超高層建筑腳手架架體構造部分由傳統的扣件式鋼管腳手架發展而來,然而與傳統腳手架不同的是,超高層建筑中的附著腳手架在作業中除了承受豎向荷載作用外,水平風荷載亦起主要作用。  --深圳集裝箱房屋

        為考察此類腳手架在風荷載作用下的動力響應,本文以某實際工程為例,選取典型的腳手架區間,采用ANSYS軟件進行有限元建模和動力響應分析。
        單元架體跨度取5.3m,跨度內立桿縱距1.5m,橫距0.8m,步高1.9m,共9步半,支架離墻距離0.4m,腳手架總高度19m,樓層高度110m,寬度33.4m,項目所在地風壓是0.35kN/m2,地面粗糙度為D類。
        拉桿采用link8單元;框架采用beam189單元,硬拉結約束采用彈簧單元combin14,其中彈簧剛度取10000N/mm,材料屬性:彈性模量2.1e5N/mm,泊松比0.3,密度7850kg/m3,結構有限元模型如下:
         
         
         
        首先對該結構進行了常規的靜力分析,靜力分析時的主要荷載包括結構的自重,活荷載按作業水平投影面積0.5KN/m2考慮,風荷載按照荷載規范P58-59計算,荷載組合取1.2恒+1.4風+1.4*0.7活,最后得到的位移云圖如下,可見靜力分析情況時,結構最大位移大約34mm。
         
         
        風荷載按照成分來分一般分為平均分和脈動風,在靜力計算時,脈動風按風振系數加到平均風壓上考慮,而在進行動力時程分析時,則應把脈動風按隨機荷載來考慮,利用諧波疊加法采用Matlab編制響應程序,即可得到迎風面不同標高處的風速時程曲線。
        生成風荷載的參數如下:
        由于考慮腳手架在爬升過程中的動力響應,爬升過程中允許的最大風等級為六級,此時按前文可知,風壓為0.11kN/m2,對應的風速為13.27m/s,地面粗糙度度系數取0.013,時間間隔取0.2s,持續時間取200s,腳手架頂部高度為110m,采用Davenport風速譜,模擬的回歸階數取4階。下圖列出了標高110米處的風速時程曲線、模擬功率譜與目標譜的對比曲線。
         
         
        對比上述橫向和豎向的結果可以看出,在風荷載時程作用下,結構各個節點位移響應以頂部響應最為強烈,其中在頂部距離端部大概四分之一跨度處達到最大值,這與靜力計算的結果相一致。
        在豎向上,結構位移響應最大值成凹形分布,在導座附近達到最小值,在頂部達到最大值,與靜力分析結果相一致。
        對比動力分析結果與靜力分析結果,發現最大值相差較大,靜力全結構最大值約33.8mm,而動力分析的結果大約在91mm附近,兩者相差近3倍,這也說明腳手架在爬升過程中風荷載的影響較大,除了按照靜力分析之外,適當的動力分析也必不可少。--鋼結構夾層
         
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