[发明专利]扣件式钢管模板支撑体系设计方法

权利要求书

1.扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于，所述方法首先建立扣件式钢管模板支撑体系的有限元模型；基于所述有限元模型分析扣件式钢管模板支撑体系失稳特性和承载力的影响因素。

2.根据权利要求1所述的扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于：所述扣件式钢管模板支撑体系的有限元模型的建立过程具体如下：

a、建立节点的本构关系模型；

b、施加荷载工况与约束；

c、选择材料的本构关系；

d、选择水平杆、立杆和剪刀撑的单元类型；

e、选择模拟半刚性节点的单元类型。

3.根据权利要求2所述的扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于：在扣件式钢管模板支撑体系的有限元模型的建立过程中引入以下条件来简化模型：

ⅰ所有构件的轴线都在同一平面内，忽略立杆轴线和水平杆轴线之间的间距、斜向剪刀撑的旋转扣件距主节点的间距；

ⅱ采用一阶屈曲模态模拟结构的初始缺陷、搭设偏差，乘以模态比例因子输入到非线性稳定分析模型中；

ⅲ使模板支撑体系四周无约束；

ⅳ不考虑风荷载、地震作用和混凝土浇筑时动力荷载的影响。

步骤四，验算所设计的新型钢框重组竹模板组合结构正常使用状态下的变形要求。

4.根据权利要求3所述的扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于：在所述步骤a中，立杆、水平杆的接长采用对接扣件，连接点之间为刚性连接；立杆与纵横水平杆之间的连接采用直角扣件。

5.根据权利要求3所述的扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于：在所述步骤b中，荷载平均作用于支撑体系顶部立杆超出顶层水平杆部分的端点；立杆底部、剪刀撑底部与基础之间为铰接。

6.根据权利要求3所述的扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于：在所述步骤c中，对于扣件式钢管模板支撑体系，在支架结构发生失稳破坏时，组成支撑体系的所有杆件都处于弹性状态。

7.根据权利要求3所述的扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于：在所述步骤d中，立杆、水平杆、剪刀撑均采用ABAQUS软件中的二节点三维管单元PIPE31，PIPE31为梁单元库中的一种。

8.根据权利要求3所述的扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于：在所述步骤e中，采用如下思路来模拟扣件节点的半刚性：

节点设置在第一水平杆、立杆、以及水平面上与第一水平杆垂直的第二水平杆的共同交点上，所述节点以其位置不同以第一、第二、第三三个节点做区分，第一节点在立杆上，第二节点在x方向的水平杆上，第三节点在y方向的水平杆上；每个节点之间设置六个弹簧单元，使得三个节点的3个平动自由度和1个沿立杆轴向的转动自由度相同，第一节点和第二节点之间设置扭转弹簧，第一节点和第三节点之间设置扭转弹簧，立杆与剪刀撑每个节点间设置三个弹簧单元模拟铰接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的扣件式钢管模板支撑体系设计方法，其特征在于：在基于所述有限元模型分析扣件式钢管模板支撑体系失稳特性和承载力的影响因素的过程中，分析的影响因素包括扣件拧紧力矩T、立杆伸出顶层水平杆长度a、扫地杆设置高度d、横杆步距h、立杆纵横距l、支撑体系的搭设步数和跨数、剪刀撑的设置和初始缺陷。