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序
目次
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胡長明編著的《扣件式高大模板支架空間結構體系失效機理及其安全性控制理論研究》基于國家自然科學基金“高大模板支架空間結構體系失穩機理及其安全性控制理論研究”成果撰寫而成。本書以不同搭設情況下的真架為研究對象，通過對其進行加載至破壞，研究不同因素對架體穩定承載力的影響，并通過大型有限元計算軟件ANSYS對上述試驗進行數值模擬驗算；對直角扣件進行節點試驗，采用對數非線性模型進行回歸分析，確定了擰緊力矩與節點初始抗扭剛度之間的關系；建立高大模板支撐體系的失效準則，基于架體穩定性和人為失誤對結構可靠性的影響進行了分析研究；最后為結合實際施工情況，采用靜態應變測試系統對施工過程中的高大模板支撐體系內部桿件的應力應變進行了現場監測，掌握其內在變化規律，進而對模板支撐體系的安全施工進行有效控制。
《扣件式高大模板支架空間結構體系失效機理及其安全性控制理論研究》可供土木工程技術人員參考，也可以作為高等院校土木工程及相關專業的高年級本科生和研究生的教學參考書。
名人/編輯推薦
《扣件式高大模板支架空間結構體系失效機理及其安全性控制理論研究》可供土木工程技術人員參考，也可以作為高等院校土木工程及相關專業的高年級本科生和研究生的教學參考書。
序
隨著我國經濟的快速發展，建筑業作為我國國民經濟的支柱產業，為推動國民經濟的增長和社會全面發展發揮了重要的作用。經濟蓬勃發展，城市人口越來越多，高層建筑以及大跨度多功能建筑物越來越受到青睞。模板支撐體系作為建筑施工中的重要環節，顯得越來越重要。但由于管理、技術及施工人員素質與建筑業發展的不平衡，模板支撐系統質量參差不齊，導致模板支撐系統坍塌事故頻繁發生。每一次事故的發生，都警示我們要找出原因，解決問題，為建筑業的健康、安全、快速發展貢獻力量。
本書的研究得到了國家自然科學基金“高大模板支架空間結構體系失穩機理及其安全性控制理論研究”（編號：50978219）的資助。本書以不同搭設情況下的真架為研究對象，通過對其進行破壞性試驗，研究不同因素對架體穩定承載力的影響，并通過大型有限元計算軟件ANSYS對上述試驗進行數值模擬驗算；對直角扣件進行節點試驗，采用對數非線性模型進行回歸分析，確定擰緊力矩與節點初始抗扭剛度之間的關系；建立高大模板支撐體系的失效準則，基于架體穩定性和人為失誤對結構可靠性的影響進行分析研究；最后為結合實際施工情況，采用靜態應變測試系統對施工過程中的高大模板支撐體系內部桿件的應力應變進行現場監測，掌握其內在變化規律，進而對模板支撐體系的安全施工進行有效控制。
本書對造成高大模板支撐體系坍塌的原因進行總結。從5個不同的方面（高大模板支撐體系計算模型及方法研究現狀、荷載研究現狀、模板與支架協同工作研究現狀、整架有限元分析和試驗研究現狀、國外試驗研究現狀）對高大模板支撐體系的研究現狀進行概述，并在此基礎上提出本書的主要研究內容和技術思路，展望高大模板支撐體系的發展方向。
對5種不同工況下的高大模板支撐體系進行真架試驗。試驗過程中對架體加載直至整架破壞，測量加載過程中架體內部桿件（立桿、水平桿、剪刀撐）的應力大小及應力變化趨勢，記錄架體桿件的變形情況，判斷其失穩時的模態。將試驗結果同有限元計算軟件所模擬的結果進行對比，更為直觀地反映出高大模板支撐體系中不同桿件及不同的構造措施對架體整體穩定承載力的影響情況。
高大模板支撐體系穩定承載力從理論研究方向出發，系統闡述了桿件受壓的概念，并通過公式的推導明確了初彎曲及初偏心對軸心受壓構件的影響。
本書的研究得到了國家自然科學基金“高大模板支架空間結構體系失穩機理及其安全性控制理論研究”（編號：50978219）的資助。本書以不同搭設情況下的真架為研究對象，通過對其進行破壞性試驗，研究不同因素對架體穩定承載力的影響，并通過大型有限元計算軟件ANSYS對上述試驗進行數值模擬驗算；對直角扣件進行節點試驗，采用對數非線性模型進行回歸分析，確定擰緊力矩與節點初始抗扭剛度之間的關系；建立高大模板支撐體系的失效準則，基于架體穩定性和人為失誤對結構可靠性的影響進行分析研究；最后為結合實際施工情況，采用靜態應變測試系統對施工過程中的高大模板支撐體系內部桿件的應力應變進行現場監測，掌握其內在變化規律，進而對模板支撐體系的安全施工進行有效控制。
本書對造成高大模板支撐體系坍塌的原因進行總結。從5個不同的方面（高大模板支撐體系計算模型及方法研究現狀、荷載研究現狀、模板與支架協同工作研究現狀、整架有限元分析和試驗研究現狀、國外試驗研究現狀）對高大模板支撐體系的研究現狀進行概述，并在此基礎上提出本書的主要研究內容和技術思路，展望高大模板支撐體系的發展方向。
對5種不同工況下的高大模板支撐體系進行真架試驗。試驗過程中對架體加載直至整架破壞，測量加載過程中架體內部桿件（立桿、水平桿、剪刀撐）的應力大小及應力變化趨勢，記錄架體桿件的變形情況，判斷其失穩時的模態。將試驗結果同有限元計算軟件所模擬的結果進行對比，更為直觀地反映出高大模板支撐體系中不同桿件及不同的構造措施對架體整體穩定承載力的影響情況。
高大模板支撐體系穩定承載力從理論研究方向出發，系統闡述了桿件受壓的概念，并通過公式的推導明確了初彎曲及初偏心對軸心受壓構件的影響。
目次
前言
第一章 緒論
1.1 國內高支模應用現狀
1.1.1 高支模的應用現狀
1.1.2 扣件式模板支撐體系
1.2 扣件式高大模板支撐體系存在的問題及事故發生原因
1.2.1 近年來國內高大模板支撐體系倒塌事故
1.2.2 扣件式高大模板支撐體系存在的問題
1.2.3 扣件式高大模板支撐體系倒塌事故原因分析
1.3 國內外研究現狀
1.4 模板支撐體系的發展趨勢
1.5 本書主要研究內容和研究思路
主要參考文獻
第二章 高大模板支撐體系及直角扣件節點的真架試驗
2.1 試驗設計
2.1.1 試驗目的
2.1.2 試驗儀器及試驗原理
2.1.3 整架試驗方案設計
2.1.4 節點試驗方案設計
2.1.5 高大模板支撐體系直角扣件單榀試驗方案
2.1.6 試驗注意事項
2.2 扣件式高支模真架試驗有限元模型的預分析
2.2.1 預分析工作的重要性
2.2.2 三維有限元模型的預分析結果
2.3 高支模桿件受力試驗現象與結果分析
2.3.1 無剪刀撐高大模板支撐體系（工況l）
2.3.2 僅橫向端部有剪刀撐高支模（工況2）
2.3.3 考慮對接扣件四周設置剪刀撐的高支模（工況3―1）
2.3.4 四周都有剪刀撐的高支模（工況3―2）
2.3.5 在工況3的基礎上將步距改為1148mm的高支模（工況4）
2.3.6 在工況4的基礎上將縱距改為900mm的高支模（工況5）
2.3.7 研究結果
2.4 支架靜壓變形特性試驗現象及結果分析
2.4.1 架體頂部四角點檢測結果分析
2.4.2 立桿變形分析
2.5 高支模試驗初始缺陷的測量
2.6 小結
主要參考文獻
第三章 扣件節點半剛性對高大模板支撐體系穩定承載力的影響
3.1 扣件節點半剛性特點
3.2 扣件連接處節點性能試驗分析
3.2.1 M與θ關系
3.2.2 框架柱半剛接計算長度系數與直角扣件螺栓擰緊力矩關系公式
3.2.3 剛度修正系數
3.3 半剛性連接數值模型
3.4 結構單元剛度的推導
3.4.1 桿端彎矩與節點位移的關系
3.4.2 桿端扭矩與節點位移的關系
3.4.3 桿端軸向力與節點位移的關系
3.4.4 局部坐標系下的單元剛度矩陣
3.4.5 半剛性連接桿件的非節點荷載處理
3.5 節點半剛性對高大模板支撐體系穩定性的影響
3.5.1 基本假設
3.5.2 模型建立與計算
3.5.3 節點半剛性及架體二階效應對穩定承載力的影響
3.6 小結
主要參考文獻
第四章 初始缺陷對高大模板支撐體系穩定承載力的影響
4.1 初始缺陷的分類
4.2 考慮初始缺陷的高大模板支撐體系穩定性分析的方法
4.2.1 一致缺陷模態法
4.2.2 隨機缺陷法
4.3 數值計算及試驗研究結果的分析
4.3.1 扣件式鋼管模板支架有限元模型
4.3.2 僅橫向端部有剪刀撐高支模
4.3.3 四周都有剪刀撐的高支模
4.3.4 在工況3的基礎上將步距改為1148mm的高支模
4.3.5 在工況4的基礎上將縱距改為900mm的高支模
4.4 小結
主要參考文獻
第五章 構造因素對高大模板支撐體系穩定承載力的影響
5.1 數值模擬基本過程
5.2 掃地桿的設置對高支模穩定承載力的影響
5.2.1 模型的選取與建立
5.2.2 計算分析
5.2.3 研究結果
5.3 立桿伸出頂層水平桿長度對高支模穩定承載力的影響
5.3.1 模型的選取與建立
5.3.2 計算分析
5.3.3 計算結果
5.4 搭設高度對高支模穩定承載力的影響
5.4.1 模型的選取與建立
5.4.2 計算分析
5.4.3 計算結果
5.5 剪刀撐的設置對高支模穩定承載力的影響
5.5.1 水平剪刀撐的設置對高支模穩定承載力的影響
5.5.2 豎直剪刀撐的設置對高支模穩定承載力的影響
5.6 縱橫間距對高支模穩定承載力的影響
5.6.1 模型的選取與建立
5.6.2 計算分析
5.6.3 計算結果
5.7 搭設步距對高支模穩定承載力的影響
5.7.1 模型的選取與建立
5.7.2 計算分析
5.7.3 計算結果
5.8 搭設跨數對高支模穩定承載力的影響
5.8.1 模型的選取與建立
5.8.2 計算分析
5.9 小結
主要參考文獻
第六章 高大模板支撐體系穩定承載力計算理論
6.1 壓桿穩定的概念
6.2 軸心受壓桿件極限承載力的歐拉公式
6.3 受壓桿件端部固定條件與計算長度
6.4 初始幾何缺陷對軸心受壓構件的影響
6.4.1 初彎矩對軸心受壓構件的影響
6.4.2 初偏心對軸心受壓構件的影響
6.5 基于有側移框架柱理論的計算長度系數修正法
6.5.1 基本假定
6.5.2 計算長度系數的確定
6.5.3 考慮節點半剛性的計算長度系數修正法
6.5.4 程序編制及計算長度系數μ的確定
6.6 高大模板支撐體系假想水平力的設計法
6.6.1 鋼結構三種設計分析方法
6.6.2 高大模板支撐體系假想水平力的取值
6.6.3 高大模板支撐體系立桿的穩定計算
6.6.4 穩定系數∮的研究分析
6.7 作用于高支模體系上的荷載及其荷載組合研究
6.7.1 荷載分類
6.7.2 荷載效應組合
6.8 小結
主要參考文獻
第七章 扣件式高大模板支撐體系可靠性與風險分析
7.1 基于穩定性的模板支架可靠度分析
7.1.1 影響模板支架的不確定性因素分析
7.1.2 初始缺陷對模板支架可靠性的影響
7.1.3 荷載類型對模板支架可靠性的影響
7.2 模板支架施工中人為失誤的分析
7.2.1 掃地桿的設置對模板支架安全性的影響
7.2.2 頂端伸出長度的變化對模板支架安全性的影響
7.2.3 步距變化對模板支架安全性的影響
7.2.4 立桿間距變化對模板支架安全性的影響
7.2.5 鋼管壁厚變化對模板支架安全性的影響
7.2.6 剪刀撐設置對模板支架安全性的影響
7.3 基于AHP的模板支架施工人為因素權重計算
7.3.1 層次分析法簡介
7.3.2 模板支架施工中人為因素層次結構的確定
7.3.3 模板支架施工中人為因素權重計算
7.4 考慮人為失誤時立桿失穩的可靠性計算
7.4.1 立桿失穩可靠性計算
7.4.2 算例
7.5 基于AHP法對高大模板支撐體系的風險研究
7.5.1 構建風險評價結構模型
7.5.2 高大模板支撐安全風險結構模型中各影響因素權重計算
7.5.3 防范措施
7.6 小結
主要參考文獻
第八章 施工期間高大模板支撐體系應力實測分析
8.1 卵形結構高支模應力實測分析
8.1.1 工程概況
8.1.2 架體穩定性計算
8.1.3 測點布置
8.1.4 桿件受力情況
8.1.5 研究結果
8.2 大跨(27m)梁板下高支模應力實測分析
8.2.1 工程概況
8.2.2 立桿穩定性計算
8.2.3 測點布置
8.2.4 桿件受力情況
8.2.5 研究結果
8.3 雙向受載高支模桿件應力實測分析
8.3.1 工程概況
8.3.2 立桿穩定性計算
8.3.3 測點布置
8.3.4 桿件受力情況
8.3.5 研究結果
8.4 超高模板支撐體系桿件應力實測分析
8.4.1 工程概況
8.4.2 立桿穩定性計算
8.4.3 測點布置
8.4.4 桿件受力情況
8.4.5 研究結果
8.5 施工現場扣件式高大模板支撐體系參數實測
8.5.1 高大模板支撐體系中鋼管壁厚的實測與分析
8.5.2 高大模板支撐體系中鋼管直徑的實測與分析
8.5.3 高大模板支撐體系中擰緊力矩的實測與分析
8.6 小結
主要參考文獻
第九章 結論與展望
9.1 結論
9.2 本書的主要創新點
9.3 展望
附錄
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