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钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架体系爬升系统的稳定分析与设计(论文).pdf

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王 : 钢 柱 筒 架 交 替 支 撑 式 液 压 爬 升 整 体 钢 平 台 模 架 1}j 爬 升 系 统 的 稳 定 分 析 与 设 计 夏 巨伟 黄玉 林 上海建工集团股份有限公司 上海 200080 摘要 :就钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架体系爬升系统的稳定控制和设计问题展开研究。首先 爬升导轨柱的稳定分析模型 ,推导了稳定控制特征方程 。并对2种失稳模式进行了讨论。其次,结合工程实伊 平台模架体系爬升过程中的整体抗侧刚度、抗侧机理以及荷载传递路径,讨论了爬升系统设计与分析的过程 明,在爬升过程中模架体系具有足够的抗侧刚度,爬升钢柱仅具竖向承载和导轨作用。 关键词:整体钢平台;爬升系统;稳定分析;抗侧机理 中图分类号:TU755.2 文献标志码:A DOl:10.14144/j,cnki.jzsg.2017.10.031 Stable Analysis and Design of Climbing System for Steel Cylinder Bracket Ah Support Type H ydraulic Cfim hm g Integral Steel Platform Formwork Syst XlA Juwei HUANG Yulin Shanghai Construction Group Co.,Ltd.,Shanghai 200080,China 钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平 台模架体系是 我集团 自主研发的一套新 型模架体系 ,与传统的模架体 系 相比,在封 闭性、安全性 、绿色环保、高效施工、舒适性 等方面具有明显优势,已成功应用于上海静安大中里⋯ (高 240 m)、上海 国际航空服务 中心『2 0(高230 m)、上海浦西 第一高楼 白玉兰广场 0(高320 m)等十余项超高层工程 的 建造之 中,取得 了良好的工程效果。 钢柱筒架 交替支撑式整体钢平台模架体系通过上部导 轨柱和下部筒架牛腿的交替支撑 以及导轨柱上液压油缸 的 顶升实现竖向爬升 (图1)。爬升过程中体系为一个活动机 构 ,该过程中体系受力复杂、不确定因素多、施工的安全 风险高,因而,工程中对爬升体系的稳定设计与控制特别 重视 ,已从不 同角度开展相关研究。龚剑等[4-51研 究了风荷 载对钢平 台模架体系的影响 ,张星波等 唷 针对性地研究了 体系的抗风设计问题,黄玉林等 结合实际工程详细介绍 了 钢柱筒架交替支撑式钢平台模架体系爬升状态的计算分析 过程。 1 单 柱 抗 侧 机 理 分 析 1.1 简化理论模型 在钢柱筒架交替支撑式整体液压爬升钢平台模架体系 l 羿 l 4 f 4 脚手架 一 I 水平限 系统 位装置 :. 筒架支 模板 撑系统 系统 _1、竖向限 、水平限 r一 1 位装置 位装置 『 n+l层 n层 n一1层 (a)爬升原理 (b 1 图1 钢柱筒架交替支撑式液压整体钢平台桉 中,导轨柱下端锚固在剪 力墙上 ,计 算时 i (图l(a)、图2)。导轨柱上端水平 自由J 向)与钢平台耦合,在侧向荷载 (主要是风: 会随着钢平台体系发生一定的侧移 。在实际. 证整个体系的稳定性 ,剪力墙模板上安装有 I 装置 (附着限位滑轮 ),在风荷载作用下钢· 形会受到附着滑轮的约束。因而 ,对导轨柱 个钢平 台体系发生侧向变形 ,则其上端也将: 向约束 (即具有一定的抗侧刚度 ),可假定{ 抗侧 刚度为k 。综上,可建立导轨柱的稳定 (图3(a)),为得到柱子的稳定特征方程 , 对其进行受力分析 (图3(b))。 1.2 特征方程 求解 基于图3(h)所示的隔离体可建立如下 M-Fy+Qx 式中:x、Y——导轨柱的竖向坐标和侧向挠庄 建筑麓工·第39卷·鲜 夏 巨伟 黄玉林: 钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架体系爬升系统稳的定分析与设计 a)计算简图 (b)隔离体 图2 爬升状态下导轨柱 图3 导轨柱稳定分析简图 F、p、M——x处横截面 的竖 向压力 、水平力、弯 矩 。 · 根据材料力学知弯矩M=—EJy”,E、 分别为导轨柱材 料的弹性模量和截面抗弯惯性矩。对式 (1)两边 同时取微 分可得 : y (4 +太 y”:0 (2) J__________一 式中:k F}EI 易知,形如式 (2)的微分方程的解具有如下形式: y=Clsinkx+C2coskx+C3x+C4 (3) 对于图3所示的导轨柱 ,其边界条件需满足: 1)下端挠度为零 ,即当x=O时,y=C2+C4=0:弯矩为 零 ,即当x=O时,y”=C2=0,则C =c4=0。 2)当x=,时,弯矩E ”:一Clk sink/一Czk coskl=0,即 Clsink/=0。柱子 上端 水平力Q=一FC3=一kby (x=,),则 C (k~l-F)=O。由此可 以得到如下导轨柱 的稳定控制临界特 征方程 : fksl-F)sinkl=O (4) 1.3 失稳模式分析 导轨柱的稳定方程给出了2个稳定临界状态 (图4): 1)当(kbl-F)=O时,即太b=F/l,导轨柱处于第一临界稳 定状态,该状态对应于柱子上端 的弹簧刚度 (即钢平台体 系的抗侧 刚度 )较小的情况,导轨柱发生整体侧向失稳, 即失稳模式1。 2)当sink/=0时,导轨柱达到另一个临界稳定状态, 此时kl=n ,则 : F=n ~2EI/l (n=1,2,3,⋯) (5) 该状态对应于钢平台体系抗侧刚度较大的情况,由于 柱子受到了充分的水平
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