1.1 选题背景及意义 1
1.2 钢管脚手架的发展状况与常见事故 2
1.2.1 国内外钢管脚手架的发展状况 2
1.2.2 国内外钢管脚手架的常见事故 3
1.2.3 研究存在的不足 4
1.2.4解决方法 4
1.4 半刚性节点模型的研究现状 5
1.4.1 国外对半刚性节点连接的研究状况 5
1.4.2 国内对半刚性节点连接的研究状况 6
1.4.3 半刚性节点M-关系曲线模型的总结 6
1.4.4 常见半刚性节点的钢管脚手架 9
1.5本文研究核心 17
1.5.1 研究的内容 17
1.5.2 研究的方法 17
第2章基于半刚性节点的钢管脚手架的安全性分析 19
2.1 钢管脚手架安全事故案例分析 19
2.1.1 案例的工程概况 19
2.1.2 钢管脚手架工程 19
2.1.3 安全事故的原因分析 21
2.2本章小结 23
第3章半刚性钢管脚手架的节点受力性能分析 24
3.1 半刚性钢管脚手架的受力特点 24
3.1.1 ADG钢管脚手架的受力特点【标题不对！还有盘扣呢】 24
3.2 有限元分析 27
3.2.1 ABAQUS软件简介及优势 27
3.2.2 求解器模型单元类型的选择 27
3.2.3 模型的建立 28
3.2.4 钢材的本构模型 28
3.2.5 脚手架节点模型假设 32
3.3 半刚性钢管脚手架的节点有限元模型分析【没有得到任何“半刚性”节点的可用信息！】 32
3.3.1 ADG钢管脚手架的模拟 32
3.3.2 盘扣式钢管脚手架的模拟 40
3.4 本章小结 49
第4章半刚性钢管脚手架的整体稳定性分析 50
4.1 半刚性钢管脚手架的整体模拟的相关理论 50
4.1.1 半刚性整体脚手架的模型选择 50
4.1.2整体模型梁单元的选择 50
4.1.3算例验证分析 50
4.2 半刚性钢管脚手架的整体模型分析 52
4.2.1 脚手架整体模型的建立 52
4.2.2脚手架整体模型模拟结果分析 56
4.3 本章小结 60
第5章结论与展望 61
5.1 结论 61
5.2 展望 61
参考文献 63
第1章绪论
1.1选题背景及意义
当前我国经济处于高度发展的阶段，基础建设得到了空前的发展，高楼大厦、大跨结构以及特种结构的大量出现，这些都对建筑施工的各个方面提出了更高更严的要求。在各项工程建设中，钢管脚手架工程是进行工程建设中必不可少的部分。目前施工现场常见的脚手架有扣件式脚手架、碗口式脚手架、门式脚手架、插销式脚手架等等，而应用最为广泛的脚手架是门式钢管脚手架。在上述几种钢管脚手架中，门式、碗口式、插销式钢管脚手架在实际施工过程中都属于半刚性连接，研究节点之间的受力特对整个脚手架的安全稳定性能至关重要。
牛津大学编制计算脚手架稳定特征值程序，且有不少国家已在不同程度上规定了考虑材料进入弹塑性的方法，同时也考虑了初始缺陷及风荷载的影响。国内理论与计算方而更多地采用了简化计算方法，如把整体空间工作的力学模型简化为平而框架，水平架和交叉支撑的作用框架、平而外的刚性连杆来模拟。这表明我国对盘扣式钢管脚手架的研究工作已在理论上具有一定深度，但还需进一步完善。平而分析的方法尚不能准确地反映空间作用效果；盘扣式钢管脚手架节点连接情况对极限承载力影响没有综合考虑。盘扣式钢管脚手架半刚性稳定分析包括三方而内容：建立盘扣式钢管脚手架三维空间力学模型，推导半刚性有限元刚度矩阵；半刚性节点试验；盘扣式钢管脚手架稳定分析过程。
目前，ADG脚手架在我国建筑工程、临时看台、线缆桥架、人行天桥等领域得到了广泛的应用，受到了施工单位的一致好评。ADG插销式钢管脚手架是由立杆、横杆和斜拉杆组成的支撑体系，材质为Q345B，且经过热镀锌处理，架体连接形式均采用U型卡件与C型卡通过销锁楔紧固定，安装速度快，稳定性好，轻质高强，架体的承载能力高。
ADG插销式脚手架的特点主要有：①施工便捷、构件不易丢失。把传统的摩擦性连接节点改为插销式连接，插销在使用过程中不会脱落，在重力作用下锲子就会与U型卡件锁定。各杆件采用中心连接形式，避免偏心受力，同时节点焊接在立杆上，避免构配件的丢失，便于现场管理。②材料强度高，韧性好。ADG脚手架的杆件采用低碳合金钢，强度高于普遍采用普碳钢管的传统脚手架，使架体重量减小约1/3，提高了安装工效，降低了劳动强度。构配件是由低碳合金钢经过冲压成型的，保证了强度也提高了韧性，增强了架体的整体性和支撑能力；③杆件变形小。ADG脚手架的杆件长较短，一般不超过3米，在反复使用过程中变形较小，对受力有利；④适应范围广。可广泛应用于房屋建设中的内外脚手架、临时看台工程、异形结构中。影响ADG脚手架极限承载力的因素有很多，主要包括：立杆纵横间距、立杆步距、斜杆布置、扫地杆高度、初始缺陷、荷载布置、连墙点设置和风荷载。本节分别讨论它们对插销式脚手架承载力的影响。此时建立的有限元模型采用半刚性，刚度取20kN•m/rad。为了更好地推广该脚手架在工程中的应用，需要对这一新型脚手架的受力性能进行系统的科学论证，为其推广应用提供一定的理论参考。
本论文以ADG和盘扣式钢管脚手架的半刚性节点为研究对象，先对两种脚手架的节点半刚性连接性能进行分析，然后考虑节点半刚性性能对整体脚手架安全稳定性的影响。
1.2.1国内外钢管脚手架的发展状况
脚手架的发展是一个循序渐进的过程，在钢铁技术高度发展之前，我们最早使用的脚手架都是木质脚手架。到了50年代的时候，日本率先在国内大量采用扣件式钢管脚手架。随后美国研发了更为方便实用的门式钢管脚手架，并在欧洲各国得到了广泛的发展和应用，随之形成了可以满足各个工程要求的规格门架体系。而在1955年，日本在了解门式脚手架的优势之后，很多日本的建筑公司也开始引进这种门式脚手架，但我国的扣件式钢管脚手架仍然占有主导地位。
随着扣件式钢管脚手架的广泛使用，安全问题也日渐突出，伤亡事故在现场不断发生，据统计，曾在一年内伤亡人数达2856人，当扣件式钢管脚手架的事故频繁发生时，脚手架的安全问题得到政府相关部门的高度重视，脚手架的安全问题不容忽视[1]。为了减少脚手架在施工过程中的安全施工，一些新的脚手架不断涌现，比如门式脚手架、插销式脚手架等等，门式脚手架具有拆装方便、连接性好、承载性能高等优点，所以在一些大型工程中得到应用，首先被用于地下铁道高速公路的支架工程；插销式脚手架的发展相比较门式脚手架较晚，但其有更超越的优点。
日本作为脚手架先进发展的代表，对模板、脚手架的发展方向起着至关重要的作用。据日本的权威人士分析，日本模板、脚手架工程的发展如下：（1）、产品的安全性。产品的安全关乎到从业人员的生命安全，在模板、脚手架产生过程中，确保质量的过硬，在搭设过程中，确保满足规范要求；（2）、产品的多样化。针对不同施工项目采用不同的脚手架；（3）、产品的轻型化。轻型化不意味着承载力的降低，而是减轻建筑工人的劳动强度，提高建筑工人的工作效率；（4）、产品的环保要求。脚手架作为临时工程的支撑结构，在多次使用后如何处理是一个问题，这关乎世界性环保问题。
在一些（主要）发达国家，钢管脚手架有着严格的质量管理体制和有权威的质量监控机构，只有这两者有机结合，才能从源头上确保脚手架在生产，安装和使用过程中人员的生命和财产安全。由于日本在这两方面处理的有条有序，所以日本在近十年内没有出现因脚手架质量问题而产生的伤亡事故。我国使用钢管脚手架起步较晚，到60年代处才开始使用扣件式钢管脚手架，此种脚手架由于拆装快捷、运输方便、实用性强、价格合理而在国内被广泛应用，在国内使用比较广泛。虽然优点是明显的，但是缺点也比较突出，整体性比较差，安装时间长，时常会在大型建设项目施工过程中出现安全事故，常见的事故有脚手架和模板支撑失稳，出现模板掉落、支架倾斜的意外事故。
与国外发展状况相似，针对钢管脚手架存在的问题我国进行了相应安全技术规范的制定，包括 、 、 脚手架安全技术规范》、 、 脚手架安全技术规程》等，这些都为规范和减少事故的发生提供了保障。但是脚手架和模板支撑具有其自身的工作特点，缺乏系统积累和统计资料，规范采用的设计方法一般属于半概率、半经验类型，虽然目前国内对安全管理和事故预防属于“经验控制型”和“过程控制型”，不过随着脚手架不断地发展和深入的了解，对钢管脚手架的研究也会更近一步[2-5]。
1.2.2国内外钢管脚手架的常见事故
由于脚手架自身的缺陷，导致近年来脚手架频频发生，通过对脚手架事故进行整理分析，常见的脚手架安全事故主要有脚手架坍塌事故和脚手架高出坠落事故[6]。而脚手架坍塌事故根据严重程度有整体脚手架倒塌和局部脚手架倒塌事故之分；不过从脚手架高处坠落事故可以分为拆卸人员和施工人员坠落事故。下面是近几年发生的具体的脚手架事故。
