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在模板支撐體系中，存在著多種結(jié)構(gòu)形式，如竹木腳手架、扣件式腳手架和門(mén)架等，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)模板工程的安全應(yīng)用做了大量地研究。但是因?yàn)槭┕l件的多樣性，導(dǎo)致了現(xiàn)有腳手架體系不能很好地的適應(yīng)日益發(fā)展的建筑結(jié)構(gòu)形式的施工需要，因而要開(kāi)發(fā)出更加適合的模板支撐構(gòu)件。為了提高施工質(zhì)量并且在操作上更加方便快捷，建筑用活頂柱應(yīng)運(yùn)而生。建筑用活頂柱是施工中梁、板等結(jié)構(gòu)的豎向支撐構(gòu)件，通過(guò)粗調(diào)和精調(diào)的操作可以較方便、精準(zhǔn)地調(diào)解到所需支撐高度。對(duì)支撐高度在2400ｍｍ、2900ｍｍ和3400ｍｍ的建筑用活頂柱進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
有限元分析單元法作為試驗(yàn)研究的擴(kuò)充手段，能節(jié)約因做大量試驗(yàn)而需耗費(fèi)的巨額資金，能在一定程度上彌補(bǔ)試驗(yàn)的局限性。因此，應(yīng)用有限元計(jì)算方法對(duì)建筑用活頂柱進(jìn)行了模擬分析，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得到了適用于設(shè)計(jì)計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式試驗(yàn)中所采用的建筑用活頂柱有兩種類(lèi)型，按照可支撐高度的差異分為ＭＮⅠ型和ＭＮⅡ型，最大支撐高度可分別達(dá)到2900ｍｍ和400ｍｍ。ＭＮⅠ型和ＭＮⅡ型的建筑用活頂柱上立柱與導(dǎo)柱的鋼管分別為Υ60×2.5ｍｍ和Υ48×3ｍｍ，材料性能試驗(yàn)測(cè)得鋼管的彈性模量Ｅ=204ＧＰａ，屈服強(qiáng)度ｆｙ=191.1ＭＰａ，銷(xiāo)釘?shù)膹椥阅Ａ浚?206ＧＰａ，屈服強(qiáng)度ｆｙ=353ＭＰａ，采用實(shí)體單元ｓｏｌｉｄ45對(duì)建筑用活頂柱進(jìn)行有限元建模，材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系選用圖所示的雙線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
建筑用活頂柱的有限元模型尺寸見(jiàn)表 (ｈ為總支撐高度，Ｌ為立柱外露長(zhǎng)度，Ｄ為柱外露長(zhǎng)度，ν為初偏移)。建筑用活頂柱有限元模型和約束形式見(jiàn)圖，在模型的頂部和底部施加鉸接約束，并約束Ｙ方向(平面外方向)的變形，使得模型只能在ＸＺ平面上產(chǎn)生變形.在模型的頂端通過(guò)荷載步的方式施加面荷載，使用弧長(zhǎng)法對(duì)建筑用活頂柱模型進(jìn)行非線性屈服分析。
對(duì)試件有限元模型分析后的結(jié)果進(jìn)行ＶｏｎＭｉｓｅｓ應(yīng)力云圖進(jìn)行提取�？梢钥闯�，當(dāng)荷載達(dá)到極限承載力時(shí)建筑用活頂柱上的ＶｏｎＭｉｓｅｓ應(yīng)力分布規(guī)律呈現(xiàn)連接處應(yīng)力最大，并有向兩端遞減的現(xiàn)象。對(duì)比觀察3個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷模郑铮睿停椋螅澹髴?yīng)力值可以看出當(dāng)達(dá)到極限承載力時(shí)導(dǎo)柱鋼管彎曲段上的受壓區(qū)ＶｏｎＭｉｓｅｓ應(yīng)力都達(dá)到了屈服應(yīng)力，ＭＮⅠ24銷(xiāo)釘應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力，其余2個(gè)試件銷(xiāo)釘未達(dá)到屈服應(yīng)力。
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