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研究生: 戴健翔
Dai, Jian-Xiang
論文名稱: 系統式施工架承載力之案例研究
The Case Study of Load Capacities for System Scaffolds
指導教授: 鍾興陽
Chung, Hsin-Yang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 172
中文關鍵詞: 系統式施工架載重實驗有限元素分析挫屈分析
外文關鍵詞: System Scaffolds, Load Capacity Test, Finite-Element Analysis, Buckling Analysis
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  • 本論文以實驗與數值模擬的方式來進行系統式施工架承載力的研究,在實驗部分,主要是以國內施工現場常見的三種橫桿尺寸規劃出四組5.4m高的「三層單排單跨」系統式施工架試體(排距x跨距分別為1.2mx1.2m、1.5mx1.5m、1.8mx1.8m、1.8mx1.5m)來進行載重實驗,藉以瞭解跨距(或排距)對承載力所造成的影響,在數值模擬部分,本研究亦以三維非線性有限元素分析軟體來模擬實驗部分所進行的四組系統式施工架試體的載重實驗,其數值模擬結果與實驗結果相符合且有不錯的精度,再藉此有限元素模擬的經驗應用於60組「多層多排多跨」系統式施工架的數值分析,在不考慮系統式施工架側移和受側向力的情況下,透過有系統的分析與比較,瞭解影響系統式施工架承載力的幾何因素,數值模擬結果顯示:系統式施工架的高度、跨距(或排距)、跨數(或排數)、高寬比皆會影響其承載力。

    This thesis adopted experiments and numerical simulations to study the load capacities of system scaffolds. In the experimental part, three common ledger lengths frequently used in the domestic construction sites were utilized to build the four sets of 5.4m height and “three-story one-row one-bay” system scaffold specimens, including the row length and bay length of 1.2mx1.2m, 1.5mx1.5m,1.8mx1.8m, 1.8mx1.5m, for the loading tests to understand the bay length and row length influences to load capacity. In the numerical simulation part, this study also developed the three-dimentional nonlinear finite-element analysis models to simulate the loading tests of the four sets of system scaffolds in the experimental part. The numerical simulation results agreed well with the test results with acceptable accuracy and precision. The finite-element simulation experiences were applied to the numerical analyses of 60 sets of “multi-story multi-row multi-bay” system scaffolds. Through the systematical analyses and comparisons, the geometric factors influencing the load capacities of system scaffolds were invesitigated without considering the lateral force and sidesway of the system scaffold. The numerical simulation results showed that height, bay lenghth (or row length), bay number (row number) and height-width ratio all affected the load capacities of system scaffolds.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 V 表目錄 VIII 圖目錄 X 符號表 XIII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與背景 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究方法 2 1.4 論文架構 4 第二章 文獻回顧 6 2.1 系統式施工架簡介 6 2.1.1前言 6 2.1.2 組成配件 7 2.1.3配件生產與組立 9 2.2 國內外施工架之相關規範 9 2.3 國內外施工架之相關研究 15 第三章 有限元素分析相關理論 23 3.1 前言 23 3.2 工程與真實之應力應變轉換 23 3.3 非線性結構分析 25 3.4 非線性方程疊代求解方法 26 3.5 元素選擇 29 第四章 系統式施工架試驗 32 4.1 試體規劃 32 4.1.1鋼材介紹 32 4.1.2鋼材之單軸拉伸試驗試片設計 32 4.1.3承載力實驗試體設計 32 4.1.4單管承壓實驗試體設計 34 4.2 鋼材之單軸拉伸試驗 37 4.2.1儀器介紹 37 4.2.2試驗過程 37 4.2.3試驗結果 38 4.3 承載力實驗 39 4.3.1儀器介紹 40 4.3.2實驗過程 41 4.3.3實驗結果 42 4.4 單管承壓實驗 45 4.4.1儀器介紹 45 4.4.2實驗過程 45 4.4.3實驗結果 46 4.5 小結 49 第五章 系統式施工架承載力實驗之有限元素數值模擬 75 5.1 前言 75 5.2 模型基本假設 75 5.3 模型邊界束制及加載條件假設 76 5.4 數值模型之建立 77 5.4.1元素選擇與大小 78 5.4.2材料性質及斷面性質 78 5.4.3分析步設定 79 5.5 數值模型與試驗結果比較 80 5.5.1節點設定分析 80 5.5.2數值分析與試驗結果比較 81 5.6 單一立桿構件之極限承載力計算 86 5.7 小結 88 第六章 多層多排多跨系統式施工架之有限元素數值模擬 104 6.1 前言 104 6.2 單排單跨系統式施工架 104 6.2.1數值模擬結果 105 6.2.2討論 106 6.3 兩排兩跨系統式施工架 108 6.3.1數值模擬結果 109 6.3.2討論 109 6.4 三排三跨系統式施工架 111 6.4.1數值模擬結果 112 6.4.2討論 113 6.5 綜合討論 115 6.5.1跨數對承載力之影響(總排距與總跨距相同) 115 6.5.2跨數對承載力之影響(總排距與總跨距不同) 117 6.6 小結 118 第七章 結論與建議 161 參考文獻 167

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