CN115422619A - 一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法 - Google Patents

一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法 Download PDF

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CN115422619A CN202211341289.4A CN202211341289A CN115422619A CN 115422619 A CN115422619 A CN 115422619A CN 202211341289 A CN202211341289 A CN 202211341289A CN 115422619 A CN115422619 A CN 115422619A
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Abstract

本发明提供了一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，涉及脚手架测定领域，用于模拟测算试验构件节点的半刚性值，本发明基于试验构件建立节点精细化有限元模型，并对试验构件的各个组成部分进行网格划分，确定各个相互连接部分的约束关系，再通过特定的计算方法模拟计算节点的半刚性值，有效提高了节点半刚性值的测量精度；并且通过实际试验条件测定试验构件不同受力方向的半刚性值，并将实际测得的力矩‑转角曲线与模拟计算的力矩‑转角曲线进行比对，进而有效验证模拟得到的力矩‑转角曲线与半刚性值准确性；该节点半刚性值可用于补充完善目前规范中给出的节点半刚性值数值不够精确的问题。

Description

一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法
技术领域
本发明涉及脚手架测定领域，尤其涉及一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法。
背景技术
钢管脚手架作为建筑和桥梁等结构常用浇筑支架，具有材料轻便、周转性好、搭设快速、适应面广的特点，而脚手架结构本质上是一种半刚性值空间框架钢结构，水平杆与立杆之间连接是介于“铰接”与“刚接”之间的一种半刚接形式，往往通过荷载作用下节点处弯矩-转角的关系曲线来反映其半刚性值特征。
诸多研究表明，节点的半刚性值对脚手架结构整体受力性能及稳定性会产生很大影响，但是现有的脚手架节点受力模拟方法通常采用脚手架整架进行模拟计算，正如论文《基于整架试验的扣件式钢管脚手架半刚性值节点计算方法》，作者张卫红、刘建民以及朱国卫，文章中所公开的半刚性值节点计算方法，是针对于脚手架整架承受竖向作用力这一单向作用力下的节点半刚性值进行模拟计算，但是在脚手架实际工作状态下，脚手架节点并不只承受单一的竖向荷载，因此造成其模拟存在准确性不足的问题，且论文中对于脚手架整架进行整体模拟，存在误差累计的情况，会进一步增大脚手架节点模拟的半刚性特征与实际的偏差；另外目前脚手架节点半刚性值的测量方法往往是只能通过脚手架整架的方式，测定水平杆仅上下转动时对节点产生的刚度，即单一角度的半刚性值，难以测量节点多角度，顺逆时针时的半刚性值，与脚手架节点的实际受力情况不符。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，其基于试验构件建立节点精细化有限元模型，并对试验构件组成进行网格划分，确定各个相互连接部分的约束关系，再通过特定的计算方法模拟计算节点的半刚性值，有效提高了节点半刚性值的测量精度；并且通过实际试验条件测定试验构件不同受力方向的半刚性值，并将实际测得的力矩-转角曲线与模拟计算的力矩-转角曲线进行比对，进而有效验证模拟方法的准确性，得到准确的力矩-转角曲线和节点的半刚性值。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，用于模拟测定试验构件节点的半刚性值，而试验构件包括立杆、水平杆以及销接组件，所述水平杆的端部通过销接组件与所述立杆锁定连接，包括如下步骤：
步骤S1、建立节点精细化三维几何模型；基于试验构件的真实尺寸，建立节点精细化三维几何模型；
步骤S2、建立节点精细化有限元模型；根据试验构件的各个组成部分的拓扑结构特征对步骤S1的节点精细化三维几何模型进行切割，并对切割后的各个组成部分进行精细化网格划分，生成节点精细化有限元模型；
步骤S3、确定材料模型及参数；设定步骤S2的节点精细化有限元模型的各个组成部分的材料，采用基于等向硬化准则及关联流动法则的Mises模型描述材料的弹塑性变形行为；
步骤S4、确定接触模型及参数；设定步骤S3的试验构件各个相互连接部分的约束关系；
步骤S5、施加边界条件；在立杆和水平杆端面中心点处均通过耦合约束设置参考点；
步骤S6、对步骤S5处理后的节点精细化有限元模型进行求解，得到求解结果；
步骤S7、对步骤S6的求解结果进行后处理，即可得到试验构件的应力云图及力矩-转角曲线；
步骤S8、获取实测的力矩-转角曲线；依据步骤S1的节点精细化三维几何模型，按实际试验条件测定试验构件节点的半刚性值，得到实测的力矩-转角曲线，
步骤S9、将步骤S8实测的力矩-转角曲线与步骤S7模拟的力矩-转角曲线进行比对，用于验证力矩-转角曲线的准确性，并获得节点的半刚性值；
步骤S10、调整试验构件，使得试验构件与竖向方向形成不同的测试角度，并依次重复步骤5至步骤9。
可以看出，上述技术方案中，本发明基于试验构件建立节点精细化有限元模型，并对试验构件组成进行网格划分，确定各个相互连接部分的约束关系，再通过特定的计算方法模拟计算节点的半刚性值，有效提高了节点半刚性值的测量精度；本发明通过实际试验条件测定试验构件不同受力方向的半刚性值，并将实际测得的力矩-转角曲线与模拟计算的力矩-转角曲线进行比对，进而有效模拟得到的验证力矩-转角曲线和半刚性值的准确性。
可选的，在一种可能的实施方式中，销接组件包括扣接头、连接盘以及插销，扣接头与水平杆的端部固定连接，连接盘与立杆同轴固定连接，扣接头通过插销与连接盘锁定。
可以看出，上述技术方案中，上述的脚手架是盘扣式脚手架，因此步骤S1中需对销接组件的扣接头、连接盘以及插销进行网格划分。
可选的，在一种可能的实施方式中，步骤S2中立杆、水平杆、连接盘及插销均采用八节点六面体线性减缩积分单元划分有限元网格，而扣接头采用十节点二阶四面体单元划分有限元网格。
可选的，在一种可能的实施方式中，步骤S3中设定立杆的材料为Q355低合金钢，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.3；水平杆、扣接头、连接盘及插销的材料为Q235普通碳素结构钢，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.3。
可选的，在一种可能的实施方式中，步骤S2中连接盘与立杆、扣接头与水平杆之间设为绑定约束；而插销与连接盘、插销与扣接头、以及扣接头与立杆之间设为表面对表面接触；
可以看出，上述技术方案中，由于连接盘与立杆、扣接头与水平杆之间为焊接连接，因此连接盘与立杆、扣接头与水平杆之间设为绑定约束；而对于插销与连接盘、插销与扣接头以及扣接头与立杆之间的接触，由于加载过程中接触状态可能发生改变，因此插销与连接盘、插销与扣接头、以及扣接头与立杆之间设为表面对表面接触。
可选的，在一种可能的实施方式中，步骤S8具体包括以下步骤：
步骤S8-1、立杆的两端通过可旋转调节的夹持机构锁定，夹持机构带动试验构件转动并锁定在设定角度，而水平杆放置在加载机构上，而加载机构间隔通过压力传感器以设定推力值F向上推动水平杆；
步骤S8-2、在步骤S8-1的立杆和水平杆的测量点上布设位移采集装置，位移采集装置用于采集立杆和水平杆上测量点的位移；
步骤S8-3、通过步骤S8-1中压力传感器测得施加在水平杆的推力值，并计算节点的弯矩M；
Figure 227017DEST_PATH_IMAGE001
式中，F为加载机构施加在水平杆上的推力，L为水平杆推力作用点到节点处的距离；
步骤S8-4、通过步骤S8-2中位移采集装置采集测量点的位移，并计算节点的转角；
水平杆在施加推力后与水平方向产生的转角
Figure 533102DEST_PATH_IMAGE002
为：
Figure 408654DEST_PATH_IMAGE003
式中，
Figure 703370DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 756907DEST_PATH_IMAGE005
为水平杆从左至右两组水平采集点的竖向位移值；
Figure 301021DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 229532DEST_PATH_IMAGE007
为水平杆上两组水平采集点到节点的距离；
立杆在施加推力后与竖直方向产生的转角
Figure 644333DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 868772DEST_PATH_IMAGE009
式中，
Figure 369023DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 366804DEST_PATH_IMAGE011
为立杆从上至下两组竖向采集点的水平位移值；
Figure 636111DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 280719DEST_PATH_IMAGE013
为立杆上两组竖向采集点到节点的距离；
节点处的转角
Figure 284578DEST_PATH_IMAGE014
为：
Figure 305624DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤S8-5、依据步骤S8-3的弯矩和步骤S8-4的转角绘制力矩-转角曲线。
可以看出，上述技术方案中，夹持机构和加载机构配合测定节点的半刚性值，实现了多角度、顺逆时针测量节点的半刚性值，具有广泛的适用性，且利于长期重复使用；并且步骤S8的测量方法能够真实反映实际工程中脚手架节点处的受力情况，加载过程中同时测量水平杆与立杆的转角，从而使测量得到的节点半刚性值更加准确。
可选的，在一种可能的实施方式中，步骤S8-1中的夹持机构包括支撑组件和槽钢部件，槽钢部件与支撑组件相连接，槽钢部件夹持锁定立杆的两端，并带动试验构件转动设定角度，而支撑组件包括立柱和圆盘，圆盘与立柱可拆卸固定连接，槽钢部件与圆盘固定连接。
可以看出，上述技术方案中，夹持机构的槽钢部件用于锁定立杆，而支撑组件用于将槽钢部件和试验构件调整锁定在设定的角度。
可选的，在一种可能的实施方式中，步骤S8-1中加载机构从下至上依次包括加载部件和限位部件，限位部件抵住水平杆并限制水平杆滑动，加载部件的自由端通过压力传感器向上推动限位部件，压力传感器用于测量加载部件施加在限位部件和水平杆的推力值。
可以看出，上述技术方案中，加载部件间隔通过压力传感器向上推动立杆，压力传感器实时测定加载部件施加在水平杆上的推力值，进而便于实时反馈调节加载部件的推力。
本发明的有益效果是：
（1）本发明基于试验构件建立节点精细化有限元模型，并对试验构件组成进行网格划分，确定各个相互连接部分的约束关系，再通过特定的计算方法模拟计算节点的半刚性值，有效提高了节点半刚性值的测量精度；
（2）本发明通过实际试验条件测定试验构件不同受力方向的半刚性值，并将实际测得的力矩-转角曲线与模拟计算的力矩-转角曲线进行比对，进而有效验证力矩-转角曲线和半刚性值的准确性；该节点半刚性值数值可用于补充完善目前规范中给出的节点半刚性值数值不够精确的问题；进而为脚手架结构节点形式的设计计算规范化以及新型节点形式的推广使用提供了重要的基础条件；
（3）夹持机构和加载机构配合测定节点的半刚性值，测试设备实现了多角度、顺逆时针测量节点的半刚性值，具有广泛的适用性，且利于长期重复使用；并且上述的测量方法能够真实反映实际工程中脚手架节点处的受力情况，加载过程中同时测量水平杆与立杆的转角，从而使测量得到的节点半刚性值更加准确。
附图说明
图1示出了本发明的流程示意图；
图2是实施例1中试验构件的节点精细化三维几何模型；
图3是实施例1中试验构件的节点精细化有限元模型；
图4示出了盘扣节点转动0度加载情况下的Mises有效应力云图；
图5示出了盘扣节点转动180度加载情况下的Mises有效应力云图；
图6示出了本发明中步骤S8的具体流程示意图；
图7是实施例1的节点半刚性测量试验示意图；
图8是实施例1的节点半刚性测量试验另一视角示意图；
图9是实施例1中限位部件的结构示意图；
图10是实施例1中试验构件上位移采集装置的放置位置示意图；
图11是实施例1的试验构件实测的节点处力矩-转角曲线与节点精细化有限元模型模拟得到的力矩-转角曲线的对比图；
图12是实施例2的节点半刚性测量试验示意图；
图13是实施例3的节点半刚性测量试验示意图；
图14是实施例4的节点半刚性测量试验示意图；
附图标记说明：
1、立柱；2、圆盘；3、支撑组件；4、槽钢部件；5、试验构件；6、位移采集装置；7、限位部件；8、压力传感器；9、加载部件；10、底座。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，用于模拟测定试验构件5节点的半刚性值，此时试验构件与竖向夹角是0°，试验构件包括立杆、水平杆以及销接组件，水平杆的端部通过销接组件与立杆锁定连接，而销接组件包括扣接头、连接盘以及插销，扣接头与水平杆的端部固定连接，连接盘与立杆同轴固定连接，扣接头通过插销与连接盘锁定，具体包括如下步骤：
步骤S1、如图2所示，建立节点精细化三维几何模型；基于试验构件的真实尺寸在SolidWorks软件建立节点精细化三维几何模型，以承插型盘扣式钢管脚手架节点为例，需分别建立立杆、水平杆、扣接头、连接盘及插销的精细化几何模型并进行装配；
步骤S2、如图3所示，建立节点精细化有限元模型；根据各个组成部分的拓扑结构特征对各构件几何实体进行合理切割，对切割后的实体进行精细化网格划分；对于盘扣式节点，立杆、水平杆、连接盘及插销均采用八节点六面体线性减缩积分单元（C3D8R）划分有限元网格，扣接头采用十节点二阶四面体单元（C3D10）划分有限元网格，进而生成试验构件的节点精细化有限元模型；
步骤S3、确定材料模型及参数；盘扣节点精细化有限元模型分析中，立杆的材料为Q355低合金钢，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.3；水平杆、扣接头、连接盘及插销的材料为Q235普通碳素结构钢，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.3；为准确模拟各构件的变形过程进而获得精确的力矩-转角曲线，采用基于等向硬化准则及关联流动法则的Mises模型描述材料的弹塑性变形行为；
Figure 944285DEST_PATH_IMAGE016
其中，Φ为材料当前硬化状态下的屈服函数，J 2 为偏应力张量第二不变量，σ y 为考虑硬化过程的当前屈服应力，
Figure 307264DEST_PATH_IMAGE017
为等效塑性应变，ε p 为塑性应变张量，σ为柯西应力张量，γ为塑性流动乘子；
步骤S4、确定接触模型及参数
在接触建模方面，由于连接盘与立杆、扣接头与水平杆之间为焊接连接，因此设为绑定约束。而对于插销与连接盘、插销与扣接头以及扣接头与立杆之间的接触，由于加载过程中接触状态可能发生改变，因此均设为表面对表面接触；
在接触面法向上，采用基于罚刚度方法的硬接触模型进行建模，接触面间法向压力σ n 按下式计算
Figure 516528DEST_PATH_IMAGE018
其中ξ为罚刚度因子，
Figure 341265DEST_PATH_IMAGE019
为接触面之间的法向过盈量；在数值计算过程中，如果罚刚度因子取值过大，会引起求解的稳定时间增量减小，进而导致求解的计算量大幅度增加；但如果罚刚度因子取值过小，则接触表面将发生与实际不符的相互穿透；本专利中罚刚度因子ξ按材料弹性刚度的0.1倍取值；类似地，可以在接触面切向上建立基于罚刚度方法的切向摩擦模型，切向摩擦力τ可按下式计算；
Figure 568853DEST_PATH_IMAGE020
其中ζ为切向黏着刚度，ω为切向滑移，ω s 为切向滑移极限，μ为摩擦系数，本实施例中取μ= 0.2；
步骤S5、施加边界条件；在立杆和水平杆端面中心点处均通过耦合约束设置参考点，以便于施加边界条件；具体的边界条件为约束立杆顶部和底部参考点的所有自由度，并对水平杆右端面参考点分别施加Y方向-75mm和﹢75mm的位移以实现水平杆绕z轴顺/逆时针转动加载；
步骤S6、采用大型通用有限元分析软件Abaqus进行求解；具体方法为Newton-Raphson非线性迭代法，最大迭代次数为1000，初始步长，0.001，最小步长0.00001，最大步长0.1；
步骤S7、对求解结果进行后处理，即可得到试验构件的应力云图及力矩-转角曲线；
图4和图5示分别示出了盘扣节点转动0度及180度加载情况下的Mises有效应力云图，可见高应力区主要集中在盘扣节点附近，而远离盘扣节点的区域应力较小，与实际情况一致。
步骤S8、如图6、图7、图8、图9和图10所示，获取实测的力矩-转角曲线；依据步骤S1的节点精细化三维几何模型，按实际试验条件测定试验构件节点的半刚性值，得到实测的力矩-转角曲线，
而步骤S8具体包括以下步骤：
步骤S8-1、立杆的两端通过可旋转调节的夹持机构锁定，夹持机构带动试验构件转动并锁定在设定角度，而水平杆放置在加载机构上，加载机构固定在底座10上，而加载机构间隔通过压力传感器8以设定推力值F向上推动水平杆；夹持机构包括支撑组件3和槽钢部件4，槽钢部件与支撑组件相连接，槽钢部件夹持锁定立杆的两端，并带动试验构件转动设定角度，而支撑组件包括立柱1和圆盘2，圆盘通过锁紧螺栓与立柱可拆卸固定连接，槽钢部件与圆盘固定连接，而加载机构从下至上依次包括加载部件9和限位部件7，限位部件抵住水平杆并限制水平杆滑动，加载部件的自由端通过压力传感器向上推动限位部件，压力传感器用于测量加载部件施加在限位部件和水平杆的推力值；限位部件用于防止水平杆发生前后滑动；
可以看出，上述技术方案中，夹持机构和加载机构配合测定节点的半刚性值，测试设备实现了多角度、顺逆时针测量节点的半刚性值，具有广泛的适用性，且利于长期重复使用；并且上述的测量方法能够真实反映实际工程中脚手架节点处的受力情况，加载过程中同时测量水平杆与立杆的转角，从而使测量得到的节点半刚性值更加准确。
步骤S8-2、在步骤S8-1的立杆和水平杆的测量点上布设位移采集装置6，位移采集装置用于采集立杆和水平杆上测量点的位移；
步骤S8-3、通过步骤S8-1中压力传感器测得施加在水平杆的推力值，并计算节点的弯矩M；
Figure 352001DEST_PATH_IMAGE001
式中，F为加载机构施加在水平杆上的推力，L为水平杆推力作用点到节点处的距离；
步骤S8-4、通过步骤S8-2中位移采集装置采集测量点的位移，并计算节点的转角；
水平杆在施加推力后与水平方向产生的转角
Figure 799294DEST_PATH_IMAGE002
为：
Figure 896563DEST_PATH_IMAGE003
式中，
Figure 729390DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 198286DEST_PATH_IMAGE005
为水平杆从左至右两组水平采集点的竖向位移值；
Figure 664034DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 564994DEST_PATH_IMAGE007
为水平杆上两组水平采集点到节点的距离；
立杆在施加推力后与竖直方向产生的转角
Figure 32753DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 360966DEST_PATH_IMAGE009
式中，
Figure 766540DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 284240DEST_PATH_IMAGE011
为立杆从上至下两组竖向采集点的水平位移值；
Figure 826080DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 129058DEST_PATH_IMAGE013
为立杆上两组竖向采集点到节点的距离；
节点处的转角
Figure 553086DEST_PATH_IMAGE014
为：
Figure 546581DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤S8-5、依据步骤S8-3的弯矩和步骤S8-4的转角绘制力矩-转角曲线；进而通过力矩-转角曲线的切线确定节点的半刚性值，具体操作是将加载过程中每步处理得到的节点弯矩M与节点转角
Figure 474085DEST_PATH_IMAGE014
绘制成力矩-转角曲线，从而以该弯矩-转角关系曲线反映该节点的半刚性特征；
步骤S9、如图11所示，将步骤S8实测的力矩-转角曲线与步骤S7模拟的力矩-转角曲线进行比对，用于验证模拟方法得到的力矩-转角曲线和半刚性值的准确性；
步骤S10、调整试验构件，使得试验构件与竖向方向形成不同的测试角度，并依次重复步骤5至步骤9。
如何应用经过校核验证的半刚性值，具体如下：
在盘扣式脚手架整体稳定性计算过程中，可利用本实施例校核确认得到的节点力矩-转角曲线中每一点切线斜率所代表的节点半刚性值，修正计算中的结构刚度矩阵，从而实现在盘扣式脚手架计算中考虑节点半刚性的目的，使盘扣式脚手架的整体稳定性计算更加规范化，合理化；
可以看出，上述技术方案中，本发明基于试验构件建立节点精细化有限元模型，并对试验构件组成进行网格划分，确定各个相互连接部分的约束关系，再通过特定的计算方法模拟计算节点的半刚性值，有效提高了节点半刚性值的测量精度；本发明通过实际试验条件测定试验构件不同受力方向的半刚性值，并将实际测得的力矩-转角曲线与模拟计算的力矩-转角曲线进行比对，进而有效验证模拟方法得到的力矩-转角曲线和半刚性值的准确性。
实施例2
如图12所示，本实施例的试验构件与竖向的夹角是30°，其它技术特征与实施例1相同。
实施例3
如图13所示，本实施例的试验构件与竖向的夹角是90°，其它技术特征与实施例1相同。
实施例4
如图14所示，本实施例的试验构件与竖向的夹角是180°，其它技术特征与实施例1相同。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，用于模拟测定试验构件节点的半刚性值，而试验构件包括立杆、水平杆以及销接组件，所述水平杆的端部通过销接组件与所述立杆锁定连接，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、建立节点精细化三维几何模型；基于试验构件的真实尺寸，建立节点精细化三维几何模型；
步骤S2、建立节点精细化有限元模型；根据试验构件的各个组成部分的拓扑结构特征对步骤S1的节点精细化三维几何模型进行切割，并对切割后的各个组成部分进行精细化网格划分，生成节点精细化有限元模型；
步骤S3、确定材料模型及参数；设定步骤S2的节点精细化有限元模型的各个组成部分的材料，采用基于等向硬化准则及关联流动法则的Mises模型描述材料的弹塑性变形行为；
步骤S4、确定接触模型及参数；设定步骤S3的试验构件各个相互连接部分的约束关系；
步骤S5、施加边界条件；在立杆和水平杆端面中心点处均通过耦合约束设置参考点；
步骤S6、对步骤S5处理后的节点精细化有限元模型进行求解，得到求解结果；
步骤S7、对步骤S6的求解结果进行后处理，即可得到节点的应力云图及力矩-转角曲线；
步骤S8、获取实测的力矩-转角曲线；依据步骤S1的节点精细化三维几何模型，按实际试验条件测定试验构件节点的半刚性值，得到实测的力矩-转角曲线，
步骤S9、将步骤S8实测的力矩-转角曲线与步骤S7模拟的力矩-转角曲线进行比对，用于验证力矩-转角曲线的准确性，并获得节点的半刚性值；
步骤S10、调整试验构件，使得试验构件与竖向方向形成不同的测试角度，并依次重复步骤5至步骤9。
2.根据权利要求1所述的一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，其特征在于，所述销接组件包括扣接头、连接盘以及插销，所述扣接头与所述水平杆的端部固定连接，所述连接盘与所述立杆同轴固定连接，所述扣接头通过插销与所述连接盘锁定。
3.根据权利要求2所述的一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，其特征在于，步骤S2中立杆、水平杆、连接盘及插销均采用八节点六面体线性减缩积分单元划分有限元网格，而扣接头采用十节点二阶四面体单元划分有限元网格。
4.根据权利要求2所述的一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，其特征在于，步骤S3中设定立杆的材料为Q355低合金钢，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.3；水平杆、扣接头、连接盘及插销的材料为Q235普通碳素结构钢，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.3。
5.根据权利要求2所述的一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，其特征在于，步骤S4中连接盘与立杆、扣接头与水平杆之间设为绑定约束；而插销与连接盘、插销与扣接头、以及扣接头与立杆之间设为表面对表面接触。
6.根据权利要求2所述的一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，其特征在于，步骤S8具体包括以下步骤：
步骤S8-1、立杆的两端通过可旋转调节的夹持机构锁定，所述夹持机构带动试验构件转动并锁定在设定角度，而水平杆放置在加载机构上，而加载机构间隔通过压力传感器以设定推力值F向上推动水平杆；
步骤S8-2、在步骤S8-1的立杆和水平杆的测量点上布设位移采集装置，所述位移采集装置用于采集立杆和水平杆上测量点的位移；
步骤S8-3、通过步骤S8-1中压力传感器测得施加在水平杆的推力值，并计算节点的弯矩M；
Figure 994912DEST_PATH_IMAGE001
式中，F为加载机构施加在水平杆上的推力，L为水平杆推力作用点到节点处的距离；
步骤S8-4、通过步骤S8-2中位移采集装置采集测量点的位移，并计算节点的转角；
水平杆在施加推力后与水平方向产生的转角
Figure 436127DEST_PATH_IMAGE002
为：
Figure 312816DEST_PATH_IMAGE003
式中，
Figure 682749DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 277678DEST_PATH_IMAGE005
为水平杆从左至右两组水平采集点的竖向位移值；
Figure 7737DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 457041DEST_PATH_IMAGE007
为水平杆上两组水平采集点到节点的距离；
立杆在施加推力后与竖直方向产生的转角
Figure 512722DEST_PATH_IMAGE008
为：
Figure 532631DEST_PATH_IMAGE009
式中，
Figure 551533DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 871656DEST_PATH_IMAGE011
为立杆从上至下两组竖向采集点的水平位移值；
Figure 98238DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 120290DEST_PATH_IMAGE013
为立杆上两组竖向采集点到节点的距离；
节点处的转角
Figure 192151DEST_PATH_IMAGE014
为：
Figure 897939DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤S8-5、依据步骤S8-3的弯矩和步骤S8-4的转角绘制力矩-转角曲线。
7.根据权利要求6所述的一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，其特征在于，步骤S8-1中的夹持机构包括支撑组件和槽钢部件，所述槽钢部件与支撑组件相连接，所述槽钢部件夹持锁定立杆的两端，并带动试验构件转动设定角度，而支撑组件包括立柱和圆盘，所述圆盘与所述立柱可拆卸固定连接，所述槽钢部件与所述圆盘固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种脚手架节点半刚性值模拟测算方法，其特征在于，步骤S8-1中加载机构从下至上依次包括加载部件和限位部件，所述限位部件抵住所述水平杆并限制所述水平杆滑动，所述加载部件的自由端通过压力传感器向上推动所述限位部件，所述压力传感器用于测量加载部件施加在所述限位部件和水平杆的推力值。
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