CN105298098A

CN105298098A - 一种悬挑式扣件钢管脚手架

Info

Publication number: CN105298098A
Application number: CN201510689298.6A
Authority: CN
Inventors: 顾婓; 严云峰; 瞿士军; 刘宏江; 张苏翔; 陈红军; 王建国
Original assignee: Nantong Sijian Construction Group Co Ltd
Current assignee: Nantong Sijian Construction Group Co Ltd
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明公开一种悬挑式扣件钢管脚手架，包括水平钢梁，大横杆和立杆，所述水平钢梁的一端焊接有钢板并通过锁紧件与墙体固定连接，所述水平钢梁的上面水平设置有大横杆和纵向杆，所述水平钢梁的上面竖直设置有立杆，所述大横杆、纵向杆和立杆通过钢管夹具安装在一起。本发明结构简单，可以再任意楼层搭设，布置形式灵活；支杆的设置增大了连接强度，保证整体稳定牢固；脚手板上设置有栏杆，保证了使用人员的安全。

Description

一种悬挑式扣件钢管脚手架

技术领域

本发明属于建筑用脚手架技术领域，涉及一种悬挑式扣件钢管脚手架。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，建筑施工项目的日益增多，脚手架使用也越来越广泛，目前多采用的工具式脚手架，在施工中由于部分框架结构层高差异比较大，现有的工具式脚手架通过花篮螺栓调节调节斜拉杆，无法满足普遍通用要求，同时现有的脚手架大多存在安全隐患，安全系数低，强度低，不能适用现代脚手架安全施工要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种悬挑式扣件钢管脚手架，解决了现有技术中存在的脚手架通用要求低、强度不够、安全系数低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种悬挑式扣件钢管脚手架，包括水平钢梁，大横杆和立杆，所述水平钢梁的一端焊接有钢板并通过锁紧件与墙体固定连接，所述水平钢梁的上面水平设置有大横杆和纵向杆，所述水平钢梁的上面竖直设置有立杆，所述大横杆、纵向杆和立杆通过钢管夹具安装在一起。

本发明的特点还在于，

水平钢梁的下面设置有倾斜的支杆，所述支杆的一端通过锁紧件与墙体固定连接，所述支杆的另一端与水平钢梁连接。

支杆与水平钢梁之间的夹角为30°~45°。

支杆与水平钢梁连接的一端焊接有封头，所述封头上开设有圆孔，所述圆孔与水平钢梁铰接连接。

支杆采用Φ48×3.0mm的钢管。

封头为与支杆同外径的圆钢板。

立杆的顶部水平设置有脚手板，所述脚手板铺设在水平设置的大横杆和纵向杆上面。

立杆采用Φ48×3.0mm的钢管。

脚手板的四周竖直设置有栏杆。

脚手板采用竹笆片。

本发明的有益效果是，本发明结构简单简单，可以再任意楼层搭设，布置形式灵活；支杆的设置增大了连接强度，保证整体稳定牢固；脚手板上设置有栏杆，保证了使用人员的安全。

附图说明

图1是本发明一种悬挑式扣件钢管脚手架的结构图。

图中，1.水平钢梁，2.大横杆，3.立杆，4.脚手板，5.纵向杆，6.锁紧件，7.墙体，8.支杆，9.封头，10.圆孔，11.栏杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种悬挑式扣件钢管脚手架，结构如图1所示，包括水平钢梁1，大横杆2和立杆3，水平钢梁1的一端焊接有钢板并通过锁紧件6与墙体7固定连接，水平钢梁1的上面水平设置有大横杆2和纵向杆5，水平钢梁1的上面竖直设置有立杆3，大横杆2、纵向杆5和立杆3通过钢管夹具安装在一起。

水平钢梁1的下面设置有倾斜的支杆8，支杆8的一端通过锁紧件6与墙体7固定连接，支杆8的另一端与水平钢梁1连接。

支杆8与水平钢梁1之间的夹角为30°~45°。

支杆8与水平钢梁1连接的一端焊接有封头9，封头9上开设有圆孔10，所述圆孔10与水平钢梁1铰接连接。

支杆8采用Φ48×3.0mm的钢管。

封头9为与支杆8同外径的圆钢板。

立杆3的顶部水平设置有脚手板4，脚手板4铺设在水平设置的大横杆2和纵向杆5上面。

立杆3采用Φ48×3.0mm的钢管。

脚手板4的四周竖直设置有栏杆11。

脚手板4采用竹笆片。

实施例：

本发明一种悬挑式扣件钢管脚手架，采用双排脚手架，搭设高度20.0m，立杆3采用单立管，钢管类型为Φ48×3.0mm，连墙件7采用二步二跨，竖向间距3.60m，水平间距3.00m，立杆3的纵距1.50m，立杆3的横距0.70m，立杆3的步距1.80m，内排架距离结构0.30m；施工活荷载为5.0kN/m²，同时考虑两层施工；脚手板4采用竹笆片，荷载为0.10kN/m²，按照铺设11层计算；栏杆11采用竹笆片，荷载为0.17kN/m，安全网荷载取0.0100kN/m²；基本风压0.25kN/m²，高度变化系数0.6200，体型系数1.1340；悬挑水平钢梁1采用两根背靠背14a型槽钢，建筑物外悬挑段长度1.20m，水平钢梁1端部焊接10mm×150mm×170mm钢板，采用两根18的普通螺栓与建筑物铰接连接，在钢板和墙体7之间设置8mm×60mm×110mm钢垫板；悬挑水平钢梁1采用支杆8与墙体7连接，最外面支点距离建筑物0.5m，支杆8采用钢管Φ48×3.0mm，支杆8下端焊接10mm×150mm×100mm钢板与墙体7采用两根普通螺栓与建筑物铰接连接，支杆8上端先焊接8mm厚的同外径的圆钢板封头9，封头9前钢管内部做防腐、防锈处理，后焊接8mm厚钢耳板并开圆孔10，与悬挑水平钢梁1铰接连接，连接位置距离建筑物0.5m，支杆8下端焊接钢板与墙体7连接。

本发明一种悬挑式扣件钢管脚手架，通过以下计算验证本脚手架的结构具有很好的有益效果：

一.大横杆的计算

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038kN/m

脚手板的荷载标准值P2=0.100×0.700/2=0.035kN/m

活荷载标准值Q=5.000×0.700/2=1.750kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.035=0.088kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×1.750=2.450kN/m

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯矩计算公式如下：

跨中最大弯矩为：

M1=(0.08×0.088+0.10×2.450)×1.5002=0.567kN.m

支座最大弯矩计算公式如下：

支座最大弯矩为：

M2=-(0.10×0.088+0.117×2.450)×1.5002=-0.665kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.665×106/4491.0=148.025N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求。

3.挠度计算

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下：

静荷载标准值q1=0.038+0.035=0.073kN/m

活荷载标准值q2=1.750kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度：

V=(0.677×0.073+0.990×1.750)×1500.0⁴/(100×2.06×10⁵×107780.0)=4.064mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm，满足要求。

二.扣件抗滑力的计算

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算：

R≤Rc

其中Rc-扣件抗滑承载力设计值，取8.0kN；

R-纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

1.荷载值计算

横杆的自重标准值P1=0.038×0.700=0.027kN

脚手板的荷载标准值P2=0.100×0.700×1.500/2=0.052kN

活荷载标准值Q=5.000×0.700×1.500/2=2.625kN

荷载的计算值R=1.2×0.027+1.2×0.052+1.4×2.625=3.770kN

单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。

当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时，试验表明：单扣件在12kN的荷载下会滑动，其抗滑承载力可取8.0kN；

双扣件在20kN的荷载下会滑动，其抗滑承载力可取12.0kN；

三.脚手架荷载标准值

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

静荷载标准值包括以下内容：

(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；本例为0.1072

NG1=0.107×20.000=2.145kN

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用竹笆片脚手板，标准值为0.10

NG2=0.100×11×1.500×(0.700+0.300)/2=0.825kN

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.17

NG3=0.170×1.500×11/2=1.403kN

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.010

NG4=0.010×1.500×20.000=0.300kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.672kN。

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。

经计算得到，活荷载标准值NQ=5.000×1.500×0.700/2=2.625kN

风荷载标准值应按照以下公式计算

其中，W0：基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附录表D.4的规定采用：W0=0.250

Uz：风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附录表7.2.1的规定采用：Uz=0.620

Us：风荷载体型系数：Us=1.134

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.250×0.620×1.134=0.176kN/m2。

考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式N=1.2NG+0.9×1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×4.672+0.9×1.4×2.625=8.914kN

不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式N=1.2NG+1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×4.672+1.4×2.625=9.281kN

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式

MW=0.9×1.4Wklah2/10

其中Wk-风荷载标准值(kN/m2)；

la-立杆的纵距(m)；

h-立杆的步距(m)。

经过计算得到风荷载产生的弯矩Mw=0.9×1.4×0.176×1.500×1.800×1.800/10=0.108kN.m

四.立杆的稳定性计算

1.不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

其中N-立杆的轴心压力设计值，N=9.281kN；

i-计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；

k-计算长度附加系数，取1.155；

u-计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.500；

l0-计算长度(m)，由公式l0=kuh确定，l0=1.155×1.500×1.800=3.118m；

A-立杆净截面面积，A=4.239cm2；

W-立杆净截面模量(抵抗矩)，W=4.491cm3；

-由长细比，为3118/16=196；

-轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.190；

-钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到=9281/(0.19×424)=115.503N/mm2；

[f]-钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算<[f]，满足要求。

2.考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

其中N-立杆的轴心压力设计值，N=8.914kN；

i-计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；

k-计算长度附加系数，取1.155；

u-计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.500；

l0-计算长度(m)，由公式l0=kuh确定，l0=1.155×1.500×1.800=3.118m；

A-立杆净截面面积，A=4.239cm2；

W-立杆净截面模量(抵抗矩)，W=4.491cm3；

-由长细比，为3118/16=196；

MW-计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.108kN.m；

-钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到=8914/(0.19×424)+108000/4491=128.415N/mm2；

[f]-钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算<[f]，满足要求。

五.连墙件的计算

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：

Nl=Nlw+No

其中Nlw-风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，应按照下式计算：

Nlw=1.4×wk×Aw

Wk-风荷载标准值，wk=0.176kN/m2；

Aw-每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.60×3.00=10.800m2；

No-连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN)；No=3.000

经计算得到Nlw=2.658kN，连墙件轴向力计算值Nl=5.658kN

根据连墙件杆件强度要求，轴向力设计值Nf1=0.85Ac[f]

根据连墙件杆件稳定性要求，轴向力设计值Nf2=0.85A[f]

其中-轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=30.00/1.60的结果查表得到=0.95；

净截面面积Ac=4.24cm2；毛截面面积A=26.10cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf1=73.865kN

Nf1>Nl，连墙件的设计计算满足强度设计要求。

经过计算得到Nf2=432.861kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足稳定性设计要求。

六.悬挑梁的受力计算

悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。

悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端A为钢梁与结构的铰支点，B撑杆与结构铰支点。

本工程中，脚手架排距为700mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体=500mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=563.7*2=1127.4cm⁴，截面抵抗矩W=80.5*2=161cm³，截面积A=18.51*2=37.02cm²。

手脚手架集中荷载P=9.281kN

水平钢梁自重荷载q=1.2×37.02×0.0001×7.85×10=0.35kN/m

R_C*0.5*sin45=9.281*0.3+9.281*1+0.5*0.35*1.1*1.1

求得：R_C=34.73KN

R_BX=34.73*sin45=24.55KN

R_BY=34.73*sin45=24.55KN

R_AX=-R_BX=-24.55KN

R_AY=9.281+9.281+0.35*1.1-24.55=-5.603KN

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

RA=-5.603kN，RC=15.06kN

最大弯矩Mmax=9.281*0.5+0.5*0.35*0.6*0.6=4.7kN.m

抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=4.7×106/(1.05×161000.0)+9.281×1000/3702.0=30.31N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2，满足要求。七.悬挑梁的整体稳定性计算

水平组合槽钢悬挑钢梁，计算公式如下

其中b-均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到：

b=2.00

由于b大于0.6，按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B其值b'=1.07-0.282/b=0.929

经过计算得到强度=4.7×106/(0.929×161000.00)=31.43N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算<[f]=215N/mm2，满足要求。

八.支杆的受力计算

RD=34.73kN

九.支杆的强度计算

斜压支杆的强度计算：

斜压支杆的轴力RD我们均取最大值进行计算，为RD=34.73kN

下面压杆以钢管48.0×3.0mm计算，斜压杆的容许压力按照下式计算：

其中N-受压斜杆的轴心压力设计值，N=34.73kN；

-轴心受压斜杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到=0.84；

i-计算受压斜杆的截面回转半径，i=1.60cm；

l-受最大压力斜杆计算长度，l=0.85m；

A-受压斜杆净截面面积，A=4.24cm2；

-受压斜杆受压强度计算值，经计算得到结果是97.51N/mm2；

[f]-受压斜杆抗压强度设计值，f=205.0N/mm2；

受压斜杆的稳定性计算<[f]，满足要求。

斜撑杆下端与-10*150*100钢板焊缝计算：

斜撑杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下

其中N为斜撑杆的轴向力，N=34.73kN；

lwt为焊接面积，取424.12mm2；

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；

经过计算得到焊缝抗拉强度=48260/424.12=81.87N/mm2。

对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求。

斜撑杆上端与-8*23*10.8耳板焊缝计算：

Lwt=4*50*6=1200mm2，取500mm2

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；

经过计算得到焊缝抗压强度=34730/500=69.46N/mm2。

对接焊缝的抗压强度计算满足要求。

耳板验算：取最大力（沿支撑方向的轴力）47.01KN验算

耳板以100×8mm计算，耳板的容许压力按照下式计算：

其中N-受压耳板的轴心压力设计值，N=34.73kN；

-轴心受压耳板的稳定系数,由长细比l/i查表得到取=0.84；

i-计算受压耳板的截面回转半径，取i=1.60cm；

l-受最大压力耳板计算长度，取l=0.85m；

A-受压耳板净截面面积，A=8cm2；

-受压耳板受压强度计算值，经计算得到结果是51.38N/mm2；

[f]-受压斜杆抗压强度设计值，f=190.0N/mm2；

受压耳板的稳定性计算<[f]，满足要求。

十.上下端连接钢板与结构间的连接φ18的螺栓计算

使用2根φ18普通螺栓（4.6级或4.8级）做连接件

单根面积AS=254.34mm2,[fv]=140N/mm2，[ft]=170N/mm2

取一根18螺栓计算

能承受的拉力：ft=AS*[ft]=35.61KN>实际支座最大拉力24.55KN

能承受的剪力：fv=AS*[fv]=43.23KN>实际支座最大剪力24.55KN

故上下支座均使用2根φ18螺栓作连接件强度能满足要求。

十一.Φ20钢销轴计算

Φ20普通螺栓销轴（5.6级）

单根面积AS=314mm2,[fv]=190N/mm2

承受的剪力为34.73KN

能承受的剪力：fv=AS*[fv]=59.7KN>34.73KN能满足使用要求。

Claims

1.一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，包括水平钢梁（1），大横杆（2）和立杆（3），所述水平钢梁（1）的一端焊接有钢板并通过锁紧件（6）与墙体（7）固定连接，所述水平钢梁（1）的上面水平设置有大横杆（2）和纵向杆（5），所述水平钢梁（1）的上面竖直设置有立杆（3），所述大横杆（2）、纵向杆（5）和立杆（3）通过钢管夹具安装在一起。

2.根据权利要求1所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述水平钢梁（1）的下面设置有倾斜的支杆（8），所述支杆（8）的一端通过锁紧件（6）与墙体（7）固定连接，所述支杆（8）的另一端与水平钢梁（1）连接。

3.根据权利要求2所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述支杆（8）与水平钢梁（1）之间的夹角为30°~45°。

4.根据权利要求2所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述支杆（8）与水平钢梁（1）连接的一端焊接有封头（9），所述封头（9）上开设有圆孔（10），所述圆孔（10）与水平钢梁（1）铰接连接。

5.根据权利要求2所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述支杆（8）采用Φ48×3.0mm的钢管。

6.根据权利要求2所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述封头（9）为与支杆（8）同外径的圆钢板。

7.根据权利要求1所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述立杆（3）的顶部水平设置有脚手板（4），所述脚手板（4）铺设在水平设置的大横杆（2）和纵向杆（5）上面。

8.根据权利要求7所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述立杆（3）采用Φ48×3.0mm的钢管。

9.根据权利要求7所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述脚手板（4）的四周竖直设置有栏杆（11）。

10.根据权利要求9所述的一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于，所述脚手板（4）采用竹笆片。