CN103195235A - 装卸式钢板型钢夹具的设计与计算 - Google Patents

装卸式钢板型钢夹具的设计与计算 Download PDF

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邹科华
骆祥平
冒小玲
陈佳佳
邹科建
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Abstract

本发明公开了建筑施工领域的一种装卸式钢板型钢夹具的设计与计算。包括底部铁板、固定螺杆、固定压板和紧固螺母，底部铁板在模板底部固定，其特征在于：底部铁板为矩形，2根固定螺杆焊接在底部铁板上，固定螺杆采用圆钢，圆钢头部有螺纹，固定压板外形与底部铁板相同，固定压板上开有圆孔，固定螺杆可从中穿过，固定螺杆上加装PVC套管。本发明与现有技术相比具有提高了材料的利用率、拆装方便和节约成本等优点。

Description

装卸式钢板型钢夹具的设计与计算
技术领域
本发明涉及建筑施工领域的一种装卸式钢板型钢夹具的设计与计算。 
背景技术
目前，悬挑型钢扣件式钢管脚手架在高层建筑施工中广泛应用，此类型脚手架的搭设一般采用型钢搁置在楼层上进行悬挑。型钢梁与主体混凝土结构的固定一般采用预埋压环钢筋、几型锚固螺栓和U型锚固螺栓的方法。以上三种锚固方式的优点是制作简单，造价低，缺点是此类锚固方式的夹具利用率低，只能在工程中一次性使用。基于此考虑，我们对型钢梁与混凝土结构的锚固采取优化处理，采用可装卸式钢板型钢夹具的锚固方法，预先将钢板与螺杆满焊连接，底部铁板在模板面固定，在螺杆上加PVC套管，方便以后拆除。这种做法的优点是通过PVC套管将螺杆与混凝土隔离，使之不产生粘接作用，在型钢梁拆除后，可将底部铁板与螺杆整体拆除，下一个工程中可再次使用此夹具。 
发明内容
    本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种在建筑施工中悬挑型钢梁在高层建筑施工中所用的一种装卸式钢板型钢夹具的设计与计算。 
本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 
   一种工字型悬挑梁固定所用的装卸式钢板型钢夹具，包括底部铁板、固定螺杆、固定压板和紧固螺母，其特征在于：底部铁板为矩形，2根固定螺杆焊接在底部铁板上，在楼层板结构模板搭设完成后，将所述的装卸式钢板型钢夹具放置在模板底部与混凝土一起浇铸，固定螺杆采用圆钢，头部有螺纹，固定压板外形与底部铁板相同，固定压板上开有圆孔，固定螺杆可从中穿过，固定螺杆上加装PVC套管，以便悬挑脚手架拆除时型钢梁夹具的拆除，底部铁板长200mm、宽100mm、厚度10mm，固定螺杆采用直径18mm的圆钢，长400mm，头部加工100mm螺纹，将底部铁板与固定螺杆焊牢、采用满焊连接，焊脚尺寸10mm。固定压板开有2直径20mm圆孔,2孔间距为120mm，采用2个4.6级直径27普通螺母将型钢夹具固定。
 一种装卸式钢板型钢夹具的设计与计算，其特征在于：设计与计算步骤如下： 
1）悬臂单跨梁受力计算；
通过对悬挑脚手架型钢梁受力分析求出型钢梁锚固点所受支座反力，此支座反力即为装卸式钢板夹具所受的轴向拉力。
2）装卸式钢板型钢夹具螺母强度的验算； 
根据装卸式钢板夹具所受的轴向拉力验算螺母强度。
3)装卸式钢板型钢夹具螺杆强度验算； 
4）螺杆与铁板角焊缝强度验算；
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.提高了材料的周转使用；
2.拆装方便；
3.节约成本。
附图说明
图1为装卸式钢板型钢夹具示意图； 
图2为悬臂单跨梁计算简图。
图中：底部铁板1、固定螺杆3、固定压板2、紧固螺母4、PVC套管5和砼墙面6。 
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明的内容做进一步的详细描述： 
如图所示为装卸式钢板型钢夹具安装示意图，包括底部铁板1、固定螺杆3、固定压板2和紧固螺母4和PVC套管5。
下面结合具体工程实例，对装卸式钢板型钢夹具的应用和设计与计算作进一步的说明： 
某工程地下2层，地上16层，楼层高度2.9m，剪力墙结构，建筑总高52.85m。楼面结构砼强度C30，楼板厚度120mm。在5层开始搭设悬挑脚手架，分两段悬挑：①从5楼楼面至11楼顶，搭设高度19.84m；②从12楼楼面至屋面搭设高度16.79m。其中，搭设高度最大的是第①段，考虑到受力面越高，风荷载越大，因此②段悬挑架受力为最不利状态，所以将第②段悬挑架作为荷载验算依据，计算高度取19.84m，工字钢悬挑梁固定采用装卸式钢板型钢夹具。预先制作长200mm、宽100mm、厚度10mm的铁板。螺杆采用Φ18的圆钢，长400mm，头部加工100mm丝头。将底部铁板与固定螺杆焊牢、采用满焊连接，焊脚尺寸10mm。在楼层板结构模板搭设完成后，将铁板在模板面固定，并在螺杆上加直径20的防护PVC套管，以便悬挑脚手架拆除时型钢梁夹具的拆除。采用2个4.6级直径27普通螺母将型钢夹具固定，具体做法见说明书附图1。
装卸式钢板型钢夹具的计算 
1）型钢梁受力分析
通过对悬挑脚手架型钢梁受力分析求出型钢梁锚固点所受支座反力，此支座反力即为装卸式钢板夹具所受的轴向拉力。悬挑脚手架型钢梁按照带悬臂的单跨梁计算，悬出端C受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。
悬臂单跨梁计算简图见附图2， 
支座反力计算公式
RA=N(2+K2+K1)qL/2(1+K)2
RB=-N(K2+K1)+qL/2(1-K2)
其中
K= m/l    K1= m1/l   K2= m2/l
 本方案算例中，m =1.4 m，l=2.1 m，m1=0.25 m，m2=1.3 m，
水平支撑梁的截面惯性矩I=1130 cm4，截面模量(抵抗矩) W=141 cm3，
受脚手架作用集中强度计算荷载（                                                   
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE001
为静荷载标准值、   
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE002
活荷载标准值由品茗软件计算得），正常使用极限状态，荷载标准组合，水平钢梁自重强度计算荷载 ，，
Figure 26413DEST_PATH_IMAGE004
，
代入公式，经过计算得到
支座反力   
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE003
支座反力   
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE004
。
2）装卸式钢板型钢夹具的计算 
装卸式钢板型钢夹具的计算需进行螺栓承载力验算、螺杆的强度验算及螺杆与铁板角焊缝的强度验算。
3）螺栓强度的验算 
螺栓沿螺杆方向受拉，单个螺栓的抗拉承载力设计值为：
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE005
    
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE006
式中 
Figure 758877DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 408164DEST_PATH_IMAGE010
——螺栓螺纹处的有效截面面积和有效直径。查《钢结构原理与设计》（武汉理工大学出版社）附表14，
Figure 273352DEST_PATH_IMAGE011
。    
Figure DEST_PATH_IMAGE007
 ——螺栓的抗拉强度值，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）表3.4.1-4，        
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE008
代入数据求得，单个螺栓所受的拉力值 N=
Figure 684501DEST_PATH_IMAGE014
/2=9.099/2KN=4.5495KN<   ，满足要求。
3.2.2螺杆强度验算 
螺杆采用Φ18，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）表3.4.1-1，螺杆抗拉强度设计值
Figure 917216DEST_PATH_IMAGE016
2。
螺杆受螺栓传递的拉力作用， 
螺杆所承受的拉应力值   
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE010
，满足要求。
4）螺杆与铁板角焊缝强度验算 
角焊缝最小焊脚尺寸，
角焊缝最大焊脚尺寸。
取
Figure 979030DEST_PATH_IMAGE018
。 
假定角焊缝破坏面均位于45°喉部截面， 
焊缝宽度   。
螺杆轴力引起的垂直于焊缝长度方向按焊缝有效截面计算的应力
Figure 237153DEST_PATH_IMAGE020
为，垂直于焊缝有效截面的正应力
Figure 529594DEST_PATH_IMAGE021
和垂直于焊缝长度方向的剪应力
Figure 822910DEST_PATH_IMAGE022
为， 
，   
Figure 2013101129104100002DEST_PATH_IMAGE012
。
在
Figure 151758DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 546967DEST_PATH_IMAGE022
共同作用下，按强度理论的折算应力公式，其不破坏的强度条件为满足要求。 

Claims (5)

1.一种装卸式钢板型钢夹具，包括底部铁板、固定螺杆、固定压板和紧固螺母，其特征在于：底部铁板为矩形，2根固定螺杆焊接在底部铁板上，固定螺杆采用圆钢，圆钢头部有螺纹，固定压板外形与底部铁板相同，固定压板上开有圆孔，固定螺杆可从中穿过，固定螺杆上加装PVC套管。
2.根据权利要求1所述的装卸式钢板型钢夹具，其特征在于：底部铁板长200mm、宽100mm、厚度10mm。
3.根据权利要求1所述的装卸式钢板型钢夹具，其特征在于：固定螺杆采用直径18mm的圆钢，长400mm，头部加工100mm螺纹，2根固定螺杆间距120mm焊接在底部铁板上。
4.根据权利要求1所述的装卸式钢板型钢夹具，其特征在于：固定压板开有2直径20mm圆孔,2孔间距为120mm。
5.一种装卸式钢板型钢夹具的设计与计算，其特征在于：设计与计算步骤如下：
1）悬臂单跨梁受力计算；
2）装卸式钢板型钢夹具螺母强度的验算；
3)装卸式钢板型钢夹具固定螺杆强度验算；
4）固定螺杆与铁板角焊缝强度验算。
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