CN205742950U - 一种悬挑式扣件钢管脚手架 - Google Patents

Abstract

一种悬挑式扣件钢管脚手架，涉及建筑设备领域；包括水平钢梁，大横杆和立杆；所述水平钢梁上方水平设置有大横杆和小横杆；所述的大横杆设置在小横杆上方；所述的水平钢梁上方垂直设置有对称立杆；所述的水平钢梁下部设置有倾斜支杆；所述的倾斜支杆一端与水平钢梁一端固定焊接在背衬钢板上；所述的支杆另一端通过加固钢板与水平钢梁底部连接；其有益效果是：它具有结构简单、布置灵活、稳定牢固、安全性强。

Description

一种悬挑式扣件钢管脚手架

技术领域

本实用新型涉及建筑设备领域，具体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及外边框架梁高度差异比较大，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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种悬挑式扣件钢管脚手架，它具有结构简单、布置灵活、稳定牢固、安全性强。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：一种悬挑式扣件钢管脚手架，包括水平钢梁，大横杆和立杆；所述水平钢梁上方水平设置有大横杆和小横杆；所述的大横杆设置在小横杆上方；所述的水平钢梁上方垂直设置有对称立杆；所述的水平钢梁下部设置有倾斜支杆；所述的倾斜支杆一端与水平钢梁一端固定焊接在背衬钢板上；所述的支杆另一端通过加固钢板与水平钢梁底部连接。

优选的，所述的立杆底部、支杆一端连接水平钢梁处，其两侧翼缘均通过加固钢筋加固。

优选的，所述的立杆顶部水平设置有脚手板；所述的脚手板材质为冲压钢板。

优选的，所述的背衬钢板通过U型锁紧件与墙体连接。

优选的，所述的支杆与水平钢梁之间的夹角为27°。

优选的，所述的支杆材质为Φ60×5.0mm的无缝钢管。

优选的，所述的加固钢筋材质为Φ25加固钢筋。

优选的，所述的立杆材质为Φ48×3.0mm的钢管。

本实用新型操作时，本装置可以通用楼层搭设，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。

本实用新型有益效果：它具有结构简单、布置灵活、稳定牢固、安全性强。

附图说明

此处所说明的附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1是本实用新型结构示意图；

附图标记说明：1-水平钢梁；2-支杆；3-背衬钢板；4-“U”型锁紧件；5-加固钢板；6-加固钢筋；7-墙体；8-立杆；9-小横杆；10-大横杆；11-脚手板。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种悬挑式扣件钢管脚手架，包括水平钢梁，大横杆和立杆；所述水平钢梁上方水平设置有大横杆和小横杆；所述的大横杆设置在小横杆上方；所述的水平钢梁上方垂直设置有对称立杆；所述的水平钢梁下部设置有倾斜支杆；所述的倾斜支杆一端与水平钢梁一端固定焊接在背衬钢板上；所述的支杆另一端通过加固钢板与水平钢梁底部连接。

优选的，所述的立杆底部、支杆一端连接水平钢梁处，其两侧翼缘均通过加固钢筋加固。

优选的，所述的立杆顶部水平设置有脚手板；所述的脚手板材质为冲压钢板。

优选的，所述的背衬钢板通过U型锁紧件与墙体连接。

优选的，所述的支杆与水平钢梁之间的夹角为27°。

优选的，所述的支杆材质为Φ60×5.0mm的无缝钢管。

优选的，所述的加固钢筋材质为Φ25加固钢筋。

优选的，所述的立杆材质为Φ48×3.0mm的钢管。

本具体实施工作原理：采用双排脚手架，搭设高度28.0米，立杆采用单立管，立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.75米，内排架距离结构0.40米，立杆的步距1.80米，立杆采用的钢管类型为φ48×3.0mm，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.60米，水平间距3.00米，施工活荷载为5kN/m2(同时考虑2层施工)，脚手板采用冲压钢板，荷载为0.30kN/m2，按照铺设9层计算，栏杆采用木板，荷载为0.17kN/m，安全网荷载取0.0100kN/m2。脚手板下大横杆在小横杆上面，且主结点间增加一根大横杆，基本风压0.25kN/m2，高度变化系数0.6200，体型系数0.1170，悬挑水平钢梁采用两根[14a号槽钢背靠背对拼U口水平，其中建筑物外悬挑段长度1.25米，悬挑水平钢梁与支杆均与定制钢板焊接连接成一个整体与建筑物通过“U”型8.8级高强螺栓铰接连接，最外面支点距离建筑物0.60m，支杆下端与墙支点的中心距离为0.335m，支杆采用无缝钢管60.0×5.0mm，悬挑钢梁组合支架制作完成后必须作防锈处理，保持其耐久使用性能，本实用新型为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，大横杆在小横杆的上面。

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＝0.300×0.750/2＝0.113kN/m

活荷载标准值Q＝2.500×0.750/2＝0.938kN/m

静荷载的计算值q1＝1.2×0.038+1.2×0.113＝0.181kN/m

活荷载的计算值q2＝1.4×0.938＝1.313kN/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:

M_lmax＝0.08q₁l²+0.10q₂l²

跨中最大弯矩为

M1＝(0.08×0.181+0.10×1.313)×1.5002＝0.328kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

M_2max＝-0.10q₁l²-0.117q₂l²

支座最大弯矩为

M2＝-(0.10×0.181+0.117×1.313)×1.5002＝-0.386kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ＝0.386×106/4491.0＝86.007N/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:

$V_{\max }=0.677\frac{q_1{l}^4}{100EI}+0.990\frac{q_2{l}^4}{100EI}$

静荷载标准值q1＝0.038+0.113＝0.151kN/m

活荷载标准值q2＝0.938kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V＝(0.677×0.151+0.990×0.938)×1500.04/(100×2.06×105×107780.0)＝2.349mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求。

二、小横杆的计算

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值P1＝0.038×1.500＝0.058kN

脚手板的荷载标准值P2＝0.300×0.750×1.500/2＝0.169kN

活荷载标准值Q＝2.500×0.750×1.500/2＝1.406kN

荷载的计算值P＝1.2×0.058+1.2×0.169+1.4×1.406＝2.240kN

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

M_qmax＝ql²/8

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

$M_{P\max }=\frac{Pl}{4}$

M＝(1.2×0.038)×0.7502/8+2.240×0.750/4＝0.423kN.m

σ＝0.423×106/4491.0＝94.257N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求。

3.挠度计算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和

均布荷载最大挠度计算公式如下:

$V_{q\max }=\frac{5{\mathrm{ql}}^4}{384EI}$

集中荷载最大挠度计算公式如下:

$V_{P\max }=\frac{{\mathrm{Pl}}^3}{48EI}$

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1＝5.0×0.038×750.004/(384×2.060×105×107780.000)＝0.01mm

集中荷载标准值P＝0.058+0.169+1.406＝1.633kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2＝1632.600×750.0×750.0×750.0/(48×2.06×105×107780.0)＝0.646mm

最大挠度和

V＝V1+V2＝0.653mm

小横杆的最大挠度小于750.0/150与10mm,满足要求。

三、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(规范5.2.5):

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＝0.038×0.750＝0.029kN

脚手板的荷载标准值P2＝0.300×0.750×1.500/2＝0.169kN

活荷载标准值Q＝2.500×0.750×1.500/2＝1.406kN

荷载的计算值R＝1.2×0.029+1.2×0.169+1.4×1.406＝2.206kN

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；

四、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＝0.107×28.000＝3.003kN

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用冲压钢脚手板，标准值为0.30

NG2＝0.300×9×1.500×(0.750+0.400)/2＝2.329kN

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、木脚手板标挡板，准值为0.17

NG3＝0.170×1.500×9/2＝1.148kN

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.010

NG4＝0.010×1.500×28.000＝0.420kN

经计算得到，静荷载标准值NG＝NG1+NG2+NG3+NG4＝6.899kN。

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＝2.500×2×1.500×0.750/2＝2.813kN

风荷载标准值应按照以下公式计算

w_k＝μ_z′μ₃·w。

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＝0.117

经计算得到，风荷载标准值Wk＝0.250×0.620×0.117＝0.018kN/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＝1.2×6.899+0.9×1.4×2.813＝11.823kN

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＝1.2×6.899+1.4×2.813＝12.216kN

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＝0.9×1.4×0.018×1.500×1.800×1.800/10＝0.011kN.m

五、立杆的稳定性计算

1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

$\mathrm{\σ}=\frac{N}{\mathrm{\φ}A}\≤\[f\]$

其中N——立杆的轴心压力设计值，N＝12.216kN；

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；

λ——由长细比，为3118/16＝196；

φ——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；

σ——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到σ＝12216/(0.19×424)＝152.036N/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σ<[f],满足要求！

2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

$\mathrm{\&sigma;}=\frac{N}{\mathrm{\&phi;}A}+\frac{M_w}{W}\&le;\&lsqb;f\&rsqb;$

其中N——立杆的轴心压力设计值，N＝11.823kN；

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；

λ——由长细比，为3118/16＝196；

φ——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；

MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW＝0.011kN.m；

σ——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到σ＝11823/(0.19×424)+11000/4491＝149.608N/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σ<[f],满足要求！

六、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＝0.018kN/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＝0.274kN，连墙件轴向力计算值Nl＝3.274kN

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＝0.85φA[f]

其中φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i＝40.00/1.60的结果查表得到φ＝0.93；

净截面面积Ac＝4.24cm2；毛截面面积A＝18.51cm2；[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＝300.783kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足稳定性设计要求。

七、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B为与楼板的铰接点。

本工程中，脚手架排距为750mm，内侧脚手架距离墙体400mm，支拉斜杆的支点距离墙体＝600mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I＝563.70*2＝1127.4cm4，截面抵抗矩W＝80.50*2＝161cm3，截面积A＝18.51*2＝37.02cm2。

受脚手架集中荷载P＝12.22kN

水平钢梁自重荷载q＝1.2×18.51×0.0001×7.85×10＝0.17kN/m

经过连续梁的计算得到

R1＝35.593kN,R2＝-10.942kN

最大弯矩Mmax＝6.756kN.m

抗弯计算强度f＝M/1.05W+N/A＝6.756×106/(1.05×161000.0)+62.97×1000/3702.0＝56.96N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求。

八、悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用两根[14a号槽钢组合U口水平,计算公式如下

$\mathrm{\&sigma;}=\frac{M}{{\mathrm{\&phi;}}_b{W}_x}\&le;\&lsqb;f\&rsqb;$

其中φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

${\mathrm{\&phi;}}_b=\frac{570tb}{lh}\&CenterDot;\frac{235}{f_y}$

经过计算得到φb＝570×9.5×116.0×235/(600.0×140.0×235.0)＝7.48

由于φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B其值φb'＝1.07-0.282/φb＝1.032

经过计算得到强度σ＝6.76×106/(1.032×161000.00)＝40.68N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ<[f],满足要求。

九、支杆的受力计算

水平钢梁的轴力RAH和支杆的轴力RDi按照下面计算

$R_{AH}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{R}_{Di}{\mathrm{cos\&alpha;}}_i$

其中RDicosαi为支杆的顶力对水平杆产生的轴拉力。

各支点的支撑力RCi＝RDisinαi

按照以上公式计算得到由左至右各支杆力分别为

RD1＝72.195kN

十、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＝72.195kN

下面压杆以钢管60.0×5.0mm计算，斜压杆的容许压力按照下式计算：

$\mathrm{\&sigma;}=\frac{N}{\mathrm{\&phi;}A}\&le;\&lsqb;f\&rsqb;$

其中N——受压斜杆的轴心压力设计值，N＝72.20kN；

φ——轴心受压斜杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到φ＝0.90；

i——计算受压斜杆的截面回转半径，i＝1.95cm；

l——受最大压力斜杆计算长度，l＝0.69m；

A——受压斜杆净截面面积，A＝8.64cm2；

σ——受压斜杆受压强度计算值，经计算得到结果是92.66N/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σ<[f],满足要求。

斜撑杆的焊缝计算：

斜撑杆采用焊接方式与悬挑钢梁及背衬钢板连接，对接焊缝强度计算公式如下

或f_t

其中N为斜撑杆的轴向力，N＝72.195kN；

lwt为焊接面积，取863.94mm2；

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σ＝72195.44/863.94＝83.57N/mm2。

对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求！

十一、背衬钢板抗拉强度的验算

取最小截面80*8

钢板抗拉强度[f]＝215N/mm2

钢板截面积：80*8＝640mm2

钢板所承受的拉力＝35.15KN

经过计算得到钢板抗拉强度＝35150/640＝54.92N/mm2<[f]＝215N/mm2

钢板抗拉强度计算满足要求。

十二、螺杆强度验算

水平钢梁与楼板采用直径为20的“U”型8.8级高强螺栓连接，弯矩和剪力共同作用的螺杆计算如下：

螺杆在正应力与剪应力作用计算公式为

$\begin{array}{ccc}\mathrm{\&sigma;}=\frac{N}{A}\&le;f_c& f=\frac{F}{A}& \sqrt{{\mathrm{\&sigma;}}^2+f^2}\&le;1.1f_t\end{array}$

取单根螺栓有效截面面积A＝225.2mm2；

其中N——轴向力，N＝62.97kN；

F——切向力，F＝35.15kN；

f——螺杆抗拉强度取400.0N/mm2、抗剪强度取250N/mm2；

经过计算得到正应力强度σ＝62970/225.2＝279.62N/mm2<【f】＝400N/mm2

剪应力强度f＝35150/225.2＝156N/mm2<【f】＝250N/mm2

直径强度8.8级高强螺栓的强度计算满足要求。

采用上述结构后，本具体实施方式产生的有益效果为：它具有结构简单、布置灵活、稳定牢固、安全性强。

以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于包括水平钢梁，大横杆和立杆；所述水平钢梁上方水平设置有大横杆和小横杆；所述的大横杆设置在小横杆上方；所述的水平钢梁上方垂直设置有对称立杆；所述的水平钢梁下部设置有倾斜支杆；所述的倾斜支杆一端与水平钢梁一端固定焊接在背衬钢板上；所述的支杆另一端通过加固钢板与水平钢梁底部连接。

2.根据权利要求1所述一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于所述的立杆底部、支杆一端连接水平钢梁处，其两侧翼缘均通过加固钢筋加固。

3.根据权利要求1所述一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于所述的立杆顶部水平设置有脚手板；所述的脚手板材质为冲压钢板。

4.根据权利要求1所述一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于所述的背衬钢板通过U型锁紧件与墙体连接。

5.根据权利要求1所述一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于所述的支杆与水平钢梁之间的夹角为27°。

6.根据权利要求1所述一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于所述的支杆材质为Φ60×5.0mm的无缝钢管。

7.根据权利要求1所述一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于所述的加固钢筋材质为Φ25加固钢筋。

8.根据权利要求1所述一种悬挑式扣件钢管脚手架，其特征在于所述的立杆材质为Φ48×3.0mm的钢管。