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钢跳板的设计与研究

来源:http://www.chinajimmy.com/article/20191219399.html

跳板是建筑施工中重要的施工工具之一,其木材耗用量也相当大,约为脚手架木材耗用量的一半以上。因此,积极发展钢跳板,也是基本建设中以钢代木的一项重要措施。我国钢跳板的研制工作虽然已有十多年的历史,但在大部分建筑工程中,仍然大量采用木跳板和竹跳板。最近,冶金部组织有关单位进行了钢跳板的定型,以及系统的试验研究工作,制订了《定型钢跳板制作图》、《定型钢跳板制作质量标淮》和《定型钢跳.板使用与维护管理暂行规定》等技术文件,建立了五条生产工艺线,并在上海宝钢等建设工程中大量应用,取得较好的效果。

            一、钢跳板的种类
    国内曾采用过的钢跳板种类繁多,型号尺寸不统一,主要有以下三种类型:
    1.钢木混合跳板:采用钢板、角钢或槽钢,与木板拼装而成,其主要截面型式见图1。这种跳板可充分利用短小木板作板面,.板面的防滑和防热性能较好。

    2.型们组合跳板:采用角钢、槽钢、扁钢、钢管和钢筋等组合制成,制作单位可根据材料情况自行设计,主要截面型式见图2。

    3.冷弯钢跳板:采用热轧薄钢板冷弯加工制成。由于冷弯钢跳板利于选择合理截面型式,因而跳板的强度和刚度大,重量轻,又适宜于机械加工,所以国内外都重视发展和使用冷弯钢跳板。目前国内外常见的截面型式见图3。

    这几种截面型式中,目前国内应用最多的是( 1 ),  ( 2 )型,这种截面型式简单,加工方便。但是受力性能最合理的是(4)、(5)型,由于板面增加两条槽,对加强跳板的刚度、提高防滑效果都有利,所以国外钢跳板大多采用这两种截面型式。据《弯曲薄壁型钢结构技术规范》规定,(1)、(2)型板面的最大有效宽度仅为99.6毫米(当跳板宽250毫米时),中间大部分板面无效。如果扣除有效宽度内孔洞的直径,则更小。而(4)型板面由于有二道槽,则宽度全部有效。另外,(4)型截面比(1)型截面增加两条内肋,可提高截面惯性矩20,增加了跳板的承载能力,并对跳板的安装和拆除更为有利。

            二、钢跳板的设计
    1.规格尺寸:跳板是与脚手架配套使用的工具,目前国外现场使用的脚手架以框式脚手架和钢管脚手架为主,其中框式脚手架的使用量占大部分。所以主要采用长度为1.8米,宽度为500毫米(或用两块240毫米的板拼装),钢板厚为1.2毫米的钢跳板,与框式脚手架配套使用。
    国内以采用钢管脚手架为主,所以在选定跳板的规格尺寸时,应考虑以下因素:(1)主要与钢管脚手架配套使用,(2)能用作建筑安装、砌筑、装饰等多种脚手架的铺板,(3)为便于工人操作,最大重量不宜超过20公斤/块;(4)能与现有的木跳板通用。由于钢管脚手架立杆纵向间距一般为1.5米,所以,钢跳板的长度最长为3米,最短为1.5米。为适应内部砌筑、装饰等工程的需要,再配以2.5米和2米的钢跳板。.其截面尺寸与木跳板接近,宽度为250毫来,高度为50毫米,卷边为23毫米,内肋为10毫米,见图4。目前国内采用跳板的钢板厚度宜为1.5和2毫米。

    2.防滑措施:由于钢板本身比木板的摩擦系数小得多,所以对钢跳板必须采取防滑措施,才能确保工人在高空作业时的安全。日前国内钢跳板的防滑板面主要有反边圆孔、圆凸鼓、梅花长孔、环凸鼓反边圆孔、梅花凸鼓以及横长凸鼓等多种,见图5。

    以上各种板面的防滑性能,可通过摩擦角度的试验来确定,将板面分别处于干燥、有水或有砂的条件下,板面与像胶或塑料鞋底摩擦,荷载为静止或行动状态下,进行的各种试验见表1。试验结果表明:

    (1)刁二燥板面的最大安全使用角度为200^-300,与木跳板的防滑性能基本接近。
    (2)有水板面的最大安全使用角度为15。一250,与木跳板的防滑性能基本接近。
    (3)有砂板面的最大安全使用角度为150^'200,比木跳板(最大为100)的防滑性能好。
    国外的钢跳板除采用防滑板面措施外,还采用板面加工橡胶防滑涂料的方法。
    作斜道的钢跳板,防滑性能要求更高,也可以采用增设木条或钢板防滑条来增加防滑效果,将防滑条固定在板面防滑孔上,见图6。

    3.防锈措施:钢跳板使用年限的长短,很大程度上是由锈蚀情况决定的,所以对钢跳板必须采取有效防锈措施。目前国外钢跳板的防锈措施主要有以下三种:
    (1)用镀锌板做成钢跳板后,再在表面加工防锈涂层。(2)将钢跳板进行镀锌处理。(3)在钢跳板表面作油漆涂层或橡胶涂层。
    国内一般都采用油漆涂层的方法。为了延长跳板使用寿命,应加强钢跳板的维护与管理,如不用时,应放在地势平坦千燥之处,每年大检查一次,对油漆脱落之处应及时补刷。
    4.连接方式:跳板之间的连接方式,常用的有挂钩式、搭接板式、插孔式等三种。施工实践证明,挂钩式具有结构简单,安全可靠,装拆方便,不带附件的特点,是值得推荐使用的一种方式。国外长尺钢跳板的连接方式是采用对接式,安装时将跳板的对接板相互插人即可,见图7。

    板与脚手架的连接形式也很多。通过工程实践使用,较好的有弯钩螺栓和鹰钩螺栓等。国外框式脚手架配套使用的钢跳板,都采用锁紧器与脚手架连接。锁紧器的形式见图8。

    三、钢跳板的试验
1.设计荷载
    作用在跳板上的荷载有两种:即均布荷载,如堆放在板面上的砖等建筑材料,集中荷载,如人、灰浆桶、砖笼、手推车等。在设计钢跳板时,各单位的荷载控制值相差较大,冶金部定型钢跳板的设计荷载控制值为:
      (1)均布荷载为堆砖不超过单行侧摆三码,即线荷载为162公斤/米,相应均布荷载为648公斤/米:。考虑到超载情况,设计均布荷载取700公斤/来’,则相应线荷载为175公斤/米。
      (2)集中荷载:混凝土车轮压为170公斤(车自重100公斤,装混凝土0.1立方米,重240公斤)。砖车轮压为145公斤(车自重80公斤,装砖70块重210公斤)。砂浆车轮压130公斤(车自重80公斤,装砂浆0.1立米,重180公斤)。最大集中荷载为170公斤,考虑到超载情况,设计集中荷载取200公斤。
    由上可见,在钢跳板设计中,设计荷载的控制值都是偏于安全的。

2.安全系数在考虑钢跳板安全使用的情况下,还应考虑尽量节省钢材用量,减轻跳板重量o目前我国对钢跳板的安全系数,尚无明确规定。根据钢跳板主要与钢管脚手架并用,钢管脚手架的大、小横杆的安全系数一般取2,另外,钢跳板在超负荷情况下,跳板局部产生过大弯曲变形,也不会影响整个跳板的正常使用。同时在设计钢跳板时,使用荷载的控制值偏大,许多工程中,跳板上实际荷载远比控制值小,所以钢跳板的安全系数取2较为适宜。

3.试验结果
    通过对三种截面型式、板厚为1.5毫米的钢跳板,进行四种不同加荷形式的试验,即半边集中荷载,半边均布荷载,对称集中荷载和对称均布荷载,支点间距为1450毫米,加荷简图见图90
    各组试件的荷载试验结果见表2。试验结果表明:

    (2)当钢跳板的某一处达到屈服应力时,其挠度值仍很小,挠跨比f/L一般为1/20U以下。
    (3)四种加荷形式中,以半边集中荷载产生的弯矩最大,对跳板最不利,其安全系数都超过2。
    (4)板面带凹槽的跳板,板面应力分布均匀,板宽全部有效。平板面应力分布为两边高,板中间低,有效宽度仅占板宽的1/2.5,
    (5)带内肋的钢跳板承载能力大,达到屈服值时,荷载值一般比无内肋的跳板高2^-3级荷载(即50^-75公斤)。