[机械自动化论文]新型脚手架支撑系统的设计

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目录

摘要....................................................................4

Abstract................................................................5

第一章 绪论.............................................................6

1.1 脚手架概述........................................................6

1.2 行业现状..........................................................7

1.3 方塔式脚手架......................................................8

1.4 方塔式脚手架在国内的运用案例......................................9

第二章 方塔脚手架相较于常用脚手架的优势................................11

2.1 国内常用的脚手架................................................11

2.1.1 扣件式脚手架...............................................12

2.1.2 碗扣式脚手架...............................................13

2.2 方塔脚手架相较于扣件式脚手架....................................14

2.2.1 方塔式脚手架较于传统支撑架的优点...........................14

2.2.2 方塔式脚手架与扣件式脚手架的实例对比.......................16

第三章 新型方塔式脚手架的设计..........................................19

3.1 方塔式脚手架的结构特性...........................................19

3.2 方塔式脚手架的组成...............................................22

3.2.1 标准架.....................................................22

3.2.2 斜撑.......................................................23

3.2.3 底架.......................................................23

3.2.4 可调底座...................................................24

3.2.5 可调顶托...................................................25

3.2.6 调整标准架 33 及其专用斜撑..................................26

3.2.7 其他部件...................................................27

第四章 方塔式脚手架的三维建模及装配....................................29

4.1 方塔式脚手架的组装说明及拆除步骤.................................29

4.1.1 组装.......................................................29

4.1.2 拆卸.......................................................34

4.2 方塔式脚手架的配件三维建模.......................................38

4.2.1 标准架 100 及标准架 133......................................38

4.2.2 可调顶托和可调底座.........................................40

4.2.3 底架 10 和斜撑..............................................42

4.3 方塔式脚手架配件三维装配.........................................43

第五章 方塔式脚手架的实验情况..........................................49

5.1 承载性能实验.....................................................49

5.2 破坏实验.........................................................50

2

第六章 结语............................................................51

参考文献:.............................................................52

致谢...................................................................53

3

摘要

本文研究的方塔支撑系统是新型的脚手架支撑系统,从网络各案例中可以得知方塔支撑系统在发达国家

的建筑和桥梁施工中均得到了广泛的应用。这个支撑系统具有结构合理、承载能力强、装拆使用方便、使用

寿命长等特点。方塔支撑系统在房屋建造、工业制造以及桥梁工程领域都有很广泛的应用。新型方塔式脚手

架由标准架、交叉斜撑、连接棒和可调底座等部件所组成。它具有合理的结构,可靠的安全性能,适广泛的

使用范围, 相应的承载性能相对较强,以及具备耐用周期相对较为长久等方面的相关特性。在具体应用的过

程当中与传统形式的脚手架在一定程度上存在较大差异,不仅能够有效降低相关钢材的耗费量,在一定程度

上还能确保一次性投资有效下降,除此之外,在用工量方面也有所改善,拆装效率显著提升。当前形势下,

其可广泛应用于桥梁建筑领域,还逐步向民用相关工程领域进一步扩张。

本文针对于 个案研究法来对方塔脚 手架展开切实有效的研究,所谓的个案研究法是将 一对 进行特

全面 底性调研 并加 以有效 分析 ,对其相关特性以及成 进行准确 把控 的研究方法。 本文 希望 过对于国

内个案的研究调 到国内对于方塔式脚手架的 及程度,以及方塔式脚手架是 能够适应国内大 环境

考验。为此,本文对国内方塔式脚手架的使用案例进行了研究 采样 并且 将其与扣件式脚手架进行了对比

还对方塔式脚手架进行了 单独 部件的三维建模, 对其使用 po r /e 进行了三维装配。

键词 :方塔式脚手架、新型脚手架支撑系统、个案研究、对比、扣件式脚手架

Abstract

The s qu ar e t owe r s uppo rt s y st em st udied in t hi s p a pe r i s a new t ype of sca ffold s uppo rt

s y st em . I t ca n b e s een f r om t he ne t wo r k cas e s t h at t he s qu ar e t owe r s uppo rt s y st em h as b een

4

widely u s ed in t he c on str u ct ion a nd br idge c on str u ct ion in developed c oun tr ie s. The s uppo rt

s y st em h as t he c h aract e r i st i cs of r e as on ab le str u ct u r e, str ong carr ying ca p ac i t y, c onvenien t

ass em b ly a nd di sass em b ly, a nd long s e r vi c e life . The s qu ar e t owe r s uppo rt s y st em h as a wide

ra nge of a ppli cat ion s in hou s ing c on str u ct ion, indu str i a l m a nuf act u r ing a nd br idge

enginee r ing . The new s qu ar e t owe r sca ffolding c on s i sts of sta nd ar d f ra me s , cr o ss brac e s ,

c onne ct ing r od s a nd a dju stab le bas e s. I t h as a r e as on ab le str u ct u r e, r eli ab le sa fe t y

pe r fo r m a n c e, a wide ra nge of a ppli cat ion s , a r el at ively str ong lo a d b e ar ing pe r fo r m a n c e, a nd a

r el at ively long-l ast ing du rab ili t y pe r iod . In t he p r o c e ss of s pe c ifi c a ppli cat ion, t he r e i s a

b ig diffe r en c e wi t h t he tra di t ion a l fo r m of sca ffolding, whi c h ca n no t only effe ct ively r edu c e

t he c on s ump t ion of r el at ed st eel m at e r i a l s , b u t a l s o en s u r e t h at t he one- t ime inve st men t i s

effe ct ively r edu c ed t o a c e rta in ex t en t. The qu a n t i t y h as a l s o imp r oved, a nd t he di sass em b ly

a nd ass em b ly effi c ien c y h as imp r oved s ignifi ca n t ly . Unde r t he c u rr en t s i t u at ion, i t ca n b e

widely u s ed in t he field of br idge c on str u ct ion, a nd i t will g ra du a lly exp a nd t o t he c ivil

enginee r ing field .

In t hi s p a pe r , t he cas e st udy me t hod i s u s ed t o carr y ou t effe ct ive r e s e arc h on t he

sca ffolding of t he o t he r t owe r. The s o- ca lled cas e st udy me t hod i s a r e s e arc h me t hod t h at

c ondu cts a s pe c i a l c omp r ehen s ive a nd t ho r ough inve st ig at ion of a n o b je ct a nd a n a lyze s i t

effe ct ively, a nd acc u rat ely c on tr ol s i ts r el at ed c h aract e r i st i cs a nd ca u s e s. . Thi s p a pe r

hope s t o unde rsta nd t he popul ar i t y of s qu ar e- t owe r sca ffolding in Chin a t h r ough t he r e s e arc h

a nd inve st ig at ion of dome st i c cas e s , a nd whe t he r t he s qu ar e- t owe r sca ffold ca n a d a p t t o t he

t e st of t he dome st i c envi r onmen t. To t hi s end, t hi s p a pe r st udie s a nd sa mple s t he u s e cas e s of

dome st i c t owe r - t ype sca ffolding, a nd c omp ar e s i t wi t h f ast ene r - t ype sca ffolding . I t a l s o

carr ie s ou t t h r ee-dimen s ion a l modeling of individu a l p arts of t he t owe r sca ffolding a nd u s e s

po r / e 3 D ass em b ly .

Key wo r d s : s qu ar e t owe r sca ffolding

new sca ffolding s uppo rt s y st em

、 cas e

st udy 、c omp ar i s on f ast ene r sca ffolding;

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第一章 绪论

1.1 关于脚手架相关概述

脚手架在一定程度上能够确保各 施工能够 稳态顺利完 成。

根据 其相对 位置 的形式可以 结为 两种类 型的脚手架

相应的材 形式也可以 多种多样 ,可以使 以及钢结构等形式

于相应的构造形式差异具体可以 结为 悬吊 立杆 以及方塔等形式

于相应的 用差异可以 结为 防护 操控 以及承载等形式。

所谓的 操控 形式 之为 业脚手架,具体 涵盖 了装 以及结构 业的形式,所谓 防护

用是为了保 安全 支撑 的脚手架, 则主 要用于模 支设。

在工程应用的过程当中 极易 将相应的模 支架 产生 一定的 混淆 后者 " 梁、支 等连接形式的部

件的范 之内,在相应的 筑施工当中 到一定的 临时 支撑 " 。前 些年 当中 用各 种木 材进行有效

建,在安全性能方面还有 进一步 善,当前形势下,除了一 相对较为特 的应用以外,大部 已采

钢结构的形式进行有效 建。

可以将脚手架理 为便于相关施工 人员 输作 业方面的所 来的一系 列辅助 设施。在此过程当

中可以是装 以及 操纵 当中仅靠施工 人员自身无 及的 操作 ,对此进行 建的 辅助 施工支架,从

保工 能够在 高空 当中 稳态 安全便 进行有效 业。一 情况下其相应的构成材 可以 结为钢材、

等等,在 要的 时候 其还可以用 作充 当模 效,除此之外,在一 些路 桥、广 告牌搭 建以及 矿山 等方

面也应用 广。

还有一个是安全方面上的要 ,由于脚手架 要用于工 在其上面进行工 所以脚手架对钢

度, 弯曲 度, 无损伤 无焊 有要 ,支模架相比 比较 随意随意 相比之下,其相应的要 低于

脚手架。

1.2 行业当前状况

1 )技术 方面相对 薄弱 ,有 进一步

体来 些加 工制造 厂商 设备配 不够 全,相应的形式也相对 简陋 ,在工 方面与 西 方发达国家相

比还存在较大的差 ,相关 技术水 准也不够 自主 研发方面 是力不从 ,一 味地 进行效 仿 其他 行业的

产品类 型。还存在一部 分企 国外进行 代加 工, 随着时间 蔓延 ,也形成了一定的 模可 是在

此过程当中 品牌 效应的支撑,当前 国内部能够 自主产权 研发的相关脚手架制造 商寥寥无几

掐指 就那么几 家。

2 制造 市场竞争日趋激烈;

当前形势下在 国内部相对较为专业的脚手架制造 商已经 达到了 近百 左右 ,除此之外还存在一系

6

小作坊 形式的个体 譬如 河北 别地区滋生出 一系 碗扣形式脚手架的 代做 小作坊 ,在这过程当

其是材 质厚 度方面 不均 象甚至 结构不 合理的形式, 甚至 现一 个体 竟然利 材进行

建。在 沿海城市 广 东主 要进行 式脚手架的一系 产出 ,大 可以形成 40 家 左右 的中等 模。

江苏地区产出 的形式相对较为 丰富 ,其中 涵盖 插销 式以及碗扣等形式,相应的 模也实现了 60

左右 模, 是在此过程当中还存在一 项通病 那就 生产规 模相对有 ,设备 陈旧 论是 度还是

效率都相对 欠缺 上制造工 停留 在上 世纪 之上,相应的 产出质 量方面 本是 法保 的,

便 会带 价格 相对较为低下的结 。都 想依 靠此 行业 存下 那么市场 份额 成为了 中之 ,对此

性相对 激烈 竞争 ,不 惜压 低一切 润去 相应的 市场 份额 保有量,进一步使 收益 下降,

对此 缺乏 研发资 最终导 致各方面的 产出质 量一 泻千 。还有一部 分企 要对接国外进行 生产

制造, 到当 竞争环境 干扰 本的 润额 度全部交到了一系 手中。

3 )产出质 差,安全 隐患 逐步升

经我 国相关部 合发 关于开展建筑施工用钢 、扣件专 ,在此过程当中明

指出需 要针对于相应钢 进行切实有效的专 整合与 理。

过这次专 整合与 理,确保在相关钢 管生产销 等方面得到切实有效的改善。 是当前形势下,这

改善效 不是很明显,在相关标准当中明确 指出 度要达到 3.5 mm ,在当前施工现 所应用的仅仅为

三点二 二点 毫米 在此过程中, 所有 生产商 将其 结为 3.2 mm 以下,相关扣件的 量,也

的现 。由于这 现,便 会导 致相当 的安全 问题 尽管 社会 当中

的安全 外现 始终 有得到 方性的 禁止 ,在实 施工过程当中,还在 继续 使用这一

的钢

从碗扣式脚手架的 现, 得到了 国全方 推崇 。发展到 已经 用到各 建筑与桥梁领

域当中, 有对其 善相应的标准以及 范,这 致一 些生产商 ,在 生产 过程当中, 缺乏

安全 技术 上制造 存在设备各 问题 ,具体 包括 ,相应的 生产 线 较为 简陋 生产

停留 在上 世纪 毛坯 管料 身就 存在不合 的现 等这 方面,一系 良隐患

最终 全面 反映 在脚手架 问题 上,各个制造 生产 产品 存在很大的差异, 形之中这

一系 互换 问题 全统计,当前大 有 8 成以上的碗扣式脚手架一定程度上都不 ,这 对一

工程应用领域造成了 度的安全 隐患

4 )产品操作 不便, 市场无 广

国大 施工现 当中, 然采 用一 些木 、梁、结构 板作 为相应的支架,在此过程中将这 支架

说, 结为: 支架,在应用的过程当中,一 凭借 进行 性调整,在 操作

不是很便 对此应用 产出 的成本相对较低, 是,在周期的 问题 上,也是相对较 的,相应的

合成本也是相当 的。钢 扣件一 在一 些高空作 桥梁现 中得到大量的应用,在此过程中 凭借 扣件

产生 摩擦 力实现在一定程度上的承载 效,可知,相应的承载强度, 于扣件的 量以及相关安装调

等工 。在此过程中,常常由于钢 与相关构件存在强度差异等现 ,便 会导 致相应的 逐步上升。

式脚手架, 建方面可以 来一定的便 是在具体应用过程当中, 度能力相对较

为低下, 建的过程中也 现相对 密集 的状况,从 成本也是相对较 的,在其 发明的,20 多年 以来,

有得到全方 广与应用。

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1.3 关于方塔形式的脚手架

开发 方塔形式的脚手架 , nne b e c k 公司 生产 的一 新型脚手架, 西 国家 广泛应用 ,

结构可以 结为交叉斜撑、连接棒、能够进行调 的底座以及相应的标准件构成。在一定程度上,可以

实现结构合理可靠,应用范围较广,使用周期相对较长能够实现较大范围的承载 问题 。在此过程中与相应的

扣件形式的进行有效对比, 在钢材 耗这方面 可以实现 6 成 左右 ,还能够使相应的投资, 减少

到 3 成以下,在拆装方面,可以使相应的工 下降一 半儿 以上,由此 来,这 形式的脚手架,可以 来的

明显的。

常情况下,一 为模 性的支架进行有效应用,不仅在一 些高 架桥梁当中以及在 水利水 工程

当中可以实现 厚混 凝土 的连 ,还能在一 些地 铁隧道 当中进行一体 的现 ,可以说在各个应用领域,

得了相对优异的 效。 目前,这 脚手架 要适用于桥梁工程, 在开发 用于工民建的梁、 工程

中。

当前形势下的房屋建筑过程当中,一 以及 凝土 的现 常情况下 会选 用扣件形式的钢

架,在此过程中 造成钢材的大量 耗现 会杂乱 章,这是由于在 建的过程当中,存在较为 随意

性,这 致相应的 力点,不是很 充分 往往会 造成支架整体形成 漏浆 等现 频繁 ,特 是在一

整度方面要 相对较 的应用,相应的 量情况,很 得到有效 把控 引入 方塔形式的模

将这 一系 问题 得到有效 1 - 1 所 ,在其顶部 引入轻 型工 钢以及 支架支

架,在此过程中便可以较 的承 凝土 来的一系 力,除此之外,还能在一定程度上有效承载

来的 冲击 ,在此过程中还可以 凭借 相应的不 同高 度,对工 钢进行有效 平移 。在此过程中,

引入 了相应的可调顶托,这 可以在梁 以及梁 向进行有效调 ,在 述一系 相应的 辅助 部件以

,便形成了一个相对较为 整的支撑系统。在一 施工现 ,得到了有效应用,可以 不仅在结构方

面较为 而且 建过程中也相对较为 体的 定性能相对较为 善。在保 证表 量的

,可以 节省 大量的 操作空间 在一定程度上进行相应的文明整 建设。

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1 - 1 方塔式支撑架结构

1.4 方塔式脚手架国内相关应用案例

在大 亚湾核电站 以及二 电站 当中,成 引入 塔形式的脚手架进行相应的 凝土 支撑。在此过程

中,保 证良好 的使用性能,还在一定程度上是相应的耗材有效降低从 提升工 效率。

其中大 亚湾核电站核岛 工程面 万平 板厚 度二 到一 厘米 ,全部 用塔式脚手架 为其

支撑进行施工, 塔式脚手工具, 每平 方用 钢材, 本工程比 普通

脚手架 约约 钢材以及大量的扣件。

建筑 公司 曾先 后两 次在 槐古 大桥和 大桥 两地 有效结合 国相应的施工现 以及

钢材资 形势,所开发 一系 相对适应较强的方塔式脚手架,不仅得到了有效的应用,还 申请 了大量的专

其中 大桥 同时 跨越 , 和一 , 全长四 四点五五 , 十八米 , 对相应的

应力 空心 梁进行现 的过程当中,具体 结为三 ,其一三 孔乘

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第二 八孔× 十八

零七米 , 第三 孔× , 1 到 9 号墩 当中 引入 了方塔脚手架,10 到 17 当中 普通

扣的形式。 来的 空间 万八千 ; 半幅 二次 , 次为

八十 空间, 度为 四点五 , 小高 度为一点 八米 , 载为二 十七 点四

牛每平

锡远 建筑 范了一系 施工工

( 1 ) 首先依 相应的部件 自重 问题 进行二维以及三维的支架结构 设计

( 2 ) 引入 方塔形式脚手架过程当中, 要保 地基呈 相对较为 匀称 的强度。在此过程中可以形成

整体形式的 凝土 ,也可以对相应的 钢以及 建, 来一定的保 的是要切实保

相应的承载能力较为 充分 ,从 有效 避免 一系 匀称 降现 象产生

( 3 ) 一致 遵循 相应的支架设计 需求 ,进行一系 列位置 线 次将可调底座进行有效调

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相应的 度, 在此 上,逐步向上 建, 满足 施工要 ,除此之外 进行一 些纵 配梁的有

,在整体的 建过程当中 本不 工具。

第二章 方塔脚手架所能 的优势

2.1 关于国内相对较为常用的脚手架形式

国在相关脚手架开发的过程当中相对较 ,与其他发达国家还存在一定的差 常情况下, 用一

些木 品竹 进行 建, 到上 世纪 60 年代左右 逐步 起多 元化 脚手架的开发工 ,在此过程中,较

型的 是扣件形式。其特点在于制造运 都相对较为便 。在一定程度上也可以将 互换 性发 淋漓

致, 此在 国应用范围相对较广。

随着 的不 进步,国 又呈 一系 列单管 式脚手架。其 具一 自身 特点,

它的优势明显, 国也逐步开 始引入 这一 脚手架 产品 ,在 冶金 部以及 铁道 部进行 产品 的率 研发,

确定 单根立杆 相对 位置 ,便可对相应的 杆插 进行 点的确定,在此过程中在其 杆两 便可

进行切实有效的 接。这 形式的 点在一定程度上可以概 为法 与碗型,设计的碗型结构,

出环 形, 不存在 任何 的方向性,与法 型的脚手架进行相比, 论是 工还是应用过程当中,

都能 来一定的便 。在实 的应用过程当中,可以得到有效 实,不仅性能方面相对较为优 而且 在很

大程度上可以有效提升施工效率,除此之外还能降低 刚才 耗,在安全方面能够得到有效保 。当前

内部还存在一系 ,大量的扣件形式的脚手架,相应的碗式以及扣件式脚手架,连接 点形式, 2 - 1 所

10

2 - 1 扣件式以及碗式脚手架相应的

2.1.1 扣件形式脚手架

多立杆 形式的脚手架在当前形势下应用也相对较为广泛,在一定程度上其 于扣件形式, 2 - 2 所

相对较为常 的, 包括 以下 几种 回转 、对接扣件。

2 - 2 常用扣件

扣件形式的脚手架 本的 效在于各式各 以及相应的支撑部件的 建,除此之外也可以当

其他的 辅助加 强构件, 常情况下其 要的 为连接配件。

优点:工程造 比较低,可以 根据 具体的 需求 ,进行实 时位置 的调 性相对较

点:在具体应用的过程中相应的扣件 丢失 ,在具体安装的过程当中,对相应的 操作水

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