爬架施工方案

目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章编制说明及依据 第七章计算书7.1防火型全防护智能附着式升降脚手架计算书7.1.1架体搭设情况及计算单元的选择:架体搭设情况:架体采用特制型钢与螺栓连接,架体宽度为0.6m,步距为2-4m；架体总高度13.5m，最大提升跨距6m,架体内排竖龙骨中心离结构边标准距离为0.35m。计算单元的选择:所选取的计算单元必须满足以下两个条件：(1)架体高度与支架跨度的乘积≤110m2；架体计算跨度≤7m。本工程最大提升跨度6m,架体总高度13.5m,两项乘积81m2,小于规定110m2。本计算按最不利原则，取架体高度20m，机位跨度间距6m，单机位防护面积120m2为计算荷载的单元(大于本工程单机位防护面积81㎡)，单个机位总覆盖面积小于120㎡者不必计算（大于该面积应重新计算）。荷载计算（1）静荷载：由设计图纸综合计算列表如下：序号名称规格单位重量单位数量重量（N）1导轨8#槽钢组合专用178.4N/mm18.03211.22竖龙骨80×40×3方钢管50.8N/mm120.07010.43辅助龙骨80×40×3方钢管50.8N/mm18.04龙骨板60×30×3方钢管与2毫米钢板组合专用181.2N/mm30.054365封闭翻板1.5毫米花纹板148.9N/mm6.0893.46防护网20×20×3方通与冲孔钢板网组合专用55.9N/m2m2120.06708.07框架斜杆及支撑横杆5#槽钢、48×3.0焊管67.9N/m35.8N/mmm5.42.4366.783.58上承重梁12#槽钢与10#槽钢组合专用278.0N/个个1278.09下承重梁12#槽钢与10#槽钢组合专用422.0N/个个1422.010电动提升机7.5吨×9.0米1029.0N/台台11029.011静荷载合计P静25438.212外架单位防护面积分摊静荷载N/m2212（2）活荷载：当三步架同时作业时取活荷载标准值2kN/m2当为升降状态时取0.5kN/m2，取两层。（3）风荷载：＝···基本风压＝300/m2（取当地基本风压）高度修正系数＝2.46（建筑物高度按200m，地面粗糙度按照B类)本冲孔网板挡风系数经计算为＝0.8(挡风系数为挡风面积与迎风面积之比)＝×1.3=0.8×1.3＝1.04＝1×1.04×2.46×300＝758N/m2（4）荷载合计：按规范取：动力系数＝1.05，冲击系数＝2.0，恒载分项系数＝1.2，活载分项系数＝1.4根据设计布置，最大跨度L=6.0m，前后立杆距离H=0.60m。静荷载：＝×＝1.2×25438.2＝30525.8N活荷载：＝×L×H×3×2000＝1.4×6.0m×0.60m×3层×2000N/m2＝30240.0N使用时：＝×(＋)＝1.05×(30525.8＋30240.0)＝63804.1N升降时：＝＋×L×H×350＝30525.8＋1.4×6.0×0.60×350＝32289.8N防坠时：＝×=2×32289.8＝64579.6N7.1.2竖龙骨稳定性计验算：竖龙骨（80×40×3.0矩形管）抗弯截面系数＝13.061，＝8.776，A=6.608，＝71.246，＝17.571＝＝1.630cm使用工况；不组合风荷载作用每个机位的轴心压力设计值N=1.2+1.4=60765.8N每个机位由6根竖龙骨承担两端铰接μ=1，===135，查表得=0.375σ=N/(φA)=（60765.8/6）/(0.375×660.8)=40.87N/≤[f]=205N/满足要求！使用工况：组合风荷载作用（计算活荷载标准值按照0.5kN/，因为大风天不允许施工，按照升降工况活荷载标准值计算即可）P活升＝γq×L×H×2×350N/＝1.4×6m×0.60m×2层×350N/＝3718.0N单立杆的轴心压力设计值N=(+)/6=1.05×（33089.6N+3718.0N）/6=6408.08N=1.4×=1.4×/=1.4×0.723×2×2.22/8=1.22kN·m此弯矩由外侧单根竖龙骨承担则σ==6673N/(0.375×660.8)+1220000N·mm/8776=26.92+171.02=165.94N/˂[f]=205N/使用工况按照步距4.0m，中间2.0米处有横撑计算，横距2m，竖龙骨稳定性可靠！升降工况：稳定性验算升降工况示意图如下验算竖直杆件失稳，升降时提升力＝＋×L×H×500＝33089.6＋1.2×6×0.60×500＝35609.6N分别由导轨和外排3根竖龙骨承担，由于导轨是有2根8#槽钢背对背用圆钢焊接在一起，惯性半径稳定些远大于竖龙骨（80×40×3.0矩形管）的惯性半径，所以只需计算竖龙骨的稳定性即可。步高4.0米，在2.0米处内外竖龙骨之间有横撑。由于掉点偏心，在距离导轨500mm处内外竖龙骨单根承载力N=×3/5÷2=10682.7N两端铰接μ=1，===135，查表得=0.375σ=N/(φA)=10682.7N/(0.375×660.8)=43.11N/≤[f]=205N/满足要求！大风天不允许提升作业，所以不需要组合风荷载再计算竖直杆件的提升稳定性。7.1.3全防护升降平台龙骨单元设计验算：1、全防护升降平台龙骨板的荷载计算：龙骨板矩形管抗弯验算竖龙骨间距不大于2m，龙骨板宽度0.6m。2m龙骨板自重0.4kN,活荷载3kN/㎡。水平龙骨由2根60×30×3.0矩形管抗弯，=13.061活荷载标准值32m龙骨板设计荷载S==1.2×0.4kN+1.4×(3×2m×0.6m)=5.71kN则在2m长度方向上线荷载qk=S/L=5.71kN/2m=2.76kN/m按两端简支梁验算抗弯：=/8=2.76kN/m×（2m）2/8=1.38kN·m此弯矩由2根80×40×3.0矩形管承担σ===71.8˂215所以抗弯强度足够。2、龙骨板矩形管挠度验算S=0.4+3×2×0.6=4.0（按照JGJ202-2010，计算变形时，应采用荷载的标准值）qk=S/L=4/2m=2kN/m===3.9mm˂2m/150=13.3mm。所以变形满足要求。7.1.4上、下承重梁承重螺栓设计计算：承重梁与架体、导轨用4个M16螺栓连接。每个承重梁通过4个M16螺栓与架体连接，螺栓抗剪截面积为201mm2，连接螺栓承载抗剪验算为τ＝P升/（4×201）＝37149.6/（4×201）＝43.84＜[τ]＝125满足使用要求。上承重梁强度挠度计算：采用两个8#槽钢背对背组合，长度600mm，8#槽钢WX＝16.1cm3，IX＝101cm4提升荷载P升＝37149.6N，两端固接，=P升L/8=37149.6N×0.6m/8=2643.7N·mσ=/（Wx×2）=2643.7N·m/（16.1cm3×2）=82.1×106＜[f]=215强度满足要求。===1.9mm＜600mm/150=4mm挠度满足要求。7.1.5导轨及导轨与架体连接螺栓受力计算导轨制作为成型框架，主要承受垂向荷载。具体受力见计算简图,按“容许应力设计法”进行计算：f≤[f]、τ≤[fv]导轨制作材料为双拼8#槽钢，主要参数为：截面积AS1＝1024.8mm2,导轨小横杆为φ25圆钢，截面积：AS3＝490.6mm2。许用应力[f]＝215，[fv]＝125（1）导轨承载计算：1）槽钢承载计算：使用状态下：=/2＝66496.1/2＝33248.0N（导轨由两根槽钢组成）σ1=P1/AS1=33248.0/1024.8＝32.44＜[f]＝215满足使用要求。2）小横杆抗剪计算小横杆件为φ25圆钢，AS3＝490.6mm2使用状态下：计算剪切应力：σ2＝P1/AS3×2＝33248.0/（490.6×2）＝33.89＜[fv]＝125满足使用要求升降坠落工况状态下：σ3＝P坠/AS3＝70499.2/（490.6×2）＝71.85＜[fv]＝1253）小横杆件焊缝抗剪计算采用直角圆周焊，焊缝高度hf≥6mm，由钢结构设计规范GB50017-2003中“直角角焊缝的强度应按下列公式计算：在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，σf＝NV/helw≤βtfwf，当力平行于焊缝长度方向时，τf＝NV/helw≤fwf，另由《机械设计手册》第五版第1卷第1篇1-327页表1-4-53建筑钢结构焊缝许用应力中查得焊缝强度许用设计值：角焊缝抗拉、抗压、抗剪：τp’＝118(钢结构设计规范GB50017-2003表3.4.1-3焊缝的强度设计值中，自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，Q235钢的角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度：fwt＝160)总焊缝长度：L＝25×3.1415×2＝157.1(mm)焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×6＝4.2(mm)升降坠落状态下为最不利状态：承受的荷载为：NV＝P坠＝70499.2Nfv＝NV/helw＝70499.2/heΣL＝70499.2/（4.2×157.1）＝106.8()＜[τp’]＝118满足使用要求。由计算知，单个结构即可满足要求，导轨主框架内侧这样的结构不少于2个，承载完全满足使用要求。（2）导轨与架体连接螺栓抗剪验算：每个导轨通过10个M16螺栓与架体连接，螺栓抗剪截面积为201mm2，连接螺栓承载抗剪验算为τ＝/（10×201）＝66496.1/（10×201）＝33.08＜[τ]＝125满足使用要求。7.1.6固定附墙支座反力计算架体相对于支座的正常偏心距离为400+330=730mm。RA＝-RB＝×0.73/支座纵距＝63850.1×0.73/4＝11189.72N(脚手架步高不超过4米)FA+FB＝F使＝66496.1N考虑两个固定附着支座不是均匀承载的情况,取FA=2FB则FA＝66496.1×2/3＝44330.7N其中，水平附墙支座与斜拉钢丝绳组合中，架体荷载由斜拉钢丝绳承担，并传递至结构主体。水平附墙支座主要起固定作用，按照构造要求进行受力分析及制作，且经多个实际工程中使用检验，完全满足受力和使用功能要求。斜拉钢丝绳采用型号与提升钢丝绳一致，安全系数满足规范要求。计算信息详见8.1.12提升钢丝绳安全系数验算。7.1.7固定附着支座斜拉件焊缝计算：架体载荷由2个附着支座承担，每个附着支座承担：P=/2＝γb×(＋)＝1.05×(33089.6＋30240.0)＝66496.1N/2=33248.1N斜拉件拉力：=P×1.414=47012.8N焊缝采用直角焊，双面满焊hf≥6mm，由钢结构设计规范GB50017-2003中“直角角焊缝的强度应按下列公式计算：在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，σf＝NV/helw≤βtfwf，当力平行于焊缝长度方向时，τf＝NV/helw≤fwf，另由《机械设计手册》第五版第1卷第1篇1-327页表1-4-53建筑钢结构焊缝许用应力中查得焊缝强度许用设计值：角焊缝抗拉、抗压、抗剪：τp’＝118(钢结构设计规范GB50017-2003表3.4.1-3焊缝的强度设计值中，自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，Q235钢的角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度：fwt＝160N/mm2)2个斜拉角钢（L50*50）总焊缝长度：ΣL＝50×4×4＝800mm焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×6＝4.2(mm)承受平行于焊缝长度方向的荷载为：NV＝＝36682.32Nfv＝P拉/helw＝47012.8/heΣL＝47012.8/（4.2×800）＝13.99()＜[τp’]＝118，满足使用要求。7.1.8穿墙螺栓强度计验算（1）连接固定附着支座螺栓强度验算：该螺栓采用M32螺栓，数量每处一个,螺栓有效截面积：A1s＝615mm2，螺栓在使用时承受剪力和向外的拉力，由钢结构设计规范GB50017-2003中“同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉应分别符合下列公式的要求：普通螺栓：≤1”在该规范的表3.4.1-4中查得3号钢、C级“螺栓连接的强度设计值”螺栓的许用应力值为：＝170，＝140承受剪力为：NV＝FA＝44330.7（N）承受拉力为：按荷载最不利情况，偏心G＝0.73m考虑时计算：Nt＝FA'＝-FB'＝GP使/L＝0.73×66496.1/4.2＝11557.7N架体上部最大悬臂高度：1.8米，风载面积为：A=6×1.8=10.8m2风载为：F风=10.8×Wk＝10.8×553.8=5981N组合风荷载的最大水平力为：F=Nt+F风=17538.7N＝nvπd2×/4＝π×322×140/4＝112591.4(N)＝ntde2π/4＝29.442×π×170/4＝28929.5(N)其中：nv＝1，nt＝1则：(Nv/)2+(F/)2]1/2=[(44330.7/112591.4)2+(24901.1/28929.5)2]1/2=0.65≤1满足使用要求。（2）升降时螺栓的受拉和受剪强度计验算：即：f＝Nt/A≤[]，fv＝NV/A≤[]考虑最不利情况，按荷载最不利情况，偏心G＝0.73m考虑时计算:承受拉力：Nt＝GP坠/L＝0.73×69413.2/4＝12667.9N承受剪力：Nv＝44330.7N则：f＝Nt/As＝12667.9/615＝20.60()＜[f]＝170，满足使用要求，达到抗倾覆能力。fv＝Nv/As＝44330.7/615＝72.08()＜[fv]＝140，满足使用要求（3）防坠落时卸荷支顶器根部螺杆的抗剪力计算坠落时，P坠＝γc×P升=2×37149.6＝70499.2N小于M20螺栓的双面许用安全抗剪力＝nvπd2×fbv/4×2面＝π×202×140/4×2面＝87962.0N，满足使用要求。7.1.9吊挂件螺栓强度验算：上吊挂件附墙螺栓采用M32螺栓螺栓，在使用时承受剪力和向外的拉力，由钢结构设计规范GB50017-2003中“同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉应分别符合下列公式的要求：普通螺栓：≤1”＝nvπd2×fbv/4＝π×322×140/4＝112591.0(N)＝ntde2πfbt/4＝28.02×π×170/4＝104674.8(N)剪力：NV＝P升＝37149.6（N）由于吊挂件呈45度角，其水平拉力F：F=P升＝37149.6N则：=[(37149.6/112591.0)2+(37149.6/104674.8)2]1/2=0.46≤1，满足使用要求。8.1.10吊挂件及吊索验算：（1）上吊挂件销轴受剪设计计算：吊挂件销轴采用Φ28的Q235A圆钢轴，[f]＝215，[fv]＝125受剪截面积：As＝615mm2吊挂件提升时承重：＝37149.6Nf＝37149.6/(2×615)＝28.66()＜[f]＝215，满足使用要求（2）上吊挂件焊缝强度计验算：焊缝采用母材（厚度8mm）直角焊，双面满焊hf≥6mm，由钢结构设计规范GB50017-2003中“直角角焊缝的强度应按下列公式计算：在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，σf＝NV/helw≤βtfwf，当力平行于焊缝长度方向时，τf＝NV/helw≤fwf，另由《机械设计手册》第五版第1卷第1篇1-327页表1-4-53建筑钢结构焊缝许用应力中查得焊缝强度许用设计值：角焊缝抗拉、抗压、抗剪：τp’＝118(钢结构设计规范GB50017-2003表3.4.1-3焊缝的强度设计值中，自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，Q235钢的角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度：fwt＝160)总焊缝长度：ΣL＝200×4＝800mm焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×6＝4.2mm承受平行于焊缝长度方向的荷载为：NV＝P升＝36682.32Nfv＝NV/helw＝37149.6/heΣL＝37149.6/（4.2×800）＝10.49()＜[τp’]＝118，满足使用要求。7.1.11抗倾覆验算：根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》（JGJ202-2010），“在升降和使用工况下，确保每一架体竖向主框架能够单独承受该跨全部设计荷载和倾覆作用的附着支承构造均不得少于二套。”前面计算的全防护升降防护平台，架体附墙结构，无论在使用工况或升降工况情况下，与建筑结构的附墙连接都有三处或三处以上，而连接附墙固定附着支座的穿墙螺栓、附墙固定附着支座侧板、背板、吊挂件及吊挂件螺栓等，均已进行了详细计算，从以上的计算可知，完全能满足要求。在进行附墙支座和穿墙螺杆的强度计验算时均按最上部的支座并组合了风荷载进行计算，完全满足使用要求，在此不再累述。7.1.12提升钢丝绳安全系数验算提升钢丝绳采用Φ20的6×19规格，其破断拉力为=246000N；提升载荷＝+L×H×500＝27574.7+6×0.60×500＝29374.7N安全系数：/=246000N/29374.7N=8.48>8,满足安全要求。7.2爬架平台的受力计算本项目爬架用搭设平台采用落地外满架，平台满架底部地面夯实并加设木跳板，每层与结构采用钢管拉结，拉结距离不超过6米，爬架组装并搭设2步后进行附着卸荷（见图）平台的强度要求为3kN/㎡项目尺寸要求脚手板面水平度控制10-30mm台内缘离墙﹤200mm平台外侧搭设单排防护高度1500mm平台架宽度1200～1500mm爬架安装平台搭设本项目5-9#楼在第4层搭设安装平台，平台操作面位于本层底板下返200mm。平台离墙距离不大于200mm，平台宽度1200～1500mm.（详见：附表）。爬架操作平台双排脚手架承力验算。（1）该平台脚手架采用扣件、钢管48*3.5搭设，立杆纵距1.5m，横距1.0m，步高1.5m，连墙为三步两跨，即Lv=1.5*6=6.0m,LH=2*1.5=3.0m,根据本工程地区，风荷载按=300N/m2计。地面粗糙系数按B类考虑。（2）荷载脚手架钢管自重产生的立柱轴向力NGK1步距1.5m，纵距1.5m，gK=0.1248kN/m，NGK1=0.1248kN/m×6.0m=0