高层建筑全钢附着式升降脚手架爬架工程计算书

高层建筑全钢附着式升降脚手架爬架工程计算书一、计算依据1、《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202-20102、《建筑结构荷载设计规范》GB50009-20123、《钢结构设计规范》GB50017-20034、《建筑施工安全技术标准》JGJ59-2011二、荷载计算按架体最大跨度计算荷载，架体高度13.5米，跨度6米，宽度0.6米，架体防护面积81米2。2.1恒荷载Gk序号名称规格重量（N）1导轨6.3#槽钢背靠对接焊，φ25mm防坠挡杆及10mm钢板组合22362内立杆80*40*3方钢7003外立杆80*40*3方钢7004Z字撑60*30*3方钢与6mm厚钢板组合9605防滑钢走道板60*30*3方钢与3mmm钢板组合40336防护安全网网框及钢板网48797防护立杆80*40*3方钢35008下吊点60*30*3方钢与10mmm钢板组合4219走道板对接连接件10mm钢板5810立杆连接件5mm钢板4111底部导轨脚手板连接件6mm钢板及8mm钢板3612上层导轨脚手板连接件6mm钢板及8mm钢板5413连接件垫管、螺栓、垫片等3000合计20618恒荷载Gk=20618N2.2活荷载Qk活荷载的计算应根据施工具体情况，按使用、升降及坠落三种工况来确定控制荷载标准值。使用工况结构施工3.0×2×6×0.7=25.2KN装修施工2×3.0×6×0.7=25.2KN升降工况结构和装修施工2×0.5×6×0.7=4.2KN坠落工况结构施工使用工况下坠落3.0×2×6×0.7=25.2KN升降工况下坠落0.5×2×6×0.7=4.2KN装修施工使用工况下坠落2.0×3.0×6×0.7=25.2KN升降工况下坠落0.5×3×6×0.7=6.3KN活荷载Qk=25.2KN2.3风荷载ωkωk=βz·μz·μs·ω0βz-风振系数，一般取1；μz-风压高度变化系数，按国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用；μs-风荷载体型系数；μs=1.3φ，φ-挡风系数，为脚手架挡风面积与迎风面积之比；镀锌防火安全立网的挡风系数φ=0.6；μs=0.78；ω0-基本风压值，按国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用；ωk=1×2.1×0.78×0.35=0.57KN/m2因此风荷载F=0.57×13.5×6=46170N。三、荷载效应组合值S依据规范取：恒荷载分项系数γG=1.2；活荷载分项系数γQ=1.4；使用工况荷载不均匀系数γ2=1.3，升降、坠落工况荷载不均匀系数γ2=2。使用工况：S=1.3×（γGSGK+γQSQK）=1.3×（1.2×25719+1.4×25200）=85.96KN升降工况：S=2×（γGSGK+γQSQK）=2×（1.2×25719+1.4×4200）=73.5KN坠落工况（使用工况）：S=2×（γGSGK+γQSQK）=2×（1.2×25719+1.4×25200）=132.3KN坠落工况（升降工况）：S=2×（γGSGK+γQSQK）=2×（1.2×25719+1.4×6300）=79.4KN四、导轨及其连接件强度计验算导轨承载计算：导轨采用6.3#槽钢加φ25mm圆钢对接焊制作成定型框架，主要承受垂向荷载，依据规范，导轨的承受力应依据荷载效应组合值最不利情况计算。4.1导轨承载计算：各槽钢承受力P=F/2=85.96/2=42.98KN（导轨由两根槽钢组成）σ=P/A=42980/845.1=50.9N/mm2<[f]=215N/mm2。满足使用要求。4.2防坠挡杆抗剪计算：防坠挡杆为φ25mm圆钢，焊接在两根槽钢之间，主要承受剪力。使用工况防坠落时为最不利情况，P=132.2KN，τ=P/A=132200/（2×490.6）=134.7N/mm2>[fv]=170.19N/mm2。满足使用要求。4.3防坠挡杆焊缝抗剪计算：防坠挡杆采用直角圆周焊，焊缝高度hf≥6mm，由《钢结构设计规范》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≤βfffw；当力平行于焊缝长度方向时，τf=Nv/helw≤ffw，另由《钢结构设计规范》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：ffw=160N/mm2。实际在使用工况下，每个机位都设有三个限位卸荷支顶器起卸荷作用。总焊缝长度：L=2×3.14×25=157mm焊缝有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm按最不利情况计算，使用工况防坠落时为最不利情况，Nv=132.2KN。τf=Nv/helw=132200/（4.2×157）=200.5N/mm2＜ffw=160N/mm2*3=480N/mm²满足使用要求。由计算可知，承载完全满足要求。4.4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，使用工况连接螺栓抗剪验算为：τ=S/（10×201）=85960/（10×201）=42.8N/mm2<[fv]=125N/mm2满足使用要求。五、导向支座计验算导向支座主要在使用和升降防坠落工况下起保护作用，在架体正常升降工况下主要起导向的作用。架体承受的荷载作用在截面形心处，导向支座不仅承受垂直向下的荷载，还要承受附加弯矩。5.1支座槽钢计验算使用工况防坠落时为最不利情况，垂直向下的荷载G=132.2KN，产生的附加弯矩M=132200×652=86194400N.mm。导向支座为两根8#槽钢通过连接板焊接为一体，则该组合体的极惯性矩I=2×[101+10.248×62]=939.9cm4；截面抗弯模量W=I/y=939.9/4=235cm3。槽钢抗弯强度σ=M/W=86194400/235000=366.8N/mm2。实际在使用工况下，共有三道支座同时作用，[fv]=215N/mm2*3=645N/mm2σ=366.8N/mm2＜[fv]=645N/mm2满足使用要求。已知槽钢的回转半径i=24.5mm，则槽钢的长细比λ=l/i=430.5/24.5=18,查表得：=0.952132200/（0.952×845.1）=158.8N/mm2<[f]=645N/mm2。满足使用要求。由计算结果知，完全满足使用要求。5.2导向支座焊缝强度计验算导向支座采用直角焊，焊缝高度hf≥6mm，由《钢结构设计规范》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≤βfffw；当力平行于焊缝长度方向时，τf=Nv/helw≤ffw，另由《钢结构设计规范》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：ffw=160N/mm2。总焊缝长度：L=2×326=652mm焊缝有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm按最不利情况计算，使用工况防坠落时为最不利情况，Nv=132.2KN。τf=Nv/helw=132200/（4.2×652）=48.3N/mm2<ffw=160N/mm2满足使用要求。提升装置计验算6.1提升支座焊缝计验算提升支座采用直角焊，焊缝高度hf≥6mm，由《钢结构设计规范》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≤βfffw；当力平行于焊缝长度方向时，τf=Nv/helw≤ffw，另由《钢结构设计规范》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：ffw=160N/mm2。总焊缝长度：L=2×370×2=1480mm焊缝有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm架体提升时，荷载组合效应值S=73.5KN。τf=Nv/helw=73500/4.2×1480=11.82N/mm2<ffw=160N/mm2满足使用要求。6.2下吊挂件焊缝计验算下吊挂件采用直角焊，总焊缝长度：L=123×2=246mm焊缝有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm架体提升时，荷载组合效应值S=73.5KN。τf=Nv/helw=73500/4.2×246=71.14N/mm2<ffw=160N/mm2满足使用要求。七、穿墙螺栓计验算7.1导向防倾支座计验算导向支座穿墙螺栓采用M30螺栓，他们在使用时都承受剪力和轴向拉力。依据建筑施工工具式脚手架安全技术规范JGJ202-2010，穿墙螺栓强度应按下列公式计算：；-螺栓抗剪强度设计值，一般采用Q235，取；-螺栓抗拉强度设计值，一般采用Q235，取；M30螺栓经计算：,；按最不利情况计算，使用工况防坠落时为最不利情况，F使=132200N。R=132200×0.652/2.9=29722N（以层高2.9米为例计算）。F=132200N。对于M30螺栓剪力：Nv=98900N，拉力：Nt=120100N实际在使用工况下，共有三道支座同时作用。则，满足使用要求。7.2提升支座计验算提升支座采用M30螺栓，数量为上下各一个，螺栓在使用时承受剪力和轴向拉力。架体在升降工况时，荷载效应组合值S=73.5N。Nv=73500N；Nt=73500×0.2/2.9=5069NM30螺栓经计算：,；则，最不利螺栓强度验算：；则满足使用要求。八、架体稳定性计验算8.1三支座工况下计验算在正常使用状态下，主框架承受的垂向荷载作用在架体截面形心处,三道防倾导向支座作用受力分析简图如图所示。在使用工况且考虑风荷载作用下，架体内外立杆（80×40×3矩形管）不仅要承受恒荷载和活荷载，还要承受风荷载产生的剪力和弯矩影响。由受力分析图可知，在使用工况下，架体上的荷载为85.96KN，风荷载产生的最大剪力值为9.62KN，风荷载产生的弯矩最大值为23.81KN.m。架体的垂向荷载由内、外两根立杆承受，则单根立杆承受的荷载为F=85.96/2=42.98KN。立杆采用80×40×3的矩形管，最大长度=6m，惯性矩IX=52.246cm4，IY=17.552cm4，截面模量WX=13.061cm3，WY=8.776cm4，截面积A=6.608cm2。则cm，查表得：立杆抗剪强度τ=F/A=9620/660.8=14.5N/mm2<[fv]=125N/mm2。满足使用要求。立杆稳定性N/mm2<[f]=215N/mm2。满足使用要求。8.2两支座工况下计验算架体在提升完毕后，由于要将墙体上最下端的导向支座拆下来向上转移使其成为最上端的导向支座，在转移的过程中，架体实际上只有两个导向支座在起作用，因此需对该情况进行计验算。架体在提升过程中，主要承受恒荷载和较大的风荷载，还有部分活荷载，这里以使用工况下架体承受的全部荷载来计算。由受力分析图可知，在使用工况下，架体上的荷载为85.96KN，风荷载产生的最大剪力值为17.31KN，风荷载产生的弯矩最大值为58.43KN.m。立杆抗剪强度τ=F/A=17310/660.8=26.2N/mm2<[fv]=125N/mm2。满足使用要求。立杆稳定性N/mm2<[f]=215N/mm2。满足使用要求。8.3辅助立杆计验算升降工况下，架体的提升力F=73.5KN，下吊点担在辅助立杆和内立杆上，则辅助立杆承受的荷载F=73.5/2=36.75KN。辅助立杆采用的也是80×40×3矩形管，长度为6m，由前面的计算可知，辅助立杆的稳定性36750/0.889×660.8=62.59N/mm2<[f]=215N/mm2。满足使用要求。九、防滑钢走道板计验算防滑钢走道板由两根60×30×3的矩形管构成，外侧防护钢板网及网框架，计算时简化为矩形管承受最大线荷载。防滑钢走道板共有2米、3米和4米三种规格，宽度均为0.6米，计算4米时的最不利情况。4米走道板自重70.9Kg，即P1=709N。走道板上活荷载为2000N/mm2，则走道板上的线荷载q=709/0.6+2000×0.6=2382N/m。走道板强度计算：，N/mm2<[f]=215N/mm2。满足使用要求。挠度计验算：依据建筑施工工具式脚手架安全技术规范JGJ202-2010，挠度应按下列公式验算：，其中，E=206000N/mm（Q235A钢弹性模量）IX=20.496cm4（60×30×3矩形管的截面惯性矩）满足使用要求。十、Z字撑计验算11.1Z字撑采用60×30×3的矩形管，其中斜杆承受较大的压应力。使用工况下，G总=85.96KN,斜杆的压力F=128.5KN，已知60×30×3方钢回转半径i=20.64mm，截面积A=4.808cm2则槽钢的长细比λ=l/i=645/20.64=31.25,查表得：=0.915128500/0.915×480.8=292.6N/mm2。由计算结果知，单个Z字撑难以满足使用要求，实际在使用工况下，共有8个Z字撑共同作用，因此合理布置好Z字撑位置可满足使用要求。11.2Z字撑焊缝计验算Z字撑横杆采用直角焊，总焊缝长度：L=80×2=160mm焊缝有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm架体在使用工况下，荷载组合效应值S=85.96KN。τf=Nv/helw=85960/4.2×2×160=64N/mm2<ffw=160N/mm2满足使用要求。十一、抗倾翻计验算JGJ202-2010《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》规定“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撑构造均不得少于两套。”前面计算的全钢智能整体升降防护平台，架体附墙结构，无论在使用工况或升降工况情况下，与建筑结构连接都有三点或三点以上，而在连接附墙件中的穿墙螺栓、承力梁侧板、附墙背板、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，故架体不会产生倾翻。架体提升时，由于提升吊点与架体重心不重合（不重合距离约为0.22m），会产生一个向外倾翻的弯矩，该弯矩为：M1＝79000×0.22＝17380N.m单个M30螺栓抗拉承载力P＝136600N两个固定导向座距离为一层楼高，取H＝2.9m可计算架体附着连接的穿墙螺栓单独一处防止向外倾翻的弯矩为：M2＝PH＝136600×2.9＝396140N.m从上述计算知，架体附着连接的穿墙螺栓单独一处防止向外倾翻的弯矩远远大于架体提升时向外倾翻所产生的弯矩，所以架体完全不会向外倾翻，支承框架、主框架等构配件也不会产生变形，提升时安全可靠。十二、穿墙螺栓孔处混凝土承载力验算穿墙螺栓孔处混凝土其承载力应按下式验算：-螺栓孔混凝土受荷计算系数，取；-混凝土局部承压强度提高系数，取；-上升时混凝土轴心抗压强度设计值，取（C25混凝土）；b-混凝土外墙厚度，取b=200mm；d-穿墙螺栓直径；经计算，架体提升时，提升支座穿墙螺栓孔处混凝土承受的荷载Nv=60KN，d=30mm，Nv=60KN<。满足使用要求。导向支座在架体使用工况防坠落时最不利，此时穿墙螺栓孔处混凝土承受的荷载Nv=65KN，d=38mm，，Nv=65KN<。满足使用要求。十三、悬挑梁处受力计算取最大跨度6m计算，计算过程如下：G1=0.2×0.48×25×0.8=1.92KNG2=0.2×0.60×25×6=18KNG3=1.6×6×0.12×25=28.8KNF=112.43KNV总=G1+G2+G3+F=161.15KNV==161.16/3=53.7KNM总=18×1.5+1.92×0.8+28.8×1.5+112.43×1.6=251.626KN·mM==251.626/3=83.875KN·mVu=0.7ftbh0+fyvh0+0.8fyvAsbsinα=0.7×1.43×480×200+360××480=145KN>V，满足要求。=1×14.3×200×4802×0.518×（1-0.5×0.518）+360×509×480×（1-0.5×0.518）=318.10KN·m>M，满足要求。边梁受剪计算：Vu=0.7ftbh0+fyvh0+0.8fyvAsbsinα=0.7×1.43×600×200+360××600=229KN>V，满足要求。十四.附墙支座加长斜拉杆手里计算。本工程在加长导座和提升支座处采用钢拉杆卸荷加固处理。钢拉杆的受力计算钢拉杆的实际受力根据吊