单元式电动爬架计算书

单元式电动爬架计算书目录TOC\o"1-3"\h\u3711单元式爬架概述 1230552计算分析依据 2228463工况及荷载分析 272574计算方法 51587752#爬架计算结果 102079463#a爬架计算结果 27172467结论 351单元式爬架概述本报告选取了该工程中最不利受力架体即2#架体以及3#a架体进行受力分析，2#架体宽度较大，直线宽度为5800，两翼均为2450，在30层左右要进行收分，去掉两翼，在最高处，2#爬架倾角为2度，计算中对此予以考虑，去掉两翼后宽度小于3#a爬架，3#a架宽度为6500，无收分，260m高度倾角3度，因此另外需对3#a爬架进行计算，如图1、2及3所示。图130层以下2#爬架平面图图230层以上2#爬架平面图图33#a爬架平面图2计算分析依据本报告参考以下规范及相关资料：1）《整体提升爬架（改进型）标准图集》；2）《建筑施工工具式爬架安全技术规范》JGJ202-20103）《建筑施工扣件式钢管爬架安全技术规程》JGJ-130-20014）《轻型钢结构设计手册》；5）《钢结构设计规范》GBJ50017-2003；6）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001。3工况及荷载分析3.1工况分析根据施工流程，整体提升爬架结构施工工况分为工作工况、爬升工况以及台风工况，分别对应架体不同的固定形式，如图3.1所示，即共计算三个工况：工况1：爬升工况，根据《建筑施工工具式爬架安全技术规范》JGJ202-2010，五级及以上大风情况下，禁止爬升，因此采用六级风压进行爬升工况验算。工况2：使用工况，采用八级风，使用过程中，遇到八级及以上大风应停止施工。工况3：台风工况，此时增加拉结，清除架体上部堆载，并且所有施工人员撤离避险，增加拉结，如果台风警报到来后，爬架尚未爬升，则停止继续爬升，架体与最上层梁结构拉结固定，如果架体已经完成爬升，则尽快搭设支撑排架，结合模板支撑系统。图3.1工况最不利位置及约束状态图3.2荷载分析根据住房与城乡建设部《建筑施工建筑施工工具式爬架安全技术规范》JGJ202-2010，附着升降爬架设计中荷载标准值应分使用、爬升两种工况按以下规定分别确定：恒载标准值GK有限元模型中，整体提升爬架结构材料自重可以自动计算；对于木脚手板取自重标准值为0.35kN/m2。围护网片采用轻质钢丝网片，网片及其固定用脚手管，自重采用0.08kN/m2。施工活荷载标准值Qk包括施工人员、材料及施工机具等自重。本报告中整体斜爬架处于结构施工阶段，荷载按二层同时作业计算，使用状况时按每层3kN/m2计算，升降及坠落状况时按每层0.5kN/m2计算。3.风荷载标准值按下式计算：式中——风振系数，取0；——风压高度变化系数，按现行的《建筑结构荷载规范》的规定取用，场地类别为C，高度取100m处，对应的=7，高度取260m处，对应的=58；——基本风压，爬升情况取六级风荷载，对应风速为13.8m/s；使用状态采用八级风荷载，对应风速为20.7m/s；台风采用十二级风，对应风速为39m/s；——爬架风荷载体型系数，按表3.1选用爬架风载体型系数表3.1背靠建筑物状况全封闭敞开、开洞注：表中，为爬架封闭情况确定的挡风系数。本工程中按照敞开情况考虑，15mmX15mm方孔轻质钢丝网片，挡风系数取=0.4，则＝3X0.4＝0.52综上所述，模型中需要考虑的荷载详列如下：a.整体提升爬架结构材料自重，由程序自动计算；b.人行通道木板荷载，按照均布面荷载综合考虑，数值确定为0.35kN/m2；c.施工荷载：按二层同时作业计算，使用状况时按每层3kN/m2计算，升降及坠落状况时按每层0.5kN/m2计算；d.外挂网片，取0.08kN/m2；e.风荷载整体提升爬架结构爬升状态限制最高风压为四级，计算采用六级风压，风速为13.8m/s，基本风压为0.12kN/m2，使用状态下取八级风，风速为20.70m/s，基本风压为0.27kN/m2，15mm孔网片经计算挡风系数取0.4，计算高度分别取100m，260m的风荷载标准值见下表。100m高度处不同风速下的风荷载标准值表3.2工况（kN/m2）（kN/m2）爬升070.520.120.106使用070.520.270.239台风070.520.850.751260m高度处不同风速下的风荷载标准值表3.3工况（kN/m2）（kN/m2）爬升0580.520.120.161使用0580.520.270.362台风0580.520.85140荷载组合依据《建筑施工工具式爬架安全技术规范》JGJ202-2010，荷载效应组合分别按照考虑风荷载和不考虑风荷载：不考虑风荷载考虑风荷载其中S——荷载效应组合设计值；γG——永久荷载（爬架自重+扣件自重+竹片自重）的分项系数；SGK——恒荷载标准值；SQK——活荷载标准值；γQ——活荷载的分项系数，取4；SWK——风荷载标准值；由于本次计算结构较高，风荷载所起作用大，经验算也证实，考虑风荷载条件下均比不考虑情况下危险，因此后续计算不再列出不考虑风荷载部分。4计算方法本计算书采用MidasGen有限元计算软件整体建模对爬架结构进行计算分析。4.1材料及单元的选择根据斜爬架的实际情况，材料采用Q235；爬架结构有限元模型共选用4种截面；a.架体截面采用φ50x3.5钢管，采用梁单元；b.导轨采用φ76x3.5钢管，采用梁单元；c斜拉杆采用直径为28的圆钢，拉索单元；d.杆件之间筋板采用10mm厚钢板，梁单元。4.2模型建立2#爬架在100m以下为中间直线，两侧翼部内折的构造，直线段宽5800，每侧翼宽度为2450，计算模型如图4.1所示：（a）（b）图4.1100m高度2#斜爬架有限元模型在100m以上，由于结构外立面周长缩小，2#爬架拆除其两翼，宽度为5800，并且此时爬架倾角为2度，模型建立时同样倾角为2度，模型如图4.2所示：（a）（b）图4.2260m高度2#斜爬架有限元模型3#a爬架在整个过程中，外形不变，宽度为6500，因此仅考虑其在最不利位置，即260高度的受力状况，并且依据实际情况，在该位置倾角为3度，模型如图4.3所示：（a）（b）图4.33#a斜爬架有限元模型4.3模型边界条件要使计算结果能够充分体现现场的实际情况，边界条件的设定十分重要，本计算三种工况，分别对应三种不同的边界形式，下面分别进行讨论。爬升工况下的边界条件爬升工况下，选取最不利位置，即爬架达到爬升高度，但尚未完成力系转换，由上端斜拉杆承担竖向荷载，三道抗倾装置承担水平荷载。本次计算采用只承担拉力的杆结构对斜拉杆进行模拟，吊点用一个限制三个方向位移的点模拟；三道抗倾装置，采用在架体模型相应导轨位置设置限制其水平位移的点，实际与模型对比如图4.4所示：（a）（b）（c）图4.4爬升工况下爬架边界条件设定示意图工作工况下的边界条件工作工况下，由于上端拉结点混凝土尚未具有强度，因此由底端斜拉杆承担竖向荷载，三道抗倾装置承担水平荷载，最上层抗倾装置之间设置临时支撑，最底端设置撑腿。本次计算采用只承担拉力的杆结构对其进行模拟，吊点用一个限制三个方向位移的点模拟；三道抗倾装置、临时支撑以及底端撑腿，采用在架体模型相应导轨位置设置限制其水平位移的点，实际与模型对比如图4.5所示：（a）（b）（c）图4.5使用工况下爬架边界条件设定示意图台风工况下的边界条件台风工况下，架体的受力体系沿用工作状态受力体系，但要增加拉结，拉结位于最上层各立柱，且位于斜拉杆固定端位置，增加两道拉结。拉杆、抗倾装置以及撑腿的建模方式与工作工况相同，临时拉杆建模方法与抗倾装置相同，实际与模型对比如图4.6所示：（a）（b）（c）图4.6台风工况下爬架边界条件设定示意图52#爬架计算结果5.1工况一：爬架处于爬升状态（六级风）100m高度2#斜爬架完整架体图5.1工况一100m边界条件布置图（1）应力验算爬架结构导轨最大拉应力为23.1MPa，承载力满足要求。导轨最大压应力为130.7MPa，如图5.2。导轨计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.2工况一100m导轨应力图爬架杆件最大拉应力为90.4MPa，承载力满足要求。导轨最大压应力为88.7MPa，如图5.3。立杆计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.3工况一100m杆件应力图（2）变形验算爬架结构整体在本工况下的最大变形为0.83cm，发生在爬架翼部最顶端，如图5.4。图5.4工况一100m位移云图（3）斜拉杆强度验算斜拉杆结构拉应力为55.8MPa，如图5.5。图5.5工况一100m斜拉杆应力图（4）水平约束强度验算抗倾装置最大受力为9.38kN，如图5.6。图5.6工况一100m抗倾装置反力图260m高度2#斜爬架（宽5800+2度倾角）图5.7工况一260m边界条件布置图（1）应力验算架体在本工况下的轨道最大拉应力为51MPa，承载力满足要求，最大组合压应力为155.2MPa，如图5.8。导轨计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.8工况一260m导轨应力图爬架结构在本工况下的杆件最大拉应力为104.9MPa，承载力满足要求，最大组合压应力为137MPa，如图5.9。立杆计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.9工况一260m杆件应力图（2）变形验算爬架结构在本工况下的最大变形为3.3cm，发生在爬架中部最顶端，如图5.10。图5.10工况一260m位移云图（3）斜拉杆强度验算斜拉杆应力为34MPa，如图5.11。图5.11工况一260m斜拉杆应力图（4）水平约束强度验算抗倾装置最大受力为10.3kN，如图5.12。图5.12工况一260m抗倾装置反力图5.2工况二：爬架处于工作状态（八级风）100m高度2#斜爬架完整架体图5.13工况二100m边界条件布置图（1）应力验算斜爬架结构在本工况下的导轨最大拉应力为39MPa，承载力满足要求，压应力为135.3MPa，如图5.14。导轨计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.14工况二100m导轨应力图爬架结构在本工况下的杆件最大拉应力为78.3MPa，承载力满足要求，压应力为62MPa，如图5.15。立杆计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.15工况二100m杆件应力图（2）变形验算爬架结构在本工况下的最大变形为0.5cm，发生在爬架中部最顶端，如图5.16。图5.16工况二100m位移云图（3）斜拉杆强度验算斜拉杆结构拉应力为58MPa，如图5.17。图5.17工况二100m斜拉杆应力图（4）水平约束强度验算抗倾装置最大受力为10.2kN，支腿反力为16kN，如图5.18、5.19。图5.18工况二100m抗倾装置受力图图5.19工况二100m底部撑腿受力图260m高度2#斜爬架（宽5800，2度倾角）图5.20工况二260m边界条件布置图（1）应力验算爬架结构在本工况下的导轨最大拉应力为60.7MPa，承载力满足要求，压应力为164.2MPa，如图5.21，满足强度要求。导轨计算长度为，，所以，长细比满足要求图5.21工况二260m导轨应力图爬架结构在本工况下的杆件最大拉应力为120.0MPa，承载力满足要求，压应力为114.4MPa，如图5.22，满足强度要求。立杆计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.22工况二260m杆件应力图（2）变形验算爬架结构在本工况下的最大变形为3.2cm，发生在爬架中部最顶端，如图5.23。图5.23工况二260m位移云图（3）斜拉杆强度验算斜拉杆结构拉应力为49.1MPa，如图5.24。图5.24工况二260m斜拉杆应力图（4）水平约束强度验算抗倾装置最大受力为15kN，支腿反力为7.5kN，如图5.25、5.26。图5.25工况二260m抗倾装置受力图图5.26工况二260m底部撑腿受力图5.3工况三：爬架处于台风情况100m高度2#斜爬架完整架体（台风荷载）图5.27工况三100m边界条件布置图（1）应力验算斜爬架结构在本工况下的导轨最大拉应力为65.9MPa，承载力满足要求，压应力为147.6MPa，如图5.28。导轨计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.28工况三100m导轨应力图爬架结构在本工况下的杆件最大拉应力为121MPa，承载力满足要求，压应力为85.2MPa，如图5.29。立杆计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.29工况三100m杆件应力图（2）变形验算爬架结构在本工况下的最大变形为0.3cm，发生在爬架中部最顶端，如图5.30。图5.30工况三100m位移云图（3）斜拉杆强度验算斜拉杆结构拉应力为37.5MPa，如图5.31。图5.31工况三100m斜拉杆应力图（4）水平约束强度验算抗倾装置最大受力为10kN，临时支撑最大受力为18.6kN，底部撑腿的最大受力为11kN，如图5.32、5.33及5.34。图5.32工况三100m临时支撑受力图图5.33工况三100m抗倾装置受力图图5.34工况三100m底部撑腿受力图260m高度2#斜爬架（台风荷载）图5.35工况三260m边界条件布置图（1）应力验算爬架结构在本工况下的导轨最大拉应力为84.4MPa，承载力满足要求，压应力为160.5MPa，如图5.36，满足强度要求。导轨计算长度为，，所以，长细比满足要求图5.36工况三260m导轨应力图爬架结构在本工况下的杆件最大拉应力为128.7MPa，承载力满足要求，压应力为146MPa，如图5.37，满足强度要求。立杆计算长度为，，所以，长细比满足要求。图5.37工况三260m杆件应力图（2）变形验算爬架结构在本工况下的最大变形为3cm，发生在爬架中部最顶端，如图5.38所示。图5.38工况三260m位移云图（3）斜拉杆强度验算斜拉杆结构拉应力为37.1MPa，如图5.39。图5.39工况三260m斜拉杆应力图（3）水平约束强度验算抗倾装置最大受力为14.0kN，临时支撑最大受力为19kN，如图5.40、5.41及5.42，底部撑腿最大受力为9.4kN。图5.40工况三260m临时支撑受力图图5.41工况三260m抗倾装置受力图图5.42工况三260m底部撑腿受力图63#a爬架计算结果1工况一：爬架处于爬升状态3#a爬架260m图1工况一3#a爬架260m边界条件设置图（1）应力验算架体在本工况下的轨道最大拉应力为57.2MPa，承载力满足要求，最大组合压应力为174.1MPa，如图2。导轨计算长度为，，所以，长细比满足要求。图2工况一3#a爬架260m导轨应力图爬架结构在本工况下的杆件最大拉应力为117.4MPa，承载力满足要求，最大组合压应力为148.7MPa，如图3。立杆计算长度为，，所以，长细比满足要求。图3工况一3#a爬架260m杆件应力图（2）变形验算爬架结构在本工况下的最大变形为3.7cm，发生在爬架中部最顶端，如图4。图4工况一3#a爬架260m位移云图（3）斜拉杆强度验算斜拉杆应力为34.5MPa，如图5。图5工况一3#a爬架260m斜拉杆应力图（4）抗倾装置验算抗倾装置水平推力为16kN，如图6所示。图6工况一3#a爬架260m抗倾装置受力图2工况二：爬架处于工作状态（八级风）3#a爬架260m图7工况二3#a爬架260m边界条件布置图（1）应力验算爬架结构在本工况下的导轨最大拉应力为70.1MPa，承载力满足要求，压应力为181MPa，如图8，满足强度要求。导轨计算长度为，，所以，长细比满足要求。图8工况二3#a爬架260m导轨应力图爬架结构在本工况下的杆件最大拉应力为139.3MPa，承载力满足要求，压应力为134MPa，如图9，满足强度要求。立杆计算长度为，，所以，长细比满足要求。图9工况二3#a爬架260m杆件应力图（2）变形验算爬架结构在本工况下的最大变形为3.6cm，发生在爬架两侧最顶端，如图10。图10工况二3#a爬架260m位移云图（3）斜拉杆强度验算斜拉杆结构拉应力为55.5MPa，如图11。图11工况二3#a爬架260m斜拉杆应力图（4）抗倾装置验算爬架最底端撑腿最大水平推力为8.1kN，抗倾装置水平推力为17kN，如图12、13。图12工况二3#a爬架260m底部撑腿受力图图13工况二3#a爬架260m抗倾装置受力图3工况三：爬架处于台风情况3#a爬架260m（台风荷载）图14工况三3#a爬架260m边界条件布置图（1）应力验算爬架结构在本工况下的导轨最大拉应力为75.1MPa，承载力满足要求，压应力为149.0MPa，如图15，满足强度