附着式升降脚手架施工计算书及相关图纸中建

9.1. 设计计算依据 639.2. 本产品所用材料 639.3. 附着升降脚手架构成 649.3.1. 结构部分 649.3.2. 主要部件介绍 659.3.2.1. 立杆 659.3.2.2. 钢制走道板 659.3.2.3. 竖向主框架 669.3.2.4. 附墙支座装置 669.3.2.5. 提升设备 669.3.2.6. 同步升降控制柜 669.3.2.7. 外封闭框架 679.3.2.8. 安全网 679.4. 技术参数和计算对象 679.5. 荷载计算 679.5.1. 荷载标准值 679.5.1.1. 恒载标准值SGK 679.5.1.2. 施工活荷载标准值SQK 689.5.1.3. 风荷载标准值WK 699.5.2. 荷载效应组合 709.6. 架体构件强度和立杆稳定性计算 709.6.1. 钢制走道板计算 709.6.1.1. 钢制走道板龙骨（纵向水平杆）受力分析 719.6.1.2. 脚手板横肋计算 729.6.2. 立杆(规格为80×40×3mm)的稳定计算（分别计算内、外排立杆） 739.6.2.1. 荷载计算 739.6.2.2. 立杆稳定性验算 749.6.2.3. 立杆与水平杆纵向杆节点螺栓的强度验算 759.6.3. 全钢架底部水平桁架设计验算 759.7. 竖向主框架设计验算 789.7.1. 荷载计算 789.7.1.1. 垂直荷载作用（永久荷载+施工荷载） 789.7.1.2. 垂直荷载与风荷载组合 799.7.2. 内力值计算 819.7.2.1. 使用工况下内力值计算（用结构力学求解器建模分析） 819.7.2.2. 升降工况下内力值计算（用结构力学求解器建模分析） 859.8. 竖向主框架各杆件强度验算 899.8.1.1. 内立杆单元 899.8.1.2. 外立杆单元 909.8.1.3. 水平杆单元 919.8.1.4. 斜杆单元 919.9. 附墙支座的计算 929.9.1. 附墙支座计算 929.9.1.1. 荷载计算 929.9.1.2. 附墙支座杆件内力计算 939.9.1.3. 附墙支座杆件强度和稳定性验算 939.9.2. 穿墙螺栓的计算 949.9.3. 卸荷装置与防坠装置的计算 959.9.3.1. 荷载计算 959.9.3.2. 承重丝杆的内力计算 959.9.3.3. 承重丝杆的强度和稳定性验算 959.9.3.4. 卸荷装置连接销轴的强度验算 969.9.4. 防坠装置的计算 969.9.4.1. 荷载计算 969.9.4.2. 防坠摆块的强度验算 969.9.4.3. 防坠摆块销轴的强度验算 979.9.5. 防倾覆装置的计算 979.9.5.1. 荷载计算 979.9.5.2. 导轮销轴的强度验算 979.9.5.3. 固定螺栓的强度验算 979.10. 升降动力系统的计算 979.10.1. 提升挂座的计算 989.10.1.1. 提升挂座内力计算 989.10.1.2. 提升挂座的强度计算 989.10.1.3. 提升挂座销轴的强度验算 989.10.1.4. 提升挂座穿墙螺栓的强度计算 999.10.2. 上下承重架的计算 999.10.2.1. 荷载计算 999.10.2.2. 受力计算 1009.10.2.3. 下承重架杆件的强度和稳定性验算 1019.10.2.4. 下承重架连接螺栓的强度验算 1019.10.2.5. 螺栓孔的强度验算 1029.10.2.6. 下承重架连接板的强度验算 1029.10.2.7. 下承重架连销轴的强度验算 1039.10.3. 提升葫芦选型计算 1039.10.4. 钢丝绳选型计算 1039.11. 网片连接件验算 1039.11.1. 防护网焊缝验算 1039.11.2. 连接螺栓强度验算 1039.12. 混凝土强度计算 1049.13. 连廊、阳台、飘窗计算 1049.13.1. 连廊位置计算 1049.13.2. 阳台梁、飘窗量计算 1099.14. 附件 1139.14.1. 企业资质 1139.14.2. 人员证件 1169.14.3. 附着式升降脚手架平面布置图 1279.1. 设计计算依据1、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-20022、《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202-20103、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-20114、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-20165、《钢结构设计规范》GB50017-20176、《建筑结构荷载规范》GB50009-20127、《混凝土结构设计规范》GB50010-20109.2. 本产品所用材料钢材：Q235B规格为8#槽钢，8.045kg/m规格为80×40×3.0矩形管，5.187kg/m规格为50×30×3.0矩形管，3.303kg/m规格为60×30×3.0矩形管，3.774kg/m规格为20×20×2.0方管，1.05kg/m钢材牌号抗拉、抗压和抗弯f(N/mm2)抗剪fv(N/mm2)角焊缝抗拉、抗压和抗剪ftw(N/mm2)Q235B215(205)125(120)160(140)Q34529017045#钢355178注：表中括号内数值为矩形管（薄壁型钢）的参数值。9.3. 附着升降脚手架构成9.3.1. 结构部分附着升降脚手架包括架体构架和竖向主框架，防坠、防倾装置及附着支撑装置。如下图所示：图3.1.1整体附着式升降脚手架（YT380）总体构造图附着升降脚手架各部分的连接关系如下：架体构架支承在龙骨板上，龙骨板连接在竖向主框架上，架体的荷载传至竖向主框架，并与竖向主框架形成整体作用。竖向主框架上设有导轨，导轨上连接防坠、防倾装置，防坠、防倾装置安装在附着支撑装置上，附着支撑装置通过穿墙螺杆固定在建筑结构梁或剪力墙上。架体和水平桁架沿建筑物外围连续设置，每隔6m设置一处主框架。升（降）时，电动葫芦的上挂钩连接在上吊点，下挂钩连接在竖向主框架提升承重梁上，启动提升设备就可以实现脚手架的升（降）。竖向主框架上的导轨与防坠防倾装置相配合，防止升（降）过程中出现架体倾覆和垮塌坠落。三个及其以上机位同时升降时，同步及荷载控制系统保证各个机位同步升降，防止出现较大的不同步偏差和荷载集中在某一个机位上。该系统具有自动运行、自动调整、遇障碍自停的特点，具备过载、欠载保护功能。架体上铺设操作层，方便工人作业。架体自重和施工荷载的传递路线是：钢制走道板→立杆→竖向主框架→防坠、防倾装置→附着支承→穿墙螺杆、斜拉吊具→建筑结构。9.3.2. 主要部件介绍9.3.2.1. 立杆立杆规格为80×40×3mm矩形钢管，立杆与钢制走道板之间采用普通螺栓M16连接。9.3.2.2. 钢制走道板钢制走道板均为0.6m(架体宽度），由50×30×3mm矩形管做为边框纵龙骨（2根），50×32×4热轧角钢作为边框横龙骨（2根），中间用30×30×3热轧角钢做水平横撑（走道板水平横撑最大间距为600mm），上面铺设2.0mm花纹钢板焊接而成。在边框50×30×3mm矩管上钻孔，孔直径为18mm，间距100mm，用于钢制走道板与立杆、竖向主框架之间的螺栓连接。如下图所示：图3.2.1走道板图（去除花纹板）9.3.2.3. 竖向主框架竖向主框架由导轨和矩管组成受力主体。槽钢作为弦杆及斜腹杆焊接成平面刚架结构，其强度大、刚度好。上下导轨之间用对接槽钢及螺栓进行连接。刚架一侧设有导轨和防坠挡杆，导轨采用2根8#槽钢和∅28防坠挡杆组焊而成，导轨与附墙支座的防倾导向系统相配合，起导向、防倾作用；防坠挡杆与附墙支座的卸荷顶撑和防坠装置相配合，起固定脚手架和防坠作用。主框架通过固定在建筑物上的附着支撑装置将架体荷载传给建筑物。9.3.2.4. 附墙支座装置该装置用型钢焊接成强度大、刚度好的钢架，装配时用M32精轧螺纹钢通过设在建筑物上的预留孔将其固定在建筑物上，是整个脚手架的受力点。该装置上还设有导向、防倾、防坠装置，与设在主框架上的导轨配合，可起导向、防倾、防坠作用。9.3.2.5. 提升设备采用正挂电动葫芦作为提升设备，每台环链葫芦既可手动调节，也能电动操纵。手动主要用于升降前环链葫芦初始受力状态的调节；电动则完成升降过程的自动运行。9.3.2.6. 同步升降控制柜包括电控系统和操作台,它做成手提箱式结构,“箱子”的重量约35Kg，便于人工转移。其电控系统由单片机完成信号采集，处理和程序控制，能够对各吊点运行状态进行自动显示，对脚手架的同步升降进行自动调整，同时具备超载欠载报警的功能。9.3.2.7. 外封闭框架外封闭框架采用20×20×2.0mm方管焊接而成，如下图所示：图3.2.2外封闭框架图9.3.2.8. 安全网安全网采用0.7mm厚钢板网片，网片最大尺寸为1.92m×1.5m。通过自攻螺丝固定在外封闭框架上。9.4. 技术参数和计算对象架体总高度和支承跨度应保证架体高度乘以支承跨度不得大于100m2。在满足该条件下，附着升降脚手架可直接应用于不同楼层高度的建筑物，而不需专门验算。技术参数：最大机位间距：6.0m；架体最大高度：全高13.5m；最大立杆间距：2m；架体宽度：0.6m；走道板内侧距离建筑物墙面距离：0.4m；9.5. 荷载计算9.5.1. 荷载标准值9.5.1.1. 恒载标准值SGK架体最大高度：全高13.5m；立杆间距为2m。各部件自重标准值如下：2.0mm花纹钢板重量：17.04kg/m20.7mm钢板重量：5.495kg/m2作业平台板（走道板）线重量：18kg/m单个外封闭框架防护网重量：25kg每机位的架体自重标准值如下表所示：序号项目单件重量（kg）数量重量（kg）备注1立杆5.067×13.5=68.4（外立杆）368.4×3=205.25.067×12=60.8（内立杆）260.8×2=121.65.067×9=45.6（辅助内立杆）145.62.802（立杆接头）112.802×11=30.822走道板18×6=1087108×7=7563兜底横杆6.01212.024.8314.834导轨127.92127.9×2=255.85Z支撑23.465823.465×8=187.726三角支撑13.71013.7×10=1377外封闭安全钢板网25.152725×27=679.058上下承重架22.78245.569水平桁架26.57626.57×6=159.4210内挑板2.5871846.56611翻板8.3128.3×12=99.612电动提升机100110013螺栓、小零部件等50150∑=2936.8kg9.5.1.2. 施工活荷载标准值SQK包括施工人员、材料及施工机具等自重；可按施工设计确定的控制荷载采用，但其取值不得小于以下规定：结构施工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；装修施工按三层同时作业计算，使用状况时按每层2kN/m2计算，升降及坠落状况时按每层0.5kN/m2计算。使用工况结构施工3.0×2×6×0.6=21.6kN装修施工2.0×3×6×0.6=21.6kN升降工况结构和装修施工0.5×3×6×0.6=5.4kN坠落工况结构施工使用工况坠落3.0×2×6×0.6=21.6kN升降工况坠落0.5×2×6×0.6=3.6kN装修施工使用工况坠落2.0×3×6×0.6=21.6kN升降工况坠落0.5×3×6×0.6=5.4kN9.5.1.3. 风荷载标准值WK风荷载标准值WK按下式计算：ＷK＝βZ·μs·μZ·Ｗ0βZ－风振系数，βZ=1；μs－脚手架风荷载体型系数，按表1选用脚手架风荷载体型系数表1背靠建筑物状况全封闭敞开、开洞μs1.0φ1.3φ表中：φ为脚手架封闭情况确定的挡风系数。本产品采用的是0.7mm钢板网，开洞如下图所示：5.1.1钢板网开洞示意图2.0m×1.5m的框架安全网开洞单个圆孔尺寸为φ=6mm，开孔率为23%，故φ=μs取1.3φ。μZ——风压高度变化系数本产品考虑建筑物高度超过150m,地面粗糙度按C类取值，根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)，μZ取1.79。Ｗ0——基本风压，使用状况下按现行的《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)的规定，安徽省按0.35kN/m2取值。风荷载标准值：ＷK＝βZ·μs·μZ·Ｗ0=1×1.3×0.924×1.79×0.35kN/m2=0.753kN/m29.5.2. 荷载效应组合根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》（JGJ202-2010）4.1.5条，荷载效应组合为：表5.2.1荷载效应组合计算项目荷载效应组合纵、横向水平杆，水平支承桁架，使用过程中的固定吊拉杆和竖向主框架，附墙支座、防坠装置永久荷载+施工活荷载竖向主框架脚手架立杆稳定永久荷载+施工活荷载永久荷载+0.9（施工活荷载+风荷载）取两种组合，按最不利的计算动力设备选型验算钢丝绳及索吊具选型及强度验算横吊梁及其吊拉杆计算永久荷载+升降过程的活荷载连墙件风荷载+5.0kN不考虑风荷载：S=γGSGK+γQSQK考虑风荷载：S=γGSGK+0.9(γQSQK+γQSWK)γG－永久荷载分项系数，一般取1.2，但当有利于抗倾覆验算时，取0.9γQ－可变荷载分项系数，取1.49.6. 架体构件强度和立杆稳定性计算9.6.1. 钢制走道板计算钢制走道板均为0.6m(架体宽度），由50×30×3mm矩形管做为边框纵龙骨（2根），50×32×4热轧角钢作为边框横龙骨（2根），中间用30×30×3热轧角钢做水平横撑（走道板水平横撑最大间距为600mm），上面铺设2.0mm花纹钢板焊接而成。在边框50×30×3mm矩管上钻孔，孔直径为18mm，间距100mm，用于钢制走道板与立杆、竖向主框架之间的螺栓连接。如下图所示：图6.1.1走道板框架图9.6.1.1. 钢制走道板龙骨（纵向水平杆）受力分析纵向水平杆宜按单跨简支梁承受均布荷载进行计算，跨距取立杆纵距L=2.0m，杆件采用50×30×3.0mm矩形管，截面积A=4.206cm2,惯性矩Ix=12.827cm4,抵抗距Wx=5.13cm3，回转半径i=1.745cm。按照最不利因素进行纵向水平杆荷载计算。使用工况：荷载效应组合为永久荷载+施工活荷载。永久荷载：脚手板取自重标准值为q1=0.18/2=0.09kN/m活荷载标准值为为q2=3×0.6/2=0.9kN/m均布线荷载设计值：q=γGq1+γQq2=1.2×0.09+1.4×0.9=1.368kN/m均布线荷载标准值：qK=0.09+0.9=0.99kN/m按简支梁受均布荷载计算，最大弯矩和最大剪力为：Mmax=ql28=图6.1.2走道板受力简图图6.1.3弯矩图（1）强度验算：σ=MmaxW=0.684×10000005.13×1000=挠度计算：υ=5qKL4384EIX小于[υ]=L150=20001509.6.1.2. 脚手板横肋计算脚手板横肋采用30×30×3热轧角钢，长度L1=540mm，最大跨度600mm，30×30×3热轧角钢重量：1.373kg/m，截面积A=1.749cm2,惯性矩Ix=1.46cm4,抵抗距Wx=0.68cm3，回转半径i=0.91cm。按两端固定梁承受均布荷载进行计算,永久荷载：角钢取自重标准值为q1=0.014kN/m活荷载标准值为为q2=3×0.03=0.09kN/m均布线荷载设计值：q=γGq1+γQq2=1.2×0.014+1.4×0.09=0.1428kN/m均布线荷载标准值：qK=0.014+0.09=0.104kN/m最大弯矩Mmax=ql224=图6.1.4弯矩图（2）最大剪力Vmax=ql/2=0.1428×0.54/2=0.0386kN图6.1.5剪力图（1）强度验算：σ=MmaxW=0.0017×10000000.68×1000=挠度计算：υ=5qKL4384EIX小于[υ]=L150=540焊缝强度计验算：钢结构设计规范GB50017-2017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，Q235B钢的角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度：fwt＝160N/mm2总焊缝长度：ΣL＝60mm焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×5＝3.5mm承受平行于焊缝长度方向的荷载为：NV＝Vmax＝0.0386kNfv＝NV/（helw）＝NV/（heΣL）＝0.0386×103/（3.5×60）＝0.184N/mm2＜[τp’]＝160N/mm2，满足使用要求。9.6.2. 立杆(规格为80×40×3mm)的稳定计算（分别计算内、外排立杆）9.6.2.1. 荷载计算（1）架体第一步1根立杆上的恒荷载标准值（包括立杆、外封闭框架、钢板网、钢制走道板、钢翻板等）外排立杆：GK外=(68.4+2.802×2+18×2×7/2+6.01/2+23.465/2+13.7×5/2+25.15×9+26.57+50/3/2)×10×10-3=5.102kNGK内=(60.8+2.802×2+18×2×7/2+6.01/2+23.465/2+13.7×5/2+2.587×2×3+8.3×2×2+50/3/2)×10×10-3=2.984kN（2）架体第一步立杆上的施工载荷：使用及坠落工况：QK1=3.0×2×2×0.6/2=3.6kN升降及坠落工况：QK2=0.5×3×0.6×2/2=0.9kN（3）风荷载标准值：ＷK＝βZ·μs·μZ·Ｗ0=1×1.3×0.924×1.79×0.35kN/m2=0.753kN/m2根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）5.2.8条（4）荷载效应组合外排立杆：不考虑风荷载时，作用在架体第一步立杆上的轴向荷载设计值：N外1=γGGk外+φwγQQk1=1.2×5.102+1.4×3.6=11.162kN考虑风荷载时，作用在架体第一步立杆上的轴向荷载设计值：N外2=γGGk外+φwγQQk1=1.2×5.102+0.9×1.4×3.6=10.658kN内排立杆：作用在架体第一步立杆上的荷载设计值：N内=γGGk内+γQQk1=1.2×2.984+1.4×3.6=8.621kN9.6.2.2. 立杆稳定性验算立杆长细比：λ=l根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）5.2.8条l0=kμhk——计算立杆长度附加系数，其取值为1.155，当验算立杆允许长细比时，取k=1；μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，μ=1.5；h——立杆步距，取h=2000mm；立杆80×40×3mm矩形管截面惯性矩IY=17.552cm4，截面系数WY=8.776cm3，截面面积A=6.608cm2，iY=1.63cm当验算立杆允许长细比时，取k=1；l0=kμh=1×1.5×2000mm=3000mm立杆长细比：λ=l0i=3000/16.08=186.57＜根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》（JGJ202—2010）之4.1.6条：立杆在计算稳定时，其设计荷载值应乘以附加安全系数γ1=1.43l0=kμh=1.155×1.5×2000mm=3465mm立杆长细比：λ=l0i=查表得稳定系数φ=0.161（1）内侧第一步立杆稳定性校核：N=γ1N内=1.43×8.621=12.328kNσ=NφA=12.328×10000.161×6.808×100（2）外侧第一步立杆稳定性校核：不考虑风荷载：N=γ1N外1=1.43×11.162=15.962kNσ=NφA=15.962×10000.161×6.808×100考虑风荷载：由风荷载产生的立杆段弯矩设计值：MW=0.9×1.4MＷK=0.9×1.4ωklahwk——风荷载标准值（kN/m2）la——立杆纵距（m）。N=γ1N外2=1.43×10.658=15.241kNσ=NφA+MWWY=15.241×10000.161×9.6.2.3. 立杆与水平杆纵向杆节点螺栓的强度验算立杆与水平杆纵向杆连接处采用1根M16mm螺栓连接，其节点处所受的最大压力为N=15.962kN。一根M16mm螺栓抗剪承载能力设计值为：Nvb=A·fvb=200.96×140=28134.4N=28.139.6.3. 全钢架底部水平桁架设计验算斜撑杆安装示意图如上图所示，其采用5#槽钢裁剪安装借口，安装跨度一般不大于2m，取标准模数跨6m计算斜撑杆强度。架体使用工况下受力：架体在升降和坠落工况下受力：以最不利工况进行计算。其水平支撑桁架计算简图如下：轴力图如下所示：从轴测图得知，斜撑杆为受拉杆件，其值为7974.11N中心受拉杆件强度计算公式如下：因此斜撑杆强度满足要求。斜撑杆位移示意图：通对该静定结构求解，可得跨中挠度，挠度结构示意图如图所示，挠度值见表，可见桁架挠度满足要求。水平桁架挠度验算方向挠度υ/mm挠度限值[υ]/mm竖向5.5L/250=20斜撑杆螺栓计算斜撑杆两端采用4.8级M16螺栓连接，需承受架子较大剪切力，对其螺栓抗剪进行验算：对结构进行组合受力分析，则立杆上反力为14475N；每个螺栓受剪切力计算：Nvb—受剪承载力设计值nv—受剪截面数，为1；n—螺栓个数，为1；d—螺栓直径，为16mm；fvb—螺栓的抗剪强度设计值，为190N/mm²；N—螺栓的作用力，为支座反力，通过反力简图可知。故水平桁架螺栓满足要求.9.7. 竖向主框架设计验算9.7.1. 荷载计算根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》（JGJ202—2010）4.1.7条及4.3.4条，竖向主框架计算时，荷载效应组合为：永久荷载+施工活荷载永久荷载+0.9（施工活荷载+风荷载）取两种组合，按最不利的计算。且主框架在使用工况条件下，其设计荷载值应乘以附加荷载不均匀系数1.3，在升降、坠落工况时，其设计荷载应乘以附加荷载不均匀系数2.0。9.7.1.1. 垂直荷载作用（永久荷载+施工荷载）S=γ2×(γGSGK+γQSQK)γG－永久荷载分项系数，一般取1.2，但当有利于抗倾覆验算时，取0.9；γQ－可变荷载分项系数，取1.4；γ2－附加荷载不均匀系数，γ2＝1.3（或2.0），对主框架、升降动力设备、吊具、索具，使用状况下，γ2＝1.3；升降、坠落工况下γ2＝2.0；脚手架自重标准值为29.368kN，施工活荷载标准值为：使用工况结构施工3.0×2×6×0.6=21.6kN装修施工2.0×3×6×0.6=21.6kN升降工况结构和装修施工0.5×3×6×0.6=5.4kN坠落工况结构施工使用工况坠落3.0×2×6×0.6=21.6kN升降工况坠落0.5×2×6×0.6=3.6kN装修施工使用工况坠落2.0×3×6×0.6=21.6kN升降工况坠落0.5×3×6×0.6=5.4kN不考虑风荷载，荷载效应组合：（1） 使用工况S=1.3×（1.2×29.368+1.4×21.6）=85.13kN（2） 升降工况S=2.0×（1.2×29.368+1.4×5.4）=85.6kN（3） 坠落工况（使用状况）S=2.0×（1.2×29.368+1.4×21.6）=130.96kN竖向主框架外排永久荷载设计值：SK外=18.37kN施工活荷载设计值：SQ=γQSQK/2=1.4×21.6/2=15.12kNS使外1=1.3×（18.37+15.12）=43.54kNS使内1=85.13-43.54=41.59kN升降工况：施工活荷载设计值：SQ=1.4×5.4/2=3.78kNS升外1=2.0×（18.37+3.78）=44.3kNS升内1=85.6-44.3=41.3kN9.7.1.2. 垂直荷载与风荷载组合垂直荷载与风荷载组合即：永久荷载+0.9（施工活荷载+风荷载）由上面计算知，不论是在使用工况下还是在升降工况下，发生瞬间坠落时垂直荷载最大，考虑垂直荷载与风荷载的组合：S使2=1.3×（1.2×29.368+0.9×1.4×21.6）=81.19kN（使用工况下坠落）S升2=2.0×（1.2×29.368+0.9×1.4×5.4）=84.09kN（升降工况下坠落）风荷载标准值：ＷK使＝βZ·μs·μZ·Ｗ0=1×1.3×0.924×1.79×0.35kN/m2=0.753kN/m2（使用工况Ｗ0=0.45kN/m2，R=10）ＷK升＝βZ·μs·μZ·Ｗ0=1×1.3×0.924×1.79×0.25kN/m2=0.538kN/m2（升降工况Ｗ0=0.25kN/m2，R=10）各节点风荷载设计值：Swk1=0.9×1.4×0.753×6×2=11.385kNSwk2=0.9×1.4×0.753×6×1.9=10.816kNSwk3=0.9×1.4×0.753×6×1.8=10.247kNS使外2=1.3×（18.37+0.9×15.12）=41.57kNS使内2=81.19-41.57=39.62kNSwk4=0.9×1.4×0.538×6×2=8.13kNSwk5=0.9×1.4×0.538×6×1.9=7.73kNSwk6=0.9×1.4×0.538×6×1.8=7.32kNS升外2=2.0×（18.37+0.9×3.78）=43.54kNS升内2=84.09-43.54=40.55kN9.7.2. 内力值计算9.7.2.1. 使用工况下内力值计算（用结构力学求解器建模分析）计算简图内力图（kN）弯矩图（kN·m）图7.2.1主框架分析图（使用工况：垂直荷载+正向风荷载计算简图内力图（kN）弯矩图（kN·m）图7.2.2主框架分析图（使用工况：垂直荷载+负向风荷载）9.7.2.2. 升降工况下内力值计算（用结构力学求解器建模分析）计算简图内力图（kN）弯矩图（kN·m）图7.2.3主框架分析图（升降工况：垂直荷载+正向风荷载）计算简图内力图（kN）弯矩图（kN·m）图7.2.4主框架分析图（升降工况：垂直荷载+负向风荷载）9.8. 竖向主框架各杆件强度验算主框架杆件编号图如下图所示：图7.3.1主框架杆件编号图根据竖向主框架各工况杆件内力计算分析得知：工况使用工况升降工况风荷载情况正向负向正向负向杆件位置最大内力（kN）弯矩（kN·m）最大内力（kN）弯矩（kN·m）最大内力（kN）弯矩（kN·m）最大内力（kN）弯矩（kN·m）内立杆-60.493.5458.835.7-54.091.7745.234.64外立杆60.490.39-37.21-0.4854.10.54-45.230.43水平杆-18.23028.25019.37031.850斜杆-35.80-44.710-47.950-63.6109.8.1.1. 内立杆单元内立杆单元为导轨，由两根8#槽钢和6mm后钢板焊接而成。图7.3.1导轨截面图8#槽钢截面面积A=10.248cm2，WX=25.3cm3，IX1=101cm4，ix=3.15cm，WY=5.79cm3，IY1=16.6cm4，iy=1.27cm。6mm厚钢板宽为60mm，IX2=6×0.63/12=0.108cm4，IY2=0.6×63/12=10.8cm4由力矩合成定理求形心轴的位置：A1×72+2A2×40=（A1+2A2）×YCYC=6×0.6×7.2+2×10.248×惯性矩：IX=IX2+A1×（7.2-4.48）2+2×[IX1+A2×（4.48-4）2]=0.108+3.6×7.3984+2×（101+10.248×0.2304）=233.46cm4截面模数：WX=IXYC=233.464.48i=IA=233.4624.096=立杆长细比：λ=l0i=2000/31.5=63.5＜查表得稳定系数φ=0.804σ=NφA+MWX=60.49×10000.804×9.8.1.2. 外立杆单元规格为80×40×3mm矩形管，截面惯性矩IY=17.552cm4，截面系数WY=8.776cm3，截面面积A=6.608cm2，iY=1.63cm。杆件为最大受拉杆件，强度验算σ=NA=60.49×10006.608×100=91.54杆件最大受压杆件，强度及稳定性验算立杆长细比：λ=l0i=2000/16.3=122.7＜查表得稳定系数φ=0.487σ=NφA+MWX=45.23×10000.487×9.8.1.3. 水平杆单元规格为6.3#槽钢，面积A=8.451cm2，WX=16.1cm3，IX=50.8cm4，ix=2.45cm，WY=4.5cm3，IY=11.9cm4，iy=1.19cm。杆件为最大受拉杆件时，强度验算σ=NA=31.85×10008.451×100=37.69杆件最大受压杆件，强度及稳定性验算立杆长细比：λ=l0i=640/11.9=53.9＜查表得稳定系数φ=0.839σ=NφA+MWX=18.23×10009.8.1.4. 斜杆单元规格为5#槽钢，面积A=6.928cm2，iy=1.1cm。杆件为最大受压杆件，强度及稳定性验算立杆长细比：λ=l0i=754/11=68.5＜查表得稳定系数φ=0.782σ=NφA=63.61×10000.782×6.928×1009.9. 附墙支座的计算附墙支座由底座、穿墙螺栓、防倾装置、卸荷装置和防坠等组成。每一个楼层均应设置附墙支座，且每一附墙支座均应能承受该机位范围内的全部荷载的设计值，并应乘以荷载不均匀系数γ2=2.0或冲击系数γ3=2.0。9.9.1. 附墙支座计算附墙支座靠墙立柱、悬挑水平梁采用8.0#槽钢，前端焊有导轮固定板和支撑器耳板，内侧肋条和导向杆支承，两侧加强筋为63×40×4角钢，组焊而成，其材质均为Q235B钢材。9.9.1.1. 荷载计算使用工况荷载效应组合为：永久荷载+施工活荷载N使=γ2×S使=2.0×（1.2×29.368+1.4×21.6）=130.96kN图8.1.1附墙支座计算简图9.9.1.2. 附墙支座杆件内力计算图8.1.2附墙支座内力图NCD=71.51kN（拉）NDE=131.15kN（压）NBE=5.95kN（压）C点穿墙螺杆处的水平拉力：Nt×260=N×190Nt=N×190260=130.96×9.9.1.3. 附墙支座杆件强度和稳定性验算（1）CD杆水平支梁为两根8#槽钢，截面面积A=10.248cm2，WX=25.3cm3，IX=101cm4，ix=3.15cm，WY=5.79cm3，IY=16.6cm4，iy=1.27cm。强度验算：σ=NCD2A=71.51×10002×10.248×100（2）DE杆斜拉受压，为两根63×40×4角钢,截面面积A=4.058cm2，iy=0.88cm。强度验算：立杆长细比：λ=l0i=160/8.8=23.2＜查表得稳定系数φ=0.938σ=NDE2φA=131.15×10002×0.938×4.058（3）横撑BE杆斜拉受压，为两块6mm厚钢板,截面面积A=30×6=180mm2，I=30×63/12=540mm4，i=IA=540180=1.732强度验算：立杆长细比：λ=l0i=110/1.732=63.5＜查表得稳定系数φ=0.803σ=NBE2φA=5.95×10002×0.803×1809.9.2. 穿墙螺栓的计算每个附墙支座处采用2根M32的Q235B材质的普通粗牙螺栓，螺栓在使用时承受剪力和向外的拉力，由《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202-2010中4.3.6条，“穿墙螺栓应同时承受剪力和杆轴方向拉力”，应分别符合下列公式的要求：普通螺栓：≤1Nvb=“螺栓连接的强度设计值”螺栓的许用应力值为：ftb＝170N/mm2，fv承受剪力为：NV＝130.96/2=65.48kN轴方向拉力：Nt=95.7/2=47.85kNM32螺栓小径d=29.4mmNvb=πD24fvbNtb=πd24ftb（NvNvb）29.9.3. 卸荷装置与防坠装置的计算卸荷装置安装在附墙支座的前上方，采用M30左右旋向的普通螺杆作为承载丝杆，通过螺母连接在两端的上下卸荷支架，把附着升降脚手架的荷载通过附墙支座直接将所有荷载传递到建筑结构上。9.9.3.1. 荷载计算使用工况荷载效应组合为：永久荷载+施工活荷载图8.3.1卸荷装置计算简图N=130.96kN9.9.3.2. 承重丝杆的内力计算NDF=N×cos17°=130.96×0.956=125.2kN9.9.3.3. 承重丝杆的强度和稳定性验算M30承重丝杆材质为Q345，其设计抗压强度为f=290N/mm²。截面积A=706.5mm2，小径d1=26.211mmIX=0.0491d14=0.0491×26.2114=23174.79i=IA=23174.79706.5=LDF=300/cos17°=300/0.956=313.8mm立杆长细比：λ=LDFi=313.8/5.73=55＜查表得稳定系数φ=0.836σ=NDFφA=125.2×10000.836×706.59.9.3.4. 卸荷装置连接销轴的强度验算卸荷装置连接销轴材质为热处理的45#钢，直径为25mm，截面积A=490.87mm2，销轴同时守两个切面作用，τ=NDF2A=125.2×10002×490.87=9.9.4. 防坠装置的计算防坠落装置安装在附墙支座的前下方，采用触发式摆块实现防坠落功能，当架体发生坠落时，触发摆针能迅速带动防坠摆块伸进导轨的梯格档杆内，从而达到防止架体自由坠落的效果。根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》（JGJ202-2010）4.1.5条，计算防坠装置，荷载效应组合为永久荷载+施工活荷载。9.9.4.1. 荷载计算使用工况荷载效应组合为：永久荷载+施工活荷载N使=γ2×S使=2.0×（1.2×29.368+1.4×21.6）=130.96kN图8.4.1防坠摆块计算简图9.9.4.2. 防坠摆块的强度验算防坠摆块采用45#钢，其断面尺寸A=30×30=900mm2。τ=N/mm2＜f=178N/mm2（符合要求）防坠销轴处防坠摆块截面积A=53×35=1855mm2。防坠挡块对防坠摆块的力N挡=N使×60/70=130.96×60/70=112.25kN，销轴受力N=130.96+112.25=243.21kNτ=N/mm2＜f=178N/mm2（符合要求）9.9.4.3. 防坠摆块销轴的强度验算防坠摆块销轴采用8.8级M30螺栓，截面积A=706.86mm2，受两个切面作用τ=N/mm2＜f=320N/mm2（符合要求）9.9.5. 防倾覆装置的计算架体防倾覆装置安装在附墙支座前端的两侧，由两组导轮分别通过螺栓安装在附墙支座的前端，导轨只能在导轮之间进行上下滚动，防止架体前后或左右倾覆，导轮轴按承担剪力计算。9.9.5.1. 荷载计算按升降工况单机位全部迎风面积，风荷载标准值：Swk=0.645×13.5×6=52.245kN倾覆荷载设计值N=γ2×Swk=2.0×52.245=104.49kN9.9.5.2. 导轮销轴的强度验算销轴直径为21mm圆钢，截面积A=346.185mm2τ=N4A=104.49×10004×346.185=75.469.9.5.3. 固定螺栓的强度验算单侧导轮焊接组件采用两根M20螺栓连接固定，承受水平方向拉力，截面积A=314mm2，每套防倾装置共4根螺栓。M20螺栓抗拉承载力设计值：Ntb=4×314×170=213.52kN＞9.10. 升降动力系统的计算升降动力系统由电动葫芦、提升挂座、上吊点、下吊点、钢丝绳组件及配套辅件等组成。9.10.1. 提升挂座的计算图9.1.1提升挂座计算简图升降工况荷载效应组合：永久荷载+升降工况活荷载提升荷载N升=γ2×S升=2.0×（1.2×29.368+1.4×5.4）=85.6kN由于提升采用动滑轮方式，作用于提升挂座的力N挂座=N升=85.6kN9.10.1.1. 提升挂座内力计算NKL=V升/sin42°=85.6/0.669=127.95kN（拉）L处穿墙螺栓处水平拉力：NL×180=N升×200NL==74.4kN（拉）9.10.1.2. 提升挂座的强度计算提升挂座在架体升降过程中最薄弱的地方为销轴下方侧板K点下的断面处，此处受剪切力N挂座=85.6kN的作用力，τ==58.6N/mm2＜f=140N/mm2（符合要求）9.10.1.3. 提升挂座销轴的强度验算销轴直径为30mm，按双剪切力验算，截面积A=706.5mm2τ==121.16N/mm2＜f=140N/mm2（符合要求）9.10.1.4. 提升挂座穿墙螺栓的强度计算支座处采用单根M32的Q235B材质的普通粗牙螺栓，螺栓在使用时承受剪力和向外的拉力，由《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202-2010中4.3.6条，“穿墙螺栓应同时承受剪力和杆轴方向拉力”，应分别符合下列公式的要求：普通螺栓：≤1Nvb=“螺栓连接的强度设计值”螺栓的许用应力值为：ftb＝170N/mm2，fv提升挂座螺栓采用单螺杆承受剪力为：NV＝N挂座=85.6kN轴方向拉力：Nt=NL=74.4kNM32螺栓小径d=29.4mmNvb=πD24fvbNtb=πd24ftb（NvNvb9.10.2. 上下承重架的计算由于上下承重架结构一样，而下承重架受力大于上承重架，因此只需验算下承重架。上下承重架横杆采用8#槽钢和8mm封口板，竖杆及斜杆采用6.3#槽钢，中间耳板采用10mm钢板，各部件组合焊接而成。下承重架与导轨和内立杆采用8组8.8级的M16螺栓连接固定。9.10.2.1. 荷载计算升降工况荷载效应组合：永久荷载+升降工况活荷载提升荷载N升=γ2×S升=2.0×（1.2×29.368+1.4×5.4）=85.6kN图9.2.1承重架图9.10.2.2. 受力计算图9.2.2受力简图图9.2.3内力简图9.10.2.3. 下承重架杆件的强度和稳定性验算下弦杆为8#槽钢和8mm厚钢板组成，截面面积A=10.248+0.8×6.8=15.688cm2。图9.2.4下弦杆截面图由CAD得i=17.948mm为最大受压杆件，强度及稳定性验算立杆长细比：λ=l0i=800/17.948=44.6＜查表得稳定系数φ=0.87σ=NφA=51.91×10000.87×15.688×100斜杆为6#槽钢，截面积A=8.451cm2σ=NA=61.6×10008.451×100=72.89竖杆为6#槽钢，截面积A=8.451cm2，i=1.19cm为最大受压杆件，强度及稳定性验算立杆长细比：λ=l0i=300/11.9=25.2＜查表得稳定系数φ=0.932σ=NφA=80.27×10000.932×8.451×1009.10.2.4. 下承重架连接螺栓的强度验算下承重架与导轨和内立杆采用8.8级的M16螺栓连接固定。螺栓截面积A=200.96mm2图9.2.5下承重架支座受力图螺栓受剪力，强度验算τ=NA=40.23×1000200.97=200.18N/mm9.10.2.5. 螺栓孔的强度验算挤压面积A=（3+3+5+5）×16×3.14/2=401.92mm2σ=NA=40.23×1000401.92=100.09N/mm9.10.2.6. 下承重架连接板的强度验算下承重架连接板在架体升降过程中最薄弱的地方为销轴上方的侧板断面处，此处受剪切力N升=85.6kN，τ=N2A=85.6×10002×46.3×10下承重架连接板焊缝强度验算，采用角焊缝，焊缝高度为6mm，其焊缝长度为196mm。总焊缝长度：ΣL＝2×196=392mm焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×6＝4.2mm按受抗剪验算：fv＝NV/（helw）＝NV/（heΣL）＝85.6×103/（4.2×392）＝51.99N/mm2＜160N/mm2（符合要求）9.10.2.7. 下承重架连销轴的强度验算销轴直径为30mm，按双剪切力验算，截面积A=706.5mm2τ=N2A=85.6×10002×706.5=60.589.10.3. 提升葫芦选型计算升降工况荷载效应组合：永久荷载+升降过程活荷载S升=29.368+5.4=34.77kN选用低速环链电动提升葫芦额定起重量为：7.5T则升降动力设备荷载设计值为：34.77×2=69.54kN＜75kN，满足要求。9.10.4. 钢丝绳选型计算提升钢丝绳采用Φ22的6×37规格，其破断拉力为P破=338000N；采用动滑轮，钢丝绳受力P绳=N挂座＝42.8kN安全系数：P破/P升=338000N/42800N=7.9＞6，满足安全要求。9.11. 网片连接件验算单块防护网尺寸2000mm×1500mm，网片连接件采用5mm折弯钢板与M12螺母焊接而成，材质均为Q235B。网片连接件采用M16螺栓与立杆连接。风荷载标准值：ＷK＝0.753kN/m29.11.1. 防护网焊缝验算风荷载对单块防护网的力N=0.753×2×1.5=2.259kN单块防护网共有4处焊接连接耳板，采用角焊缝，单个的焊缝长度为10mm，焊缝高度为5mm。总焊缝长度：ΣL＝10×2×4=80mm焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×5＝3.5mm按受抗剪验算：fv＝NV/（helw）＝NV/（heΣL）＝2.259×103/（3.5×80）＝8.07N/mm2＜160N/mm2（符合要求）9.11.2. 连接螺栓强度验算①防护网与网片连接件连接螺栓采用4颗M12×30螺栓，螺栓按剪切力验算，其有效截面A=113.1mm2,τ=N4A=1.935×10004×113.1=4.28②网片连接件与立杆连接螺栓每个网片连接件与立杆采用1颗M16×80螺栓，每块防护网共需4个网片连接件，按2个计算。螺栓按抗拉验算，其有效截面A=201mm2,σ=N2A=1.935×10002×201=4.81N/mm9.12. 混凝土强度计算穿墙螺栓受力示意图穿墙螺栓孔处混凝土受压状况如图所示，在墙、梁砼强度达到C20等级时，允许升降脚手架爬升，验算此时的墙、梁、板强度按《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202公式（4.3.7）验算，如下公式计算：上式中：βb—螺栓孔混凝土受荷计算系数，为0.39；βt—混凝土局部承压强度提高系数，为1.73；fc—混凝土轴心抗压强度设计值，C15为7.2N/mm²；b—混凝土外墙厚度，为250mm；d—穿墙螺栓直径，为32mm；Nv—螺栓剪力设计值，为32370N。故梁局部混凝土承压完全能满足安全使用要求。9.13. 连廊、阳台、飘窗计算9.13.1. 连廊位置计算本项目由于连廊位置存在造型板，因此在设计时考虑避让，采用水平悬挑附墙支座拉接，再采用斜拉杆卸荷。具体安装形式如下所示。根据前面计算书得出：使用工况荷载效应组合为：永久荷载+施工活荷载两道支座受力：N使=2.0×（1.2×29.368+1.4×21.6）/2=65.48kN1、根据模型得出其拉杆受拉力最大，为68.46KN，已知该斜拉杆采用直径为48mm，壁厚为3mm钢管焊接。钢管横截面面积为4.241cm²。根据受拉构架强度计算：该构件强度满足使用要求。2、焊缝计算焊缝采用单面满焊，焊缝高度hf≥6mm，由钢结构设计规范GB50017-2003和《机械设计手册》中查得焊缝强度许用设计值：焊缝抗拉、抗压、抗剪：τp’＝118N/mm2(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)两端焊接螺母，其总焊缝长度：ΣL＝3.14×48＝150.72mm焊缝有效高度：he＝hf＝6＝6(mm)承受平行于焊缝长度方向的荷载为：NV＝68460Nfv＝NV/helw＝68460/（6×150.72）＝75.7(N/mm2)＜[τp’]＝118N/mm2，满足使用要求。3、附墙位置混凝土计算根据受力模型得出，其出：(1)已知条件：矩形梁b=200mm，h=600mm。砼C20，弯矩设计值M=13.10kN.m，剪力设计值V=65.48kN。(2)计算要求：1.正截面受弯承载力计算2.斜截面受剪承载力计算3.裂缝宽度计算。2抗弯计算:(1)求相对界限受压区高度ξbεcu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5=0.0033-(20-50)×10-5=0.00360εcu>0.0033，取εcu=0.00330按《混凝土规范》公式(6.2.7-1)(2)单筋计算基本公式，按《混凝土规范》公式(6.2.10-1)(3)求截面抵抗矩系数αsh0=h-as=600-35=565mm(4)求相对受压区高度ξ(5)求受拉钢筋面积AsAs=ξα1fcbh0/fy=0.022×1.00×9.60×200×565/360=65mm2(6)配筋率验算受拉钢筋最小配筋率:ρsmin=max{0.0020,0.45ft/fy=0.45×1.10/360=0.0014}=0.0020As=65<ρsminbh=0.20%×200×600=240mm2，受拉钢筋按构造要求配筋As=240mm23抗剪计算:(1)截面验算，按《混凝土规范》公式(6.3.1)V=0.25βcfcbh0=0.25×1.000×9.60×200×565=271200N=271.20kN>V=65kN截面尺寸满足要求。(2)配筋计算，按混凝土规范公式(6.3.4-2)V<αcvftbh0+fyv(Asv/s)h0Asv/s=(V-αcvftbh0)/(fyvh0)=(65.48×103-0.70×1.10×200×565)/(270×565)=-0.14113mm2/mm=-141.13mm2/m配箍率ρsv=Asv/s/b=-0.14113/200=-0.07%<