附着式升降脚手架施工计算书和相关图纸

10.1防护平台基本构造 210.1.1架体构造示意图 210.1.2架体构造基本介绍 210.2荷载计算 310.2.1计算依据 310.2.2计算模型 310.2.3荷载统计 410.3不同工况及组合下的计算荷载 610.3.1计算系数 610.3.2荷载效应组合 610.4架体构架验算 710.4.1脚手板验算 710.4.2立杆验算 910.5水平支承桁架验算 1110.5.1计算简图 1110.5.2荷载 1110.5.3受力分析 1210.5.4承载验算 1310.5.5变形验算 1310.6主框架验算 1510.6.1计算模型 1510.6.2计算荷载 1610.6.3计算简图 1710.6.4受力分析 1810.6.5整体变形验算 2810.7附墙支座验算 2810.7.1荷载 2810.7.2支座背板验算 2810.7.3防坠装置验算 2910.7.4防倾装置验算 3010.7.5卸荷顶撑验算 3010.7.6支座穿墙栓验算 3110.8升降机构及升降设备验算 3210.8.1升降机构验算 3210.8.2升降设备验算 3310.9建筑结构混凝土强度验算 3410.1防护平台基本构造10.1.1架体构造示意图图10.1.1-1架体构造示意图10.1.2架体构造基本介绍防护平台由一个平台单元组成，平台单元由竖向主框架、水平支撑结构、平台构架、升降机构及升降设备、防坠和防倾装置、停层装置、附着支座、同步控制系统、外立面防护系统组成。附墙装置是支顶器顶在导轨内侧圆形槽内，顶住架体起到防坠的作用。平台单元由相邻两榀竖向主框架、水平支撑结构、平台构架组成稳定的空间结构体系，依靠设置的升降设备驱动平台上升或下降，同步升降控制系统能控制平台安全运行，防倾、防坠装置能有效防止架体发生坠落和倾覆事故；防护平台构造合理、传力明确、安拆方便、防坠防倾装置灵敏可靠，满足安全使用要求；竖向主框架、水平支撑结构的杆件中心线交汇于节点处，杆件连接节点采用焊接或螺栓连接。10.2荷载计算10.2.1计算依据序号法律、法规、规范性文件名称文件号1《建筑结构荷载规范》GB50009-20122《混凝土结构设计规范》GB50010-20103《钢结构设计规范》GB50017-20174《混凝土结构工程施工规范》GB50666-20115《起重机械超载保护装置》GB12602-20096《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-20167《建筑施工安全检查标准》JGJ59-20118《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-20169《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202-201010《建筑施工升降设备设施检验标准》JGJ305-201311企业标准《TSJJ50附着式升降脚手架》10.2.2计算模型计算脚手架整体模型按图所示建立模型，两个机位跨度6米；高度内排12米、外排14米，脚手板宽度0.6米；立杆间距2.0米，脚手板每隔2米一道7道，架体底部安装副板、翻板，每两步架脚手板底部安装一道内外立杆连接撑；整体模型长10米、高14米、宽0.6米，设置2个机位。考虑单个机位计算模型为：架体高度为14米，跨度6米、脚手板宽度为0.6米，立杆间距2米，脚手板布设2米一道。计算架体模型如下图：10.2.3荷载统计计算脚手架最大机位间距6.0米，高度14.0米，脚手板宽度0.60米。TSJJ50附着式升降脚手架每计算单元各构件数量及其重量如下表：序号名称规格主材规格数量单量（kg）总重（kg）1导轨标准节7.9m11101102内排立杆6m□50×50×3.0826.4291.23外排立杆6m□50×50×3.0826.4291.24立杆2m□50×50×3.048.5345吊点加强立杆4m□50×50×3.0217346横杆6mL63×40×4118187内排立杆下接头441.45.68外排立杆下接头441.45.69三角撑247.6418410钢板脚手板2m213063011副脚手板2m6116612翻板2m3144213外网片1200×2000351759514水平桁架2m63018015吊点桁架2153016吊点桁架连接杆6m126.426.417电动葫芦7.5T1808018葫芦钩转接头13.33.319连接件、螺栓等配件14040合计2666.3依据上表数值，每机位自重荷载标准值为：Q架体内外排自重荷载值分别为：活荷载统计如下：使用工况下3.00×0.6×6×2=21.6kN提升工况下0.50×0.6×6×2=3.6kN风荷载计算如下：w式中基本风压w0取常见值450N/2（10年一遇），升降及坠落工况下取250N/风振系数βz高度变化系数μz取2.03（建筑物高度按200，C体型系数μ挡风系数ϕ据实计算，外网片尺寸为1200×2000冲孔情况为5@10，如下图：冲孔率为：112×195×π因此体型系数为：ϕ=1.2Anμs则：使用工况下：w升降及坠落工况下：wk,升=1.0×2.03×1.274×250=0.647k10.3不同工况及组合下的计算荷载10.3.1计算系数恒载分项系数γG活载分项系数γQ附加安全系数γ1附加荷载不均匀系数γ2（使用工况）附加荷载不均匀系数γ2（升降、坠落工况）冲击系数γ310.3.2荷载效应组合构件计算项目及荷载效应组合和计算公式如下表所示：计算项目计算工况及荷载效应组合计算公式架体构架脚手板S=γ立杆S=γ水平支承桁架使用及升降工况：①永久荷载+施工活荷载②永久荷载+0.9(施工活荷载+风荷载)取两种组合按最不利计算使用工况：①S=②S=升降工况：①S=②S=取两种工况下最不利的计算竖向主框架使用及升降工况：①永久荷载+施工活荷载②永久荷载+0.9(施工活荷载+风荷载)取两种组合按最不利计算使用工况(γ2=1.3①S=②S=升降工况(γ2=2.0①S=②S=取两种工况下最不利的计算附着支座使用工况：永久荷载+施工活荷载使用工况(γ2=2.0S=γ防坠器坠落工况：永久荷载+施工活荷载坠落工况：S=γ提升设备升降工况：永久荷载+施工活荷载升降工况(γ2=2.0S=γ10.4架体构架验算10.4.1脚手板验算1脚手板构造脚手板是架体构成的主构件之一，由边框、中肋、面板组焊而成，标准板规格为2000mm×600mm，此规格为最大规格，现仅需对此规格进行承载验算其余规格脚手板即可以满足使用要求。脚手板边框为L63×40×4.0角钢，中肋为L30×30×3.0角铁，面板为2.0厚花纹钢板。脚手板的构造尺寸如下图：2荷载脚手板计算荷载按使用工况取值，每块脚手板重30kg，脚手板自重折合均布荷载为250N/m2。副板及翻板合计重25kg，副板宽度200mm、翻板宽度为400mm，因此构件自重合计沿长度方向折合均布荷载为312.5N/m，因此：验算脚手板面板及中肋时：qq验算脚手板边框时：qq3面板验算面板近似按沿纵向的连续梁验算，边框及中肋为其支承，按三跨连续梁计算。截面特性为：IW面板承受的线荷载为：qq最大弯矩为：M因此：συ=4.2mm＜满足要求4中肋验算中肋为L30×30×3.0角铁，两端支承在边框上，按简支梁计算。截面特性为：IW中肋承受的线荷载为：qq最大弯矩为：M因此：συ=1.355边框验算边框为L63×40×4.0角钢，按两端铰接计算。截面特性为：AIWW荷载确认如下：q最大弯矩：M因此：συ=8.4910.4.2立杆验算1内立杆验算由前述计算可知，其值为：Q=1.43×(1.2×11.26/3+1.4×21.6/3/2)=13.65kNQ=1.43×(1.2×13.25/3+1.4×21.6/3/2)=14.79kN立杆规格为□50×50×3.0方钢管，步距为2，其截面特性为：WAix立杆的计算长度为l=2000mm，则其长细比为φ内立杆受三角撑斜杆的作用，非轴心受力，按照压弯构件进行计算；外排荷载在三角撑的作用下所产生的弯矩作用为：M=Fl=14.79÷7×0.6=1.26故：N2外立杆验算由前述计算可知，外立杆立杆规格为□50×50×3.0方钢管

WAixQ=1.43×(1.2×13.25/3+1.4×21.6/3/2)=14.79kN外立杆安装有外网片，因此其还承受水平风载的作用，风载为：q=1.4风荷载作用在顶部立杆上（按照两端铰接计算）所产生的弯矩作用为：M1=1/8qσ风荷载在中部立杆上所产生的弯矩作用为：M2=1/8q故：N10.5水平支承桁架验算10.5.1计算简图水平支承桁架由方钢管焊制而成，上下弦杆为□50×70×3.0，腹杆为□50×50×3.0，我们对其按铰接桁架计算，这样的计算方式是偏于保守的，对保证安全有利，计算简图如下：10.5.2荷载按使用、升降、坠落三种工况进行荷载分析，同时注意到荷载组合②情况下，由于水平支承桁架并不直接承受风荷载，因此组合②情况下的荷载一定小于组合①，荷载组合时仅按组合①考虑，单根立杆所承受的荷载如下：使用工况：Q=1.2×11.6/3+1.4×=9.68kNQ=1.2×15.06/3+1.4×=11.1kNQ=9.68+11.1=20.78kN升降工况：Q=1.2×11.6/3+1.4×=5.48kNQ=1.2×15.06/3+1.4×=6.87kNQ=5.48+6.87=12.35kN使用工况下荷载为：Q内,使=9.68Q外,使=11.1升降工况下荷载为：Q内,升=5.48Q外,升=6.87对结果进行分析得出结论如下，架体水平桁架在使用工况下外排荷载最大。对比以上两种工况，取：Q使10.5.3受力分析使用idas软件进行受力分析，建立模型添加约、加入荷载图：水平支承桁架运行分析后，得到支座反力和水平支承桁架各杆件的相关力学结果图：水平桁架应力图（N/2）桁架各杆件内力图桁架杆件内力图10.5.4承载验算1杆件验算结果由以上应力结果图可知应力结果如下：部位最大压应力（N/2）最大拉应力（N/2）内侧桁架上下弦杆4141腹杆41.741.7由上表可知，各杆件受力安全。2水平桁架连接螺栓验算水平桁架为杆件焊制的2000长，770高的片式桁架，桁架间通过18螺栓连接。由以上杆件内力图可知，螺栓受力最大为下弦杆处的连接螺栓，N=11.1kN。因此：σ10.5.5变形验算1验算荷载变形验算取两种工况下的标准荷载进行比较。使用工况：Q=11.6/3+3.0=7.47kNQ=15.06/3+3.0=8.62kNQ=7.47+8.62=16.09kN升降工况：Q=11.6/3+0.5=4.47kNQ=15.06/3+0.5=5.62kNQ=4.47+5.62=10.09kN对比以上两种工况，取：Q使2变形验算结果将以上荷载代入，得到如下验算结果：桁架变形图由以上变形图可知，跨中最大变形为：桁架变形结果输出：ε=2.11mm10.6主框架验算10.6.1计算模型竖向主框架由内立杆（导轨立杆）和内外立杆斜撑、外立杆（架体立杆）组成，形成稳定的空间桁架结构，导轨与竖向主框架连接在一起，具体结构如下图示。xyx0xyxy由于导轨为组焊而成的刚架，组装时导轨与主框架内立杆由螺栓拼连成一体，因此导轨与主框架内立杆可看成一个竖向刚架，此刚架可用等效刚截面代替以简化计算，等效刚性截面如下图：经计算该截面相关参数如下：A对于中性轴x0、yIIxyiiWW10.6.2计算荷载根据前述计算结果，由水平支承桁架传递至主框架的下拉力计算值为：Q使用工况：根据荷载统计分析结构得出：架体内排在整个架体的重量占比为46%；QQ升降工况：Q=1.2×11.6/3+1.4×=5.48kNQ=1.2×15.06/3+1.4×=6.87kNQ=5.48+6.87=12.35kN将结果带入迈达斯进行运算得出支座反力如下：即：QQQ通过网片传递至节点的风载标准值为：使用工况下：w升降及坠落工况下：w使用工况下：上下边节点：F中节点：F升降工况下：上下边节点：F中节点：F10.6.3计算简图附着升降脚手架TSJJ50的主框架为刚架型结构，我们使用idas/Gen软件进行验算。层高按3计，竖向荷载按最下支座承受计，上面的支座仅承受水平倾覆力。将水平支承桁架传递给主框架的下拉力及活荷载、风荷载标准值加在模型上（见下图），分析时按不同组合加上不同系数后进行分析。在以上假定条件下，建立分别针对使用工况和升降工况的模型（两个模型分别加载标准值，不同组合系数的添加在后期荷载组合中完成）：使用工况模型以及加载（N）：计算简图（使用工况） 下拉力图（使用工况）风荷载标准值添加注：简图中，主框架上部外立杆悬臂部分在顶部防护部分（单立杆）考虑到其实际受力情况，主要是受风载影响，在风载作用下，每根立杆只承担其相邻网片的风载作用，因此对于主框架分析时，顶部外立杆悬臂部分顶部防护栏杆按一跨内所用立杆之和做加强考虑。10.6.4受力分析附着升降脚手架TSJJ50的主框架为刚架型结构，我们采用idas/Gen软件进行验算。以上简图中的加载数据均为标准荷载加载简图，在软件中对以上加载进行荷载组合分析，共设以下几种组合情况：A：使用工况组合①(γ2=1.3S===B：使用工况组合②(γ2=1.3)S===C：使用工况组合②(γ2=1.3)S===变形验算：A：使用工况组合①：S=B：使用工况组合②（正风）：S=C：使用工况组合②（反风）：S=将以上3种荷载组合情况输入软件，得到各组合下结构的力学结果：升降工况时：D：升降工况组合①(γ2=2.0S===E：升降工况组合②(γ2=2.0)S===F：升降工况组合②(γ2=2.0)S===变形验算：D：升降工况组合①：S=E：升降工况组合②（正风）：S=F：升降工况组合②（反风）：S=升降工况模型以及加载（N）：下吊点约束dz支座C约束dx下吊点约束dz支座C约束dx、dy支座B约束dx、dy支座A约束dx、dy将以上3种荷载组合情况输入软件，得到各组合下结构的相关力学结果：10.6.5整体变形验算得到的变形结果如上图所示（）：由以上分析结果可知变形最大的部位在顶部悬臂端，主框架的变形数值不含顶部防护部分，比较可以看出有风载作用的组合B、C、E、F下顶部悬臂部分变形较大，最大变形值为：29mm主框架外立杆稳定承载力验算：主框架外立杆规格设计为50×50×3的方管，重新进行计算后安全。由软件计算可知，各构件的强度均满足要求。考虑压杆的稳定问题，对以上各工况下的构件压杆稳定验算如下：主框架外立杆立杆规格为□50×50×3.0方钢管

W=17000A=896i主框架外立杆内力值最大为68kN（数据来源于计算书机算建模）外立杆安装有外网片，因此其还承受水平风载的作用，风载为：q=1.4风荷载作用在立杆上（按照两端铰接计算）所产生的弯矩作用为：M=1/8q故：NφA10.7附墙支座验算10.7.1荷载附墙支座的验算荷载取机位范围内的全部荷载设计值，并乘以荷载不均匀系数2.0。于是：N=10.7.2支座背板验算1计算简图附着支座最不利处在与结构紧贴背板处，背板螺孔内穿30穿墙螺杆将之与结构墙体固定，背板尺寸样式如下图所示： 附着支座背板简图其截面特性如下：A=16002Ix=1037.65×1044Iy=45.33×1044Wx=162.13×1034Wy=16.48×10342计算荷载背板按受弯钢构件计算，其所受力与穿墙螺杆受力互为反力，则：x=1/4NL=1/4×119304×250=7.46×106N·3截面验算截面最大应力为：M=46N/2＜f=205N/2满足要求10.7.3防坠装置验算1防坠摆块验算防坠器断面如下图：防坠器起作用时承受单剪力作用，剪切面积为：A==1410.75因此，剪切应力校核如下：N=88.22导轨防坠横杆验算导轨防坠横杆采用φ30圆钢，其防坠剪切面积为：A=7072因此，剪切应力校核如下（双面受剪）：N=88.0210.7.4防倾装置验算防倾装置由设于附墙支座内的防倾滚轮和导轨构成，每个支座内设有4个滚轮（滚轮轴为φ22圆轴，材质为Q345钢），构造如下图：防倾装置承受的最大倾覆力按最不利为两个支座的情况下计算：使用工况下风荷载：wF=防倾装置承受倾覆力时，为单侧两个滚轴受力，每个滚轮的滚轮轴受双剪，则有：σ=10.7.5卸荷顶撑验算卸荷顶撑主受力构件用φ32丝杆制作，其面积为A=8042，故：N=154.810.7.6支座穿墙栓验算穿墙螺栓固定支座的受力情况简图如下：穿墙固定附墙支座和吊挂件的螺栓均采用30螺栓副，螺栓有效截面积：A1s＝5612，螺栓在使用时承受剪力和向外的拉力，应符合下列公式的要求：螺栓验算：[(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2]1/2≤1，4.8级螺栓：fbt＝400N/2，fbv＝320N/2。使用时附墙支座螺栓承受竖向荷载为：NV＝F=124460N，Nt=F×130÷250=64719NNbv＝nvπd2×fbv/4＝π×302×320/4＝226080(N)，Nbt＝ntd2πfbt/4＝26.732×π×400/4＝224350(N)，其中：nv＝1，nt＝1则：[(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2]1/2=[(124460/226080)2+(64719/224350)2]1/2=0.576＜1满足要求。10.8升降机构及升降设备验算10.8.1升降机构验算1荷载机位最大升降荷载设计值为：N=2简图及受力分析吊点由两根30螺栓固定，前端悬挂电动提升机的销轴为30，构造如下图：30销轴受力为N=74.064kN两根30穿墙栓的协同受力情况不明确，因此按单根螺栓受力计算，受剪亦为NVN3承载验算30销轴受剪应力：τ=对于30穿墙栓：Nbv＝nvπd2×fbv/4＝π×302×320/4＝226080(N)，Nbt＝ntd2πfbt/4＝26.732×π×400/4＝224350(N)，因此：N=0.474焊缝验算侧板与背板的焊缝为双面直角焊缝，焊角高度不小于6，则：W焊缝截面承受弯矩作用为：M则：στ依GB50017中式7.1.2-2，有：σ10.8.