附着式升降脚手架施工计算书

附着式升降脚手架施工计算书

一、计算依据

I、《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202-2010

2、《建筑结构荷载设计规范》GB50009-2012

3、《钢结构设计规范》GB50017-2017

4、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016

5、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002

6、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011

二、荷载计算

2.1计算参数

按架体最大跨度计算荷载，架体高度13.5米，跨度6米，宽度().64米，架

体防护面积81平方米。计算简图如下：

6000

1

架体力学计算简图

2.2零部件统计明细

序号名称规格重量（N）

6.3#槽钢背靠对接焊，小25mm防坠挡杆

1导轨2916

及10mm钢板组合

2立杆80木40本3mm矩形管3651

3Z型撑60*30*3mm矩形管与6mm厚钢板647

60*30*3mm矩形管与30*30*3mm矩形管

4水平支承桁架1317

组合

5三角撑30*60*3.0mm矩形管842

6脚手板60*30*3矩形管与1.5mm钢板6791

7钢板网网框及钢板网6721

8下提升架60*60*3矩形管与10mmin钢板组合319

9上提升架8mm钢板、6O*3O*3.Omm方管169

10脚手板连接件7mm纲板688

底部导轨与脚手板

116mm纲板61

连接件

上部导轨与脚手板

126mm钢板282

连接件

13立杆连接件钢板280

14电动葫芦环链电动葫芦1029

15内挑板工字托、花纹钢板等699

16内翻板1.5mm花纹钢板612

17踢脚板0.5mm钢板106

18标准件螺栓、螺母、垫片等221

合计27351

2

恒荷载G=2735IN=27.35AN。

2.3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。根据荷载规范：施工均布活荷载标准值

类别标准值(kN/m2)备注

装修脚手架2

结构脚手架3

按照《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》：结构施工按二层同时作业计

算，使用状况时按每层BkN/m2计算，升降及坠落状况时按每层OSkN/m2干算；

装修施工按三层同时作业计算，使用状况时按每层2KN/n?计算，升降及坠落

状况时按每层OSkN/m2计算。

结构施工3.0X2X6X0.6=21.6kN

使用工况

装修施工2X3.0X6X0.6=2L6kN

升降工况垢构和装修施工2X0.5X6X0.6=3.6kN

使用工况下坠落3.0X2X6X0.6=21.6kN

结构施工

升降工况下坠落0.5X2X6X0.6=3.6kN

坠落工况

使用工况下坠落2.0X3.0X6X0.6=21.6kN

装修施工

升降工况下坠落0.5X3.0X6X0.6=5.4kN

活荷载取值Qk=2L6kN

2.4风荷载SWA

根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012):

叱I=无x人x人x%

式中:

3

VV,——风荷载标准值(kN/m2)o

A-一一-风振系数，取i.Oo

左——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，按C类地区高80米的高层建筑上施工考虑，取1.36。

风荷载体型系数，其计算如下:

背靠建筑物状况全封闭敞开开洞

A1.0。1.3“

。为脚手架敞开开洞情况确定的挡风系数

。=1.24=1.2'强提黑斗，防火安全网为冲孔钢板网，孔为直径6mm

A,脚手架迎风面积

且每组开孔25个，标准网(尺寸约1.9m*1.5m)共713组，本计算中6米跨度

架体共需标准网相当于27张网。

脚手架挡风面积6X13.5-,XQ.003-X713X25X27

则。=1.2=L2X=0.998

脚手架迎风面积6x13.5

钢板网的挡风系数0=0.998;=0.998x1.3=1.3；

4

o0006.6%oooOOOOO

ooooOOOOOOOOOO

ooooOOOOOOOOOO

ooooOOOOOOOOOO

1-000oOOOOOOOOOO

0i-0ooooOOOOOOOOOO

%ooooOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOOOOO

OOOOOOOOOOOOOOO

吗标准基本风压，按国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采

用，在使用工况时按上海市地区R=10年，取O.4ZN//〃2,升降及坠落工况时取

0.25AN/W

0

使用工况下风荷载标准值：=P2-^,=1.0X1.3X1.36X0.4=0.1kN/fir

升降工况下风荷载标准值:cok=/?：・〃、•//.（oo=1.0x1.3x1.36x0.25=U.44kNOn?

三、荷载效应组合值S

3.1荷载分项系数

依据规范取

静荷载：rG=\,2

活荷载：=1.4

结构重要性系数：

可变荷载组合系数：。=0.85

荷载变化系数：4=1.3（使用工况）

荷载变化系数：4=2.（）（升降及坠落工况）

5

附加安全系数：为=1.43(立杆稳定性)

冲击系数：〃=2(附墙支座)

3.2荷载效应组合值计算

使用工况：

S,=1.3x(yGSGK+)=1.3X(1.2X27.35+1.4x21.6)=82kN

升降工况：

S2=2x(ycSGK+YQSQK)=2X(1.2X27.54-1.4X3.6)=15.1kN

坠落工况(使用工况)：

S3=2x(ZcS^+/0S^)=2x(1.2x27.35+1.4x21.6)=126.1W

坠落工况(升降工况)：

54=2xCyGSGK+%SQK)=2x(1.2x27.35+1.4x5.4)=80.7AN

由上可以知道，最危险的工况为使用工况下坠落，荷载效应值为S3=126.1块，

下面的计算中，不同结构件会选用与之相关的最不利工况进行核算验证。

四、结构及构件计算

构件、结构计算顺序龙脚手板、立杆、水平支承桁架、竖向主框架、附着穿墙螺

栓、附墙支座、建筑混凝土受压状况、防坠装置、卸荷装置、防倾装置和提升装

置等。

根据GB50017-2017中，表3.4.1-1可知:

Q235钢材抗弯强度为205MPa,抗剪强度为120MPa。

Q345钢材抗弯强度为295Mpa,抗剪强度为170Mpa。

4.1,脚手板计验算

脚手板选用钢Q235,该产品主要有长度4m、3m、2.5m.、2m等几种规格，宽度

均为0.6m,面板为1.5mm厚花纹钢板，边框为60X30X3mm矩形管，端部为

7mm厚钢板，在钢板的下方使用30*30*3.0mm等边角铁作为加强筋。一块2m

脚手板结构如下图所示：

6

500mm

500mm

4.1.1强度验算

立杆之间间距最大为2.5米。故按跨距2.5m来对脚手板计验算。脚手板每米重

量170N/m。使用工况下，脚手板上施工荷载标准值为3kN/m?。建立受力模型

如下图所示：

则脚手板上的线荷载：

%=170+3000x0.6=1970NIm

脚手板抗弯强度验算

走道板弯矩验算：M=—x1.97x2.52=0.87We

1212

7

590

I]@@©e3

二

600

走道板截面积：£4=24+Ag=2x480.8+0.7x2x590=1787.6nun2

走道板截面重心位置:

24与+4（5%6f0（\（Q

2x480.8x—+826x-+60

222

6=£——^:44.32相机

1787.6

走道板转动惯量:

%（a、

X=2心+A；e--BX-+h-e

c+1+&G

0.7x590x23=8.37x1054

=22.049xlO5+480.844.32竺]++826|-+60-44.327Mm

~2j12（2

拜古户在世曰U7"x837000]QQQ<3

截面抗弯模星：W=——==18885〃〃*

tle.44.32

b=%=87ON•m6.1N/团><[/]=205N/祖病满足使用要求。

W18885WL」

4.1.2抗弯挠度验算

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：

v=5^/4<[v]

384%A

其中，E=206000/V/mm2（Q235A钢弹性模量）

=837000加加1（走道板截面惯性矩）

%=0.87N/m/〃（走道板均布荷载）

5qJ5x0.87x2500"……L2500

v==-=2.6mm<[v]===16.7mm

55

384%A384x2.06xlOx8.37xlO150150

8

且小于10mm，满足使用要求。

4.1.3脚手板建模分析

取跨度2.5m长的走道板进行强度验算。当垂直均布荷载施加在脚手板整个板面

上时：

URES(mm)

_0,867

脚手板变形量如上图方示，最大变形量为A5=0.867〃〃〃。

u=0.867mm<L/150=16.6mm,且小于10mm,满足要求。

5.2立杆验算

521立杆受压强度验算

架体单元立杆为80*40*3mm矩形管制作而成，材质为Q235,截面积为

A=S96mnr,其惯性些径/.=16.29〃?〃?，则其长细比为：

^=/=3000=184<pj=210(架体两个附着导座竖向间距为3m),故符合要

i16.29L」

求。

平台构架立杆竖向荷载设计值N按下式计算：

N=%)%(九工"G认+7bZN'a)=l-lxl.2x(1.2x27.35+l.4x21.6)=83.23

6m跨度内平均共有6根立杆，6m跨度处机位平均6根立杆承受荷载，则单根立

杆竖向荷载设计值

2N832kN

N\=一=\3.9kN

n6

9

根据长细比查建筑施工工具式脚手架安全技术规范JGJ202-2010附录A表A,可

知0=0.211(轴心受压构件稳定系数)。

则立杆受压强度er=乂="9。0=73.5N/mnr</=205N/mm2,

0.211x896

故满足规范要求。

5.2.2立杆受压组合风荷载稳定性验算

当有风荷载组合时，立杆稳定性应符合：—+

0A%

",为弯矩设计值；为立杆的截面抗弯模量，查表可得％=13.061°加。

风荷载产生的弯矩值为：Mx=Y^Q(pwMwk=1.1x1.2x0.6x0.28=0.22W.m,

“雇为水平风荷载引起的立杆弯矩标准值，

2

M、、*=0.03%=003x1.1x0.7x3x2=0.28^V./n

则立杆稳定性验算为:

NM139000.22xlO6

x=89.7N/W</=205A^/mm2,

-0.211x89613.06xl03

故满足使用要求。

5.3底部水平桁架计验算

531桁架变形验算

底部水平桁架结构为空间几何不变体系的稳定结构，为单跨水平支撑结构，在架

体使用工况下坠落时承受竖向立杆传递来的最大的荷载。

S=yQx(.rGSGK+yQSQK)=\Ax(1.2x2135+lAx21.6)=69AkN("为结构重要系

数，取值1.1,不考虑荷载附加安全系数)。桁架为内外两排，受力简图按照单

跨两端无水平悬挑支撑结构计算。

架体立杆作用于内外平面桁架每米的竖荷载值为：P=°=丝侬=u.6kN,

66

对水平支承桁架受力简图如下图所示：

10

对水平桁架采用结构力学求解器进行位移计算，如下图所示

桁架杆件位移变形汇总表如下图所示:

11

位移计算

杆端位移值（乘子=.001）

杆端1杆端2

单元码u■水平位移”-竖直位移8转角u-水平位移v■竖直位移e转角

10.000000000.00000000-1.48009615-0.06780237-1.79100783-1.72538361

2-0.06780237-1.79100783-1.72538361-0.12995382-3.77026981-1.05126456

3-0.12995382-3.77028981-1.05126458-0.00000000-4.00686571-0.00000000

4-0.00000000-4.00686571-0.000000000.12995382-3.770269811.05126456

50.12995382-3.770269811.051264560.06780237-1.791007831.72538361

60.06780237-1.791007831.725383610.000000000.000000001.48009615

7-0.77013048-0.035614261.37965468-0.76804887-1.789770501.85523755

8-0.76804887-1.789770501.85523755-0.38521166-3.837729830.99977144

9-0.38521166-3.837729830.99977144-0.00000000-4.00508939-0.00000000

10-0.00000000-4.00508939-0.000000000.38521166-3.83772983-0.99977144

110.38521166-3.83772983-0.999771440.76804887-1.78977050-1.85523755

120.76804887-1.78977050-1.855237550.77013048-0.03561426-1.37965468

130.77013048-0.03561426-1.379654680.000000000.00000000-1.48009615

140.76804887-1.78977050-1.85523755-0.06780237-1.79100783-1.72538361

150.38521166-3.83772983-0.99977144-0.12995382-3.77026981-1.05126456

16-0.00000000-4.00508939-0.00000000-0.00000000-4.00686571-0.00000000

17-0.38521166-3.837729830.999771440.12995382-3.770269811.05126456

18-0.76804887-1.789770501.855237550.06780237-1.791007831.72538361

19-0.77013048-0.035614261.379654680.000000000.000000001.48009615

200.000000000.00000000-1.480096150.76804887-1.78977050-1.85523755

210.76804887-1.78977050-1.85523755-0.12995382-3.77026981-1.05126456

22-0.12995382-3.77026981-1.05126456-0.00000000-4.00508939-0.00000000

23-0.00000000-4.00508939-0.000000000.12995382-3.770269811.05126456

240.12995382-3.770269811.05126456-0.76804887-1.789770501.85523755

25-0.76804887-1.789770501.855237550.000000000.000000001.48009615

由上表可知，水平桁架的杆件在竖向位移上，最大变形量为杆件3和4,

I2000

Av=4.006〃2m，且加=4.006mm<[v]=--=——=,故满足使用要求。

4JI/

532水平桁架杆件强度计算

桁架各杆件的轴力图用力学求解器求解如下图所示：

桁架各杆件的剪力图用力学求解器求解如下图所示:

12

00)

430

桁架各杆件的弯矩力图用力学求解器求解如下图所示:

桁架各杆件的轴力、剪力、弯矩输出汇总表如下药所示:

内力计算

杆端内力值（乘子=1）

杆端1杆端2

单元码轴力剪力弯矩油力剪力弯矩

1-6.704298600.09533889-0.05802057-6「04298600.095338890.03731831

2-6.145535180.29925095-0.12117765-6.145535180.299250950.17837330

312.8498337-0.146368030.1175473812.8498337-0.14636803-0.02832065

412.84983370.14636803-0.0288206512.84983370.146368030.11754738

5-6.14553518-0.299250950.17807330-6.14553518-0.29925095-0.12117765

6-6.70429860-0.095338890.03731831-6.”0429860-0.09533889-0.05832057

7-0.20582995-0.069230010.05468460-0.20582995-0.06923001-0.01454541

8-37.8549435-0.314198330.12099850-37.8549435-0.31419833-0.19319984

9-38.08972870.16839124-0.12638598-38.08972870.168391240.04200527

10-38.0897287-0.168391240.04200527-38.0897287-0.16839124-0.12638598

11-37.85494350.31419833-0.19319984-37.85494350.314198330.12099850

12-0.205829950.06923001-0.01454541-0.205829950.069230010.05458460

13-5.86923001-0.205829950.05468460-5.86923001-0.20582995-0.06831337

140.20391206-0.558763410.176762080.20391206-0.55876341-0.15849596

15-11.1174104-0.234785140.06681386-11.1174104-0.23478514-0.07435723

160.29273606-0.000000000.000000000.29273606-0.00000000-0.00030000

17-11.11741040.23478514-0.06681386-11.11741040.234785140.07435723

180.203912060.55876341-0.176762080.203912060.558763410.15849596

19-5.869230010.20582995-0.05468460-5.869230010.205829950.06831337

20-22.2344351-0.00477135-0.01079279-22.2344351-0.00477135-0.01635709

2121.10629220.14863440-0.0575752721.10629220.148634400.11576073

22-0.79525168-0.110081770.10222942-0.79525168-0.11008177-0.02614688

23-0.795251680.11008177-0.02614688-0.”95251680.110081770.10222942

2421.1062922-0.148634400.1157607321.1062922-0.14863440-0.05757527

25-22.23443510.00477135-0.01635709-22.23443510.00477135-0.01079279

由汇总表可知桁架杆件的立杆、斜杆和横杆应满足以下计算要求:

13

(1)竖向立杆：竖向立杆承受轴向压力最大为15和17杆，qax=lLMN,则受

N

压杆件强度应满足。=「■</,竖向立杆采用60*30*3,材质为Q235,桁架中竖

(pA

向立杆的长度L=660〃"〃，则杆件长细比4=’,,查表可知60*30*3.0规格方管

i

的回转半径i=q=1.188c〃2=11.88〃〃〃，则长细比丸=工=曳6=55。通过

i11.88

JGJ2020-2010中Q235钢轴心受压构件的稳定系数8表，查表得

。=0.836,A=4.808C〃2,

则=V='?咒。=28.IN/mm2<f=2057V/mm2,故满足使用要求。

(pA0.836x480.8

(2)水平横杆：水平横杆承受的最大轴向压力为9和10杆NguBg.MN,弯矩

Mmax=4'2kN•m=V2bkN•mm0按照最不利的组合内力值，且压弯杆件稳定

性计算应满足曳+与工/,水平横杆采用60*30*3,长度度1000mm,材质为

8A%

Q235,则杆件长细比4=!，，查表可知60*30*3.0规格方管的回转半径

i

Z=r=1.18867w=11.88/wn,则长细比4=自=您*=84。通过JGJ2()20-2()l()中

•i11.88

Q235钢轴心受压构件的稳定系数。表，查表得0=0.757,4=4.8085广，查附表

1可知心=6832WJ773

NMx38100120000

则=\22.2N/mm2<f=205N/mm2,故满足

(pA0.757x480.86832

使用要求。

(3)桁架斜杆的抗压强度：桁架内部斜杆的承受最大轴向压力最大值20和25

杆Nmax=22.2KN,受压杆件强度应满足。=正</,斜杆采用60*30*3,长度

为1166mm,材质为Q235,则杆件长细比2二£,查表可知60*30*3.0规格方管

i

14

的回转半径i=q=1.188cm=11.88〃〃〃，则长细比九=乙=小2=98。通过

i11.88

JGJ2020-2010中2235钢轴心受压构件的稳定系数Q表，查表得

(P=0.603,A=4.808C»F,

则=与=一产，=76.6N/mm2</=2O5N/mm2,故满足使用要求。

(pA0.603x480.8

六、竖向主框架计验算

竖向主框架采用80*40*3mm矩形管作为外立杆，采用双6.3#槽钢背向焊接，使

用直径25mm圆钢作为防坠档杆，与80*40*3矩管焊接成T型结构。连接框架

横杆和斜杆为60*30*3mm矩形管，通过附墙支座附着在建筑物上，主框架承担

架体所有荷载，最不利工况时使用工况并考虑风荷载组合，但本产品电动葫芦悬

挂在主框架上，在升降情况下，主框架还需承受巨动葫芦的压力，所以，分别对

使用和升降两种工况并组合内外侧风荷载的状态进行受力验算。架体主要参数

为，3米层高，2m步跑，13.5m架体，6m机位间距。

6.1荷载计算

6.1.1使用工况

由荷载组合效应值计算可知，使用工况下，主框架设计荷载值的附加荷载不均匀

系数为1.3,结构重要系数为1.1,机位6m跨度内荷载组合效应值为；

S=/01.3x(yGSGK+yQSQK)=1.1x1.3x(1.2x27.35+1.4x21.6)=90.2ZN

机位处的组合效应荷载值应由主框架的内外排立杆共同承担本计算按照均分，则

主框架内外排分别承受的荷载为歹=9=些=45.1河

22

使用工况下风荷载标准值

咻=p.-=1Ox1.3x1.36x0.4=Q7kN/nr

风荷载作用在一侧架体节点集中荷载设计值：跨度6m,步高2m

则S.K=42产"也=l.lxl.4x0.7x2x6=12.9kN

6.1.2升降工况

由荷载组合效应值计算可知，升降工况下，主框架设计荷载值的附加荷载不均匀

系数为2,结构重要系数为1.1,机位6m跨度内荷载组合效应值为：

15

S=y02X(/C5GK+/QSQ<)=1.1x2x(1.2x27.35+1.4x3.6)=83.3ZN

机位处的组合效应荷载值应由主框架的内外排立杆共同承担且大致相等，则主框

架内外排分别承受的荷载为厂=工=丝=41.65加

22

升降工况下风荷载标准值

2

cok=p.­〃二•@,=1.0x1.3x1.79x0.25=0.58ZN/m

风荷载作用在一侧架体节点集中荷载设计值：跨度6m,步高2m

则S“K=4)/)叱/也=L1X1.4X0.44X2X6=8.MN/机

6.2建模受力分析

6.2.1使用工况下主框架受力分析

按提升完成后，顶部支座C已安装，有效附着支座C以上部分处于悬臂状态计

算。

底部附着支座A承受单个机位的全部竖向载荷。附着支座B和拆模后安装的C

应视为滑动支座，附着支座A视为固定支座。使用力学求解器建模分析如下图

所示：

16

，，，，，，，

645N~>

12.9kN>

12.9kN

C

12.9kN>

B

12.9kN

12.9kN>

A

F=45.1kN

12.9kN>

645kN>

使用工况受力模型-迎风变形位移仿真图

17

杆磷位移值（索子=001）

■■■■■■■,■■■■■——••一■・■■—■———■■1••■■■■■,■,■■■■,■

膜1杆i*2

单元码4-水平位移v-竖直位移8我角q■水平位移▼一竖直位移8茶角

1394125924032497434-0.781474173941259230.000000042.81926056

21.20802886000000004-0.213356901208028860.324974350.06933916

31.51269205-0000000020.341330831.512692130.32497436-0.46914654

4-017569694032497466-011825385-017569694-0.00000011-036354653

5012896698-000000024-0239205500128967010.32497479-048161167

6-030466469-000000055-022034K0-0304C64690.3249T510-0»T96290

7000000005032497523-051089703000000000-000000071-042585011

8016533049-000000107-056644675016533049032497559-038775439

9046999618032497575-0.554171020.46999613-0.000001250.12915068

10054567818-000000168-0.708908880545678180.32497618-0.28567201

11085034546-000000176-1.629612600850345370.32497636-0.91753454

12548146526-000000195-1.962889625481465260.32497654-0.99617718

14394125924032497434-078147417120802886032497435006933916

151208028860324974350.059339161512692130.32497436-046914854

161512692130.32497436-0.46914654-0175696940.32497466-011825385

17-0.17569694032497466-0.118253850.128967010.32497479-0.48161167

18012896701032497479-0.48161167-0304664690.32497510-0.36796290

19-030466469032497510-0.387962900000000050.32497523-0.51089703

200OOOOOOC5032497523-0.510697030165330490.32497559-0.38775439

21016533049032497559-0387754390469996180.32497575-055417102

22046999618032497575-0554171020545678180.32497618-026567201

23054567818032497618-0265672010850345370.32497636-0.91753454

24085034537032497638-0.917534545.<81465260.32497654-0.99617718

25548146528032497654-0.996177185.786132840.32497662-0.36061682

26579613284032497662-0.360616826598579T50.32497869-0.72732049

273941259230000000042.819260561208028860.00000004-0.21335690

281208028%000000004-021335690151269205-000000002034133063

29151269206-0000000020.34133083000000000000000000129515835

30000000000000000000129515835-017569694-000000011-036354653

31-017569694-000000011-036354653012896698-0.00000024-0.23920550

320.12896698-000000024-0.23920550-0.30466469-0.00000055-0.22034140

33-030466469-000000055-0.220341400.00000000-0.00000071-0.42S85011

34000000000-000000071-0.42565011016533049-0.00000107-0.56644675

35016533049-000000107-056644675046999613-0.000001250.12915068

36046999613-000000125012915068000000000-0.00000153-0.56781860

37000000000-000000153-056781880054567818-000000168-070890888

38054567818-000000168-070890888085034546-000000176-162981260

39085034546-000000176-1.62981260548146526-0.00000195-1.962889&2

40548U6526-000000195-1.96288962578613288-0.000001970.19103093

411.20802888000000004-0.213356901.512892130.32497436-0.46914654

42-0.17569694-000000011-0.363548530.128967010.32497479-0.48161167

43-030466489-000000055-0220341400000000050.32497523-0.51089703

44016533049-000000107-056X4675046999618032497575-055417102

45054567818-000000168-070890888085034537032497636-091753454

46548146526-000000195-196288962578613284032497662-036061682

47578613288-0000001970191030936598579T5032497669-072732049

位移变形输出结果-迎风

18

52逑

53三

二

吧

二

■0.400.世0典

主框架内部杆件轴向受力图、剪力图和弯矩图-迎风

19

，，，，，，，

内力计菖

杯端内力值（乘子=D

杆翅1杆濡2

单元码物力剪力堂矩独力势力费矩

1-591178608205742033-039957170-5911786082057420330.91717731

2-092184722058052107-016616671-092184722