2013爬架計算書改

1、爬架計算書二O三年四月本計算書將反映爬架系統關鍵部件的受力狀況、 強度及穩(wěn)定性等計算內容。 主要計算根據是建設部 建筑施工附著式升降腳手架管理暫行規(guī)定 和 JGJ202 2010建筑施工工具式腳手架安全技術規(guī)范。計算單元的選取原則是符合 JGJ202 2010 建筑施工工具式腳手架安全技 術規(guī)范規(guī)定。 桁架導軌式爬架設計支承跨度7.0 m,選擇計算單元的跨度為6.9m。 桁架導軌式爬架設計架體全高與支承跨度乘積一般小于110m2。設計架體高度14.4m,架體高度與支承跨度乘積：14.4mX6.9m=99.36 m2 1.5對于穩(wěn)定性設計時：K 2.0（6）鋼絲繩安全系數升降系統用 S=6.0斜

2、拉卸荷用 S=6.0三、計算方法本計算書中架體結構和附著支承結構按照 “概率極限狀態(tài)法” 進行計算。 承載力設計表達式為：Y oSW R式中：Yo結構重要性系數，取0.9S荷載效應 R 結構抗力按照“概率極限狀態(tài)法”進行設計時，按承載力極限狀態(tài)設計的計算荷載 取荷載的設計值；按使用極限狀態(tài)設計的計算荷載取荷載的標準值。升降動力設備、吊具、索具按“容許應力設計法”進行設計計算，取強度容 許值，計算表達式為：CT CT 式中：設計應力（7 容許應力計算荷載的傳遞過程架體荷載一水平支承桁架一豎向主框架一附著支承結構一建筑結構有些安全措施是由水平支承桁架直接傳遞給建筑物或者通過豎向主框架直 接傳遞給建

3、筑結構。四、爬架結構分類及特點爬架結構包括幾大部分組成：1. 架體：采用扣件式腳手架桿件組裝的架體。2. 豎向 主框架和水平支承桁架： 采用型鋼定型焊接加工螺栓連接的桁 架或框架。3. 爬升機構：包括：附著支承結構（預埋件、穿墻螺栓、墊板、銷軸等）、底 座（包含防墜裝置）、防傾及導向裝置（附墻導向座）、承重裝置（卸荷座、 花籃螺栓以及連墻裝置）、提升裝置（提升座）。4. 自身提升設備：電動葫蘆、電控柜、電纜線。五、荷載標準值計算 （ 一） 、恒荷載恒載即腳手架結構及其上附屬物自重，包括立桿、大橫桿、小橫桿、剪刀 撐、護欄、扣件、安全網、腳手板（擋腳板）、電閘箱、控制箱、豎向主框架、水 平支承桁

4、架、安裝在腳手架上的爬升裝置自重等。、腳手板自重計算腳手板采用50mn厚的木板，架體內排立桿離墻450mm腳手板鋪設時離墻 200mm則腳手板寬度為：750 + 450 - 200 = 1000mm 。腳手板的自重標準值為 0.35kN/ m2。 單層腳手板自重：6.9 mX 1.0 mX 0.35kN/ m 2= 2.42 kN 三層腳手板自重：2.42kN X 3層=7.26 kN 五層腳手板自重：2.42kN X 5層=12.1 kN、擋腳板自重計算在腳手板鋪設層架體的外排搭設180mm高、50mm厚的木板作為擋腳板，擋腳板線荷載取0.14kN/m，則有： 單層自重：6.9 mX 0.1

5、4kN/ m = 0.97 kN 三層自重：0.97 kN X3層=2.91 kN 五層自重：0.97 kN X 5層=4.85 kN、豎向主框架自重計算一套豎向主框架包括1個底座（單重84.57kg），1個提升座（單重43.6kg）, 7個橫梁（單重14.6kg），14根斜桿（單重4.95kg），1根導軌（單重159.1kg），4 根立桿（每根長度14.4m），即為：（84.57 + 43.6 + 14.6 X 7 + 4.95 X 14 + 159.1） X 10 X 10-3 + 4 X 14.4 X 0.0384 = 6.8 kN、安全網自重計算外排架外側面、腳手板下面均鋪設密目式安全

6、網，重量系數為0.005kN/ m2。（14.4 X 6.9 + 1.0 X 6.9 X 3 層）X 0.005 kN/ m 2= 0.6 kN、水平支承桁架自重計算水平支承桁架如下圖所示：水平支承桁架自重計算如下表:序號名稱數量(根)單重(kN)總重(kN)1橫桿H180120.1121.3442橫桿H15040.0930.3723斜桿X18060.1540.9244斜桿X15020.1410.2825中間框架3套0.3310.9936螺栓M2(X 4080條0.00150.127螺母M2080個0.000680.0544合計總重(kN)4.09、安裝于架體上的爬升機構和卸荷機構的自重計算

7、包括電動葫蘆，卸荷座3個，電閘箱和電控箱，即：30.85 + 10.56 X 3X 10X 10- + 0.5 = 1.67 kN、腳手架架體自重計算導軌式爬架架體部分采用鋼管扣件腳手架，本計算書引用鋼管扣件式腳手架來統計架體自重荷載。架體鋼管規(guī)格采用48X 3.5，重量系數為0.0384kN/m,直角扣件0.0132kN/個，旋轉扣件0.0146kN/個，對接扣件0.0184kN/個。 大橫桿7X 2X 6.9 X 0.0384 = 3.7 kN 護身桿8X 6.9 X 0.0384 = 2.1 kN 立桿2 X 3X (14.4-1.8) X 0.0384 = 2.9 kN 小橫桿(包括腳

8、手板鋪設層小橫桿加密)(7 X 3+ 3X 3) X 1.0 X 0.0384 = 1.15 kN 剪刀撐12 根 X 6m/根 X 0.0384 = 2.76 kN 扣件每根立桿對接扣件2個，每根大橫桿、護身桿直角扣件5個、對接扣件1個，每根小橫桿直角扣件2個；剪刀撐每根旋轉扣件7個。直角扣件：(22 X 5 + 21 X 2)X 0.0132 = 2.0kN旋轉扣件：2 X 7X 0.0146 = 0.2kN對接扣件：(6x 2 + 22x 1)x 0.0184 = 0.63kN所以腳手架結構自重為：3.7 + 2.1 + 2.9 + 1.15 + 2.76 + 2.83 = 15.4 k

9、N以上各項合計為恒荷載(結構施工時實際只鋪設3層腳手板):G= 7.26 + 2.91 + 6.8 + 0.6 + 4.09 + 1.67 + 15.4 = 38.7kN （二）、活荷載施工荷載n= 101. 使用工況下，結構施工時，按 2層作業(yè)層3kN/m 2Qk= 6.9mx 0.75mx 6kN/ m = 31.1 kN 升降工況下，施工活荷載：按照作業(yè)層0.5kN/m 2計算結構施工時：Q= 6.9mx 0.75mX 2 層 x 0.5kN/ m = 5.2 kN裝修施工時：6.9mx 0.75mX 3 層 x 0.5kN/ m 2= 7.8 kN風荷載計算按下式計算:Wk =B z

10、口 s - 口 z Wo式中：卩z風壓高度變化系數。按照田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀 疏的中、小城鎮(zhèn)和大城市郊區(qū)的B類地面粗糙度采用（高度按200米考慮）， 建筑結構設計規(guī)范可得卩z=2.61 ow o基本風壓。應按現行國家標準建筑結構荷載規(guī)范附錄中 年的規(guī)定采用。取 wo=0.4kN/ m2。卩s風荷載體型系數：按照編制建筑施工腳手架安全技術標準的統 規(guī)定中，背靠建筑物的情況為“敞開框架和開洞墻”，故取 卩s=1.3,其中 為擋風系數。按照規(guī)范取 =0.8，卩s=1.3 =1.04oB z風振系數，取1.0。風荷載標準值：Wk z 卩 s 卩 z Wo=1.0 x 1.04 x 2.

11、61 x 0.4=1.09 kN/m 2計算，裝修施工時，按3 層作業(yè)層2kN/m 2計算。六、豎向主框架計算豎向主框架在使用工況下，同時承受豎向荷載（恒載+施工活荷載）和風荷載，且均比升降工況下相應荷載要大的多，故僅對主框架的使用工況進行計算， 取一片主框架為計算對象。（一）、主框架在豎向荷載作用下的計算：在使用工況下，每片主框架承受豎向荷載設計值為：Yi Yo （ YgG k + Yq Q k）卩設=二式中：丫 o結構重要性系數，丫 0=0.9丫 G、Y Q恒載、活載分項系數，丫 g=1.2, 丫 q=1.4Y 1附加荷載不均勻系數，在使用工況下取 丫 i=1.3G、Q恒載標準值、施工荷載

12、標準值 所以有P設=1.3 X 0.9 X （1.2 X 38.7 + 1.4 X 31.1）/2=52.6 kN主框架所承受豎向荷載設計值由內外側立柱各承擔1/2，即每根立桿承受的豎向荷載值為：P設/2=26.3 kN。（二）、主框架在風荷載作用下的計算：主框架內側節(jié)點均通過橫梁用螺栓連接在導軌上，兩片主框架共同承擔一跨 腳手架間的風荷載，即每片主框架承擔豎向線風荷載（標準值）為：q風=1.09kN/m2 X 6.9m/2 = 3.76 kN/m。將線風荷載（標準值）簡化為作用在主框架外側節(jié)點上的水平集中荷載。即: 3.76 kN/m X 1.8m= 6.77 kN由上可得主框架在豎向荷載和

13、風荷載作用下的受力簡圖為：26.3kN豎向主框架受力簡圖通過SAP2000結構分析軟件計算可得各桿件的軸力，如下圖所示:桿件軸力圖（單位:kN）由上圖可見，在豎向荷載和風荷載共同作用下，主框架立桿MN AB所受壓力為最大，即Nmn Nxb= 44kN,為最不利受力桿件，其他桿件所受壓力值都比它 小，選取立桿MN為驗算對象。立桿MN為受壓桿件，必需驗算其壓桿穩(wěn)定性，為 了使計算偏于保守，主框架立桿采用 48X 3.0鋼管進行驗算。立桿穩(wěn)定性驗算：立桿MN所受的壓力為：NM尸44kN 48 x 3.0 鋼管截面特性如下：A=423.9mm i x=15.95mm。 桿MN!勺長細比：丨01100m

14、m“-69ix 15.95mm查表的穩(wěn)定系數 =0.844，所以有：N MNA44103N0.844423.9mm2=123N/mm v f = 205N/mm所以豎向主框架各桿件的受力性能均滿足要求!七、水平支承桁架計算爬架的水平支承桁架分內外兩片，其兩端分別與豎向主框架相連，且將豎 向主框架作為支座。水平支承桁架分升降、墜落、使用三種工況。顯然，在使用 工況下其承受豎向荷載最大，因此以下僅就它的使用工況進行計算。水平支承桁架計算跨度為6.9m。計算簡圖如下：PPPPP進行受力分析可知，水平支承桁架上部結點承受桁架本身荷載以外的全部恒載（自重）和活載（施工荷載），并由內外兩片桁架共同承受，共

15、10個節(jié)點分擔。（一）、荷載計算:恒載：G= 7.26 + 2.91 + 6.8 + 0.6 + 1.67 + 15.4 = 34.64 kN施工活荷載載：Q= 31.1 kN荷載組合:1 o( GGkQQk) =1.3 0.9 (1.2 34.64 1.4 31.1) =99.6kN式中：Y 0結構重要性系數，丫 0=0.9丫 G、Y Q恒載、活載分項系數，丫 G=1.2, 丫 q=1.4Y 1附加荷載不均勻系數，在使用工況下取丫 1=1.3G、Q恒載標準值、施工荷載標準值所以 P= 99.6/10 = 9.96 kN利用P值可算得底部桁架各桿件的軸力圖為：JI -18.6 H -18.6

16、GFBCD單位：kN（二）、穩(wěn)定性驗算由以上軸力圖，對受力最大的上弦桿、斜桿、立桿進行驗算。1、上弦桿由圖可知，上弦桿IH和HG所受的壓力值為最大，即 Nn= NHg= 18.6 kN取其中一根桿為驗算對象。上弦桿采用的是6.3#角鋼，長l0 = 1800mm其截面特性如下：2A=845.1mm i x=24.5mm長細比計算：-0 二 1800m- 74 - = 250，查表得穩(wěn)定系數 = 0.818ix 24.5mmILi18.6103N0.818845.1mm桿身穩(wěn)定計算：2= 26.9N/mm v f = 205N/mm滿足要求!2、斜桿由圖可知，斜桿GE所受的壓力值為最大，即 N.e

17、= -20.2 kN,取斜桿GE 作為驗算對象。斜桿采用的是6.3#角鋼，長lo = 2550mm其截面特性如下：2A=845.1mm i x=24.5mm長細比計算：匕= 2550mm=104 - = 250，查表得穩(wěn)定系數 二 0.607ix 24.5mm| i桿身穩(wěn)定計算：GE320.210 N2= 35.9N/mm v=205N/mm0.607845.1mm滿足要求！3、立桿由圖可知，立桿HC所受的壓力值為最大，即Nhc= -9.96 kN取該立桿為驗算對象。立桿采用的是 48X 3.5鋼管,長|0 = 1800mm其截面特性如下：2A=489mm i x=15.78mm長細比計算：1

18、 . 1800mm =H4 1 = 250，查表得穩(wěn)定系數 二 0.534ix 15.78mmli桿身穩(wěn)定計算：N HC39.9610 N0.534489 mm2二 38.1 N/mm v f = 205N/mm滿足要求！八、提升座計算架體通過掛在提升座吊環(huán)上的電動葫蘆鏈條的收縮來進行升降運動， 當架體 進行提升時，提升座支撐橫梁受力最不利，必需驗算其抗彎強度，提升座如下圖 所示：(一)、支撐橫梁抗彎計算提升座支撐橫梁采用的是10#工字鋼，Wx= 49cm,長l=750mm兩端固 結，現取其中一根橫梁作為驗算對象，計算簡圖如下：內力組合：N= 2 o( gG qQQ式中：Y o結構重要性系數，

19、丫 0=0.9丫 G、Y Q恒載、活載分項系數，丫 G=1.2, 丫 q=1.4丫 2附加荷載不均勻系數，在升降工況下取丫 2=2.0G、Q恒載標準值、施工荷載標準值所以有：N = 2.0 X 0.9 X (1.2 X 38.7 + 1.4 X 5.2)=96.7 kNF= N/2 = 96.7/2 = 48.35 kN通過計算可得彎矩圖為：-4230. 6k. mm4230. 6kr mm由上圖知，最大彎矩值為： Mma治4230.6kN mm抗彎強度按下式驗算：MfWx4230.6 10322即386.33N / mm : f=205N/mm49 匯10滿足要求?。ǘ?、吊環(huán)焊縫強度計算N

20、 f =0.7hfL.w吊環(huán)共有4道焊縫，焊縫受到剪力的作用，焊縫高度為 5mm按下式 計算焊縫強度：即為：396.7 匯 10cc r “ /2 wNI /2 f =98.7 N / mm : fv =160N / mmf 0.7 5 4 (80-2 5)fv所以吊環(huán)的焊縫強度滿足要求!九、附墻系統計算附墻系統的計算可分為附墻支座的強度計算和穿墻螺栓的計算。（一）、附墻支座：按照規(guī)范要求，計算附墻支座時，應按使用工況進行，選取其中承載荷載最大處的支座進行計算，其設計荷載值應乘以沖擊系數丫 3=2.0。導向座示 意圖如下：2根可調拉桿連成一 體，使附墻導向座整體受力；考慮施工現場不確定因素，為

21、了使計算偏于安全， 按3個導向座同時受力考慮；此時附墻導向座同時受施工荷載和風荷載的作用， 取其中一個導向座為驗算對象，受力簡圖如下所示：1、F使用計算荷載組合：F使用=3( gGrqQQ/3式中：丫 G、YQ恒載、活載分項系數，丫 g=1.2, 丫 q=1.4丫 3沖擊系數，丫 3=2.0G、Q恒載標準值、施工荷載標準值。所以 F 使用=2.0 X (1.2 X 38.7 + 1.4 X 31.1)/3=60 kN2、F風計算架體在使用工況下，選取受力最不利的一個附墻支座進行風荷載計算，根據實際受力分析可知，最上部的附墻支座所受風荷載最大，如下圖所示：所以有:F風=45.1 kN通過計算可求

22、得附墻導向座的軸力圖、彎矩圖、節(jié)點圖:95.8軸力圖（單位:膩）129. 1乃矩國仲位：肪mm?3、強度校核、導向座橫梁強度驗算導向座橫梁采用的是雙10#槽鋼背靠背焊接而成，對于 10#槽鋼，A= 12.55 cm2, Wx = 39.7 cm3,由上圖可知，導向座橫梁同時受到彎矩 Mma治6000kNmm 和軸向拉力N=95.8kN的作用，為拉彎桿件，按下式驗算其強度：山出一 An?WXNM X_An：Wx95.8 1036000 10232 12.55 101.05 2 39.7 10= 38.16 71.96= 110.仁 f =215N / mm2所以導向座橫梁強度滿足要求！ 、導向座

23、斜支撐梁強度驗算導向座斜支撐梁采用的是雙6.3#槽鋼背靠背焊接而成，長度I二350mm6.3#槽鋼截面特性：A= 8.451 cm2, Wx = 16.1 cm3, ix= 2.45cm，由上圖可知，導向座斜支撐梁同時受到彎矩 Mma治4351.1kN mm和軸向壓力N= 67.2kN的作用，為壓彎桿件，按下式驗算其強度：NAn即：NJMxAn67.2 1034351.1 103- -2 8.451 1021.05 2 16.1 103-39.75 128.7= 168.4 _ f = 215N / mm2所以導向座斜支撐梁強度滿足要求!（二）、穿墻螺栓驗算附墻支座采用的是2根M30高強度螺栓

24、，螺栓采用28MnSiB材質制成，抗拉 設計強度為f b =945N/ mm 2，抗剪設計強度為fV=565N/ mm 2。由節(jié)點圖可知穿墻螺栓受到拉力和剪力的共同作用，每根穿墻螺栓所受剪力Nv= 60/2二30kN，所受拉力Nt = 129.1/2= 64.6kN，M30穿墻螺栓參數及承載力設計值如下：螺紋處有效面積：A e =572.5mn2 螺紋小徑 d1=27mm受剪承載力設計值：N= nvd124 fV=1 X3.14 X2724-x 565N/mm 2=323 kN-bb受拉承載力設計值：Nt =Ae f b =572.5mm x945 N/mm 2=541 kN穿墻螺栓同時承受拉

25、力和剪力時的驗算：血）2 =歸2+止12 = 0 15 1 NvbNtb, 3235411穿墻螺栓滿足要求！十、穿墻螺栓孔處混凝土抗壓承載能力驗算當混凝土強度達到C10時即可提升架體，架體提升時，穿墻螺栓孔處 混凝土受到穿墻螺栓的擠壓作用，該處的混凝土的受壓承載能力應符合下式 要求，Nv 1.35 : b -t fcbd式中：Nv一個螺栓所承受的剪力，取 30000 NB b螺栓孔混凝土受荷計算系數，取 0.39B t混凝土局部承壓強度提高系數，取1.73fc 上升時混凝土齡期試塊軸心抗壓強度設計值，對于C10砼，取2fc = 5 N/mmb混凝土外墻厚度，取 b = 200mmd穿墻螺栓直徑

26、（有套管時為套管外徑，預埋套管外徑為40mm），所以取d = 40mm所以：1.35、：tfcbd =1.350.391.73520040 = 36433 .8N _Nv = 30000 N所以穿墻螺栓孔處混凝土抗壓承載能力滿足要求！十一、防墜擺針計算（一）、擺針銷軸強度計算防墜裝置是為了防止在升降過程中，提升機具發(fā)生故障而引發(fā)腳手架墜落事 故。即當提升機具發(fā)生故障失效時，升降過程中的恒載和施工荷載轉而由防墜擺 針來承擔，防墜擺針裝置采用擺件和 30圓鋼銷軸組裝而成。各荷載標準值取 值如下：恒載Gk=38.7kN施工荷載Qk =5.2kN 內力組合按附著式升降腳手架設計和使用管理規(guī)定要求，內力組合設計值算式為：N2（ gGkqQk）式中：丫 0結構重要性系數，丫 0=0.9丫 G、Y Q恒載、活載分項系數，丫 g=1.2, 丫 q=1.42 附加荷載不均勻系數，2=2.0Gk、Qk 恒載標準值、施工荷載標準值對