高層建筑全鋼附著式升降腳手架爬架工程計(jì)算書

高層建筑全鋼附著式升降腳手架爬架工程計(jì)算書一、計(jì)算依據(jù)1、《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ202-20102、《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50009-20123、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-20034、《建筑施工安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ59-2011二、荷載計(jì)算按架體最大跨度計(jì)算荷載，架體高度13.5米，跨度6米，寬度0.6米，架體防護(hù)面積81米2。2.1恒荷載Gk序號(hào)名稱規(guī)格重量（N）1導(dǎo)軌6.3#槽鋼背靠對(duì)接焊，φ25mm防墜擋桿及10mm鋼板組合22362內(nèi)立桿80*40*3方鋼7003外立桿80*40*3方鋼7004Z字撐60*30*3方鋼與6mm厚鋼板組合9605防滑鋼走道板60*30*3方鋼與3mmm鋼板組合40336防護(hù)安全網(wǎng)網(wǎng)框及鋼板網(wǎng)48797防護(hù)立桿80*40*3方鋼35008下吊點(diǎn)60*30*3方鋼與10mmm鋼板組合4219走道板對(duì)接連接件10mm鋼板5810立桿連接件5mm鋼板4111底部導(dǎo)軌腳手板連接件6mm鋼板及8mm鋼板3612上層導(dǎo)軌腳手板連接件6mm鋼板及8mm鋼板5413連接件墊管、螺栓、墊片等3000合計(jì)20618恒荷載Gk=20618N2.2活荷載Qk活荷載的計(jì)算應(yīng)根據(jù)施工具體情況，按使用、升降及墜落三種工況來(lái)確定控制荷載標(biāo)準(zhǔn)值。使用工況結(jié)構(gòu)施工3.0×2×6×0.7=25.2KN裝修施工2×3.0×6×0.7=25.2KN升降工況結(jié)構(gòu)和裝修施工2×0.5×6×0.7=4.2KN墜落工況結(jié)構(gòu)施工使用工況下墜落3.0×2×6×0.7=25.2KN升降工況下墜落0.5×2×6×0.7=4.2KN裝修施工使用工況下墜落2.0×3.0×6×0.7=25.2KN升降工況下墜落0.5×3×6×0.7=6.3KN活荷載Qk=25.2KN2.3風(fēng)荷載ωkωk=βz·μz·μs·ω0βz-風(fēng)振系數(shù)，一般取1；μz-風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用；μs-風(fēng)荷載體型系數(shù)；μs=1.3φ，φ-擋風(fēng)系數(shù)，為腳手架擋風(fēng)面積與迎風(fēng)面積之比；鍍鋅防火安全立網(wǎng)的擋風(fēng)系數(shù)φ=0.6；μs=0.78；ω0-基本風(fēng)壓值，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用；ωk=1×2.1×0.78×0.35=0.57KN/m2因此風(fēng)荷載F=0.57×13.5×6=46170N。三、荷載效應(yīng)組合值S依據(jù)規(guī)范?。汉愫奢d分項(xiàng)系數(shù)γG=1.2；活荷載分項(xiàng)系數(shù)γQ=1.4；使用工況荷載不均勻系數(shù)γ2=1.3，升降、墜落工況荷載不均勻系數(shù)γ2=2。使用工況：S=1.3×（γGSGK+γQSQK）=1.3×（1.2×25719+1.4×25200）=85.96KN升降工況：S=2×（γGSGK+γQSQK）=2×（1.2×25719+1.4×4200）=73.5KN墜落工況（使用工況）：S=2×（γGSGK+γQSQK）=2×（1.2×25719+1.4×25200）=132.3KN墜落工況（升降工況）：S=2×（γGSGK+γQSQK）=2×（1.2×25719+1.4×6300）=79.4KN四、導(dǎo)軌及其連接件強(qiáng)度計(jì)驗(yàn)算導(dǎo)軌承載計(jì)算：導(dǎo)軌采用6.3#槽鋼加φ25mm圓鋼對(duì)接焊制作成定型框架，主要承受垂向荷載，依據(jù)規(guī)范，導(dǎo)軌的承受力應(yīng)依據(jù)荷載效應(yīng)組合值最不利情況計(jì)算。4.1導(dǎo)軌承載計(jì)算：各槽鋼承受力P=F/2=85.96/2=42.98KN（導(dǎo)軌由兩根槽鋼組成）σ=P/A=42980/845.1=50.9N/mm2<[f]=215N/mm2。滿足使用要求。4.2防墜擋桿抗剪計(jì)算：防墜擋桿為φ25mm圓鋼，焊接在兩根槽鋼之間，主要承受剪力。使用工況防墜落時(shí)為最不利情況，P=132.2KN，τ=P/A=132200/（2×490.6）=134.7N/mm2>[fv]=170.19N/mm2。滿足使用要求。4.3防墜擋桿焊縫抗剪計(jì)算：防墜擋桿采用直角圓周焊，焊縫高度hf≥6mm，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中“直角角焊縫的強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算：在通過(guò)焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下，當(dāng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，σf=Nv/helw≤βfffw；當(dāng)力平行于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，τf=Nv/helw≤ffw，另由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E43型焊條的手工焊，Q235鋼的角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度：ffw=160N/mm2。實(shí)際在使用工況下，每個(gè)機(jī)位都設(shè)有三個(gè)限位卸荷支頂器起卸荷作用?？偤缚p長(zhǎng)度：L=2×3.14×25=157mm焊縫有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm按最不利情況計(jì)算，使用工況防墜落時(shí)為最不利情況，Nv=132.2KN。τf=Nv/helw=132200/（4.2×157）=200.5N/mm2＜ffw=160N/mm2*3=480N/mm2滿足使用要求。由計(jì)算可知，承載完全滿足要求。4.4導(dǎo)軌與架體連接螺栓抗剪驗(yàn)算：每個(gè)導(dǎo)軌通過(guò)10個(gè)M16螺栓與架體連接，螺栓抗剪截面積為201mm2，使用工況連接螺栓抗剪驗(yàn)算為：τ=S/（10×201）=85960/（10×201）=42.8N/mm2<[fv]=125N/mm2滿足使用要求。五、導(dǎo)向支座計(jì)驗(yàn)算導(dǎo)向支座主要在使用和升降防墜落工況下起保護(hù)作用，在架體正常升降工況下主要起導(dǎo)向的作用。架體承受的荷載作用在截面形心處，導(dǎo)向支座不僅承受垂直向下的荷載，還要承受附加彎矩。5.1支座槽鋼計(jì)驗(yàn)算使用工況防墜落時(shí)為最不利情況，垂直向下的荷載G=132.2KN，產(chǎn)生的附加彎矩M=132200×652=86194400N.mm。導(dǎo)向支座為兩根8#槽鋼通過(guò)連接板焊接為一體，則該組合體的極慣性矩I=2×[101+10.248×62]=939.9cm4；截面抗彎模量W=I/y=939.9/4=235cm3。槽鋼抗彎強(qiáng)度σ=M/W=86194400/235000=366.8N/mm2。實(shí)際在使用工況下，共有三道支座同時(shí)作用，[fv]=215N/mm2*3=645N/mm2σ=366.8N/mm2＜[fv]=645N/mm2滿足使用要求。已知槽鋼的回轉(zhuǎn)半徑i=24.5mm，則槽鋼的長(zhǎng)細(xì)比λ=l/i=430.5/24.5=18,查表得：=0.952132200/（0.952×845.1）=158.8N/mm2<[f]=645N/mm2。滿足使用要求。由計(jì)算結(jié)果知，完全滿足使用要求。5.2導(dǎo)向支座焊縫強(qiáng)度計(jì)驗(yàn)算導(dǎo)向支座采用直角焊，焊縫高度hf≥6mm，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中“直角角焊縫的強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算：在通過(guò)焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下，當(dāng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，σf=Nv/helw≤βfffw；當(dāng)力平行于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，τf=Nv/helw≤ffw，另由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E43型焊條的手工焊，Q235鋼的角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度：ffw=160N/mm2?？偤缚p長(zhǎng)度：L=2×326=652mm焊縫有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm按最不利情況計(jì)算，使用工況防墜落時(shí)為最不利情況，Nv=132.2KN。τf=Nv/helw=132200/（4.2×652）=48.3N/mm2<ffw=160N/mm2滿足使用要求。提升裝置計(jì)驗(yàn)算6.1提升支座焊縫計(jì)驗(yàn)算提升支座采用直角焊，焊縫高度hf≥6mm，由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中“直角角焊縫的強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算：在通過(guò)焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下，當(dāng)力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，σf=Nv/helw≤βfffw；當(dāng)力平行于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，τf=Nv/helw≤ffw，另由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊和E43型焊條的手工焊，Q235鋼的角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度：ffw=160N/mm2?？偤缚p長(zhǎng)度：L=2×370×2=1480mm焊縫有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm架體提升時(shí)，荷載組合效應(yīng)值S=73.5KN。τf=Nv/helw=73500/4.2×1480=11.82N/mm2<ffw=160N/mm2滿足使用要求。6.2下吊掛件焊縫計(jì)驗(yàn)算下吊掛件采用直角焊，總焊縫長(zhǎng)度：L=123×2=246mm焊縫有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm架體提升時(shí)，荷載組合效應(yīng)值S=73.5KN。τf=Nv/helw=73500/4.2×246=71.14N/mm2<ffw=160N/mm2滿足使用要求。七、穿墻螺栓計(jì)驗(yàn)算7.1導(dǎo)向防傾支座計(jì)驗(yàn)算導(dǎo)向支座穿墻螺栓采用M30螺栓，他們?cè)谑褂脮r(shí)都承受剪力和軸向拉力。依據(jù)建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ202-2010，穿墻螺栓強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算：；-螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，一般采用Q235，?。?螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，一般采用Q235，??；M30螺栓經(jīng)計(jì)算：,；按最不利情況計(jì)算，使用工況防墜落時(shí)為最不利情況，F(xiàn)使=132200N。R=132200×0.652/2.9=29722N（以層高2.9米為例計(jì)算）。F=132200N。對(duì)于M30螺栓剪力：Nv=98900N，拉力：Nt=120100N實(shí)際在使用工況下，共有三道支座同時(shí)作用。則，滿足使用要求。7.2提升支座計(jì)驗(yàn)算提升支座采用M30螺栓，數(shù)量為上下各一個(gè)，螺栓在使用時(shí)承受剪力和軸向拉力。架體在升降工況時(shí)，荷載效應(yīng)組合值S=73.5N。Nv=73500N；Nt=73500×0.2/2.9=5069NM30螺栓經(jīng)計(jì)算：,；則，最不利螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算：；則滿足使用要求。八、架體穩(wěn)定性計(jì)驗(yàn)算8.1三支座工況下計(jì)驗(yàn)算在正常使用狀態(tài)下，主框架承受的垂向荷載作用在架體截面形心處,三道防傾導(dǎo)向支座作用受力分析簡(jiǎn)圖如圖所示。在使用工況且考慮風(fēng)荷載作用下，架體內(nèi)外立桿（80×40×3矩形管）不僅要承受恒荷載和活荷載，還要承受風(fēng)荷載產(chǎn)生的剪力和彎矩影響。由受力分析圖可知，在使用工況下，架體上的荷載為85.96KN，風(fēng)荷載產(chǎn)生的最大剪力值為9.62KN，風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩最大值為23.81KN.m。架體的垂向荷載由內(nèi)、外兩根立桿承受，則單根立桿承受的荷載為F=85.96/2=42.98KN。立桿采用80×40×3的矩形管，最大長(zhǎng)度=6m，慣性矩IX=52.246cm4，IY=17.552cm4，截面模量WX=13.061cm3，WY=8.776cm4，截面積A=6.608cm2。則cm，查表得：立桿抗剪強(qiáng)度τ=F/A=9620/660.8=14.5N/mm2<[fv]=125N/mm2。滿足使用要求。立桿穩(wěn)定性N/mm2<[f]=215N/mm2。滿足使用要求。8.2兩支座工況下計(jì)驗(yàn)算架體在提升完畢后，由于要將墻體上最下端的導(dǎo)向支座拆下來(lái)向上轉(zhuǎn)移使其成為最上端的導(dǎo)向支座，在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，架體實(shí)際上只有兩個(gè)導(dǎo)向支座在起作用，因此需對(duì)該情況進(jìn)行計(jì)驗(yàn)算。架體在提升過(guò)程中，主要承受恒荷載和較大的風(fēng)荷載，還有部分活荷載，這里以使用工況下架體承受的全部荷載來(lái)計(jì)算。由受力分析圖可知，在使用工況下，架體上的荷載為85.96KN，風(fēng)荷載產(chǎn)生的最大剪力值為17.31KN，風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩最大值為58.43KN.m。立桿抗剪強(qiáng)度τ=F/A=17310/660.8=26.2N/mm2<[fv]=125N/mm2。滿足使用要求。立桿穩(wěn)定性N/mm2<[f]=215N/mm2。滿足使用要求。8.3輔助立桿計(jì)驗(yàn)算升降工況下，架體的提升力F=73.5KN，下吊點(diǎn)擔(dān)在輔助立桿和內(nèi)立桿上，則輔助立桿承受的荷載F=73.5/2=36.75KN。輔助立桿采用的也是80×40×3矩形管，長(zhǎng)度為6m，由前面的計(jì)算可知，輔助立桿的穩(wěn)定性36750/0.889×660.8=62.59N/mm2<[f]=215N/mm2。滿足使用要求。九、防滑鋼走道板計(jì)驗(yàn)算防滑鋼走道板由兩根60×30×3的矩形管構(gòu)成，外側(cè)防護(hù)鋼板網(wǎng)及網(wǎng)框架，計(jì)算時(shí)簡(jiǎn)化為矩形管承受最大線荷載。防滑鋼走道板共有2米、3米和4米三種規(guī)格，寬度均為0.6米，計(jì)算4米時(shí)的最不利情況。4米走道板自重70.9Kg，即P1=709N。走道板上活荷載為2000N/mm2，則走道板上的線荷載q=709/0.6+2000×0.6=2382N/m。走道板強(qiáng)度計(jì)算：，N/mm2<[f]=215N/mm2。滿足使用要求。撓度計(jì)驗(yàn)算：依據(jù)建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ202-2010，撓度應(yīng)按下列公式驗(yàn)算：，其中，E=206000N/mm（Q235A鋼彈性模量）IX=20.496cm4（60×30×3矩形管的截面慣性矩）滿足使用要求。十、Z字撐計(jì)驗(yàn)算11.1Z字撐采用60×30×3的矩形管，其中斜桿承受較大的壓應(yīng)力。使用工況下，G總=85.96KN,斜桿的壓力F=128.5KN，已知60×30×3方鋼回轉(zhuǎn)半徑i=20.64mm，截面積A=4.808cm2則槽鋼的長(zhǎng)細(xì)比λ=l/i=645/20.64=31.25,查表得：=0.915128500/0.915×480.8=292.6N/mm2。由計(jì)算結(jié)果知，單個(gè)Z字撐難以滿足使用要求，實(shí)際在使用工況下，共有8個(gè)Z字撐共同作用，因此合理布置好Z字撐位置可滿足使用要求。11.2Z字撐焊縫計(jì)驗(yàn)算Z字撐橫桿采用直角焊，總焊縫長(zhǎng)度：L=80×2=160mm焊縫有效高度：he=0.7hf=0.7×6=4.2mm架體在使用工況下，荷載組合效應(yīng)值S=85.96KN。τf=Nv/helw=85960/4.2×2×160=64N/mm2<ffw=160N/mm2滿足使用要求。十一、抗傾翻計(jì)驗(yàn)算JGJ202-2010《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》規(guī)定“在升降和使用工況下，確保每一架體豎向主框架能夠單獨(dú)承受該跨全部設(shè)計(jì)荷載和傾覆作用的附著支撐構(gòu)造均不得少于兩套?！鼻懊嬗?jì)算的全鋼智能整體升降防護(hù)平臺(tái)，架體附墻結(jié)構(gòu)，無(wú)論在使用工況或升降工況情況下，與建筑結(jié)構(gòu)連接都有三點(diǎn)或三點(diǎn)以上，而在連接附墻件中的穿墻螺栓、承力梁側(cè)板、附墻背板、吊掛件及吊掛件螺栓等，均已進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，從以上的計(jì)算可知，完全能滿足要求，故架體不會(huì)產(chǎn)生傾翻。架體提升時(shí)，由于提升吊點(diǎn)與架體重心不重合（不重合距離約為0.22m），會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向外傾翻的彎矩，該彎矩為：M1＝79000×0.22＝17380N.m單個(gè)M30螺栓抗拉承載力P＝136600N兩個(gè)固定導(dǎo)向座距離為一層樓高，取H＝2.9m可計(jì)算架體附著連接的穿墻螺栓單獨(dú)一處防止向外傾翻的彎矩為：M2＝PH＝136600×2.9＝396140N.m從上述計(jì)算知，架體附著連接的穿墻螺栓單獨(dú)一處防止向外傾翻的彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于架體提升時(shí)向外傾翻所產(chǎn)生的彎矩，所以架體完全不會(huì)向外傾翻，支承框架、主框架等構(gòu)配件也不會(huì)產(chǎn)生變形，提升時(shí)安全可靠。十二、穿墻螺栓孔處混凝土承載力驗(yàn)算穿墻螺栓孔處混凝土其承載力應(yīng)按下式驗(yàn)算：-螺栓孔混凝土受荷計(jì)算系數(shù)，??；-混凝土局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù)，??；-上升時(shí)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，?。–25混凝土）；b-混凝土外墻厚度，取b=200mm；d-穿墻螺栓直徑；經(jīng)計(jì)算，架體提升時(shí)，提升支座穿墻螺栓孔處混凝土承受的荷載Nv=60KN，d=30mm，Nv=60KN<。滿足使用要求。導(dǎo)向支座在架體使用工況防墜落時(shí)最不利，此時(shí)穿墻螺栓孔處混凝土承受的荷載Nv=65KN，d=38mm，，Nv=65KN<。滿足使用要求。十三、懸挑梁處受力計(jì)算取最大跨度6m計(jì)算，計(jì)算過(guò)程如下：G1=0.2×0.48×25×0.8=1.92KNG2=0.2×0.60×25×6=18KNG3=1.6×6×0.12×25=28.8KNF=112.43KNV總=G1+G2+G3+F=161.15KNV==161.16/3=53.7KNM總=18×1.5+1.92×0.8+28.8×1.5+112.43×1.6=251.626KN·mM==251.626/3=83.875KN·mVu=0.7ftbh0+fyvh0+0.8fyvAsbsinα=0.7×1.43×480×200+360××480=145KN>V，滿足要求。=1×14.3×200×4802×0.518×（1-0.5×0.518）+360×509×480×（1-0.5×0.518）=318.10KN·m>M，滿足要求。邊梁受剪計(jì)算：Vu=0.7ftbh0+fyvh0+0.8fyvAsbsinα=0.7×1.43×600×200+360××600=229KN>V，滿足要求。十四.附墻支座加長(zhǎng)斜拉桿手里計(jì)算。本工程在加長(zhǎng)導(dǎo)座和提升支座處采用鋼拉桿卸荷加固處理。鋼拉桿的受力計(jì)算鋼拉桿的實(shí)際受力根據(jù)吊