2013爬架計算書改

1、爬 架 計 算 書二一三年四月推薦精選前 言本計算書將反映爬架系統(tǒng)關(guān)鍵部件的受力狀況、強度及穩(wěn)定性等計算內(nèi)容。主要計算根據(jù)是建設(shè)部建筑施工附著式升降腳手架管理暫行規(guī)定和JGJ2022010建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范。計算單元的選取原則是符合JGJ2022010建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定。桁架導(dǎo)軌式爬架設(shè)計支承跨度7.0m,選擇計算單元的跨度為6.9m。桁架導(dǎo)軌式爬架設(shè)計架體全高與支承跨度乘積一般小于110m2。設(shè)計架體高度14.4m，架體高度與支承跨度乘積：14.4m6.9m=99.36 110。架體內(nèi)外排立桿中心距為0.75米，步高為1.8米。綜上所述, 本設(shè)計計算書選取一支

2、承跨度6.9m的一榀腳手架作為計算單元。推薦精選爬 架 計 算 書一、相關(guān)術(shù)語1、 豎向主框架：由橫梁、斜桿、立桿構(gòu)成的空間桁架結(jié)構(gòu)體系，用于構(gòu)造爬架架體，垂直于建筑物外立面，并與附著支承結(jié)構(gòu)相連，主要承受和傳遞豎向和水平荷載的豎向框架。2、 水平支承桁架：用于構(gòu)造爬架架體，主要承受架體豎向荷載，并將豎向載荷傳遞至豎向主框架和附著支承結(jié)構(gòu)的水平結(jié)構(gòu)。3、 附著支承結(jié)構(gòu)：直接與工程結(jié)構(gòu)相連，承受并傳遞腳手架荷載的支承結(jié)構(gòu)。4、 支承跨度：兩相鄰豎向主框架中心軸線之間的距離。5、 腳手架高度：架體最底層桿件軸線至架體最上層橫桿（護欄）軸線間的距離。6、 防墜裝置：架體在升降和使用過程中發(fā)生意外墜落

3、的制動裝置。7、 防傾覆裝置：防止架體在升降和使用過程中發(fā)生傾覆的裝置。二、荷載規(guī)定和計算系數(shù)1.荷載規(guī)定恒載：包括搭設(shè)架體的鋼管和扣件、豎向主框架、水平支承桁架、作業(yè)層腳手板、安全網(wǎng)、提升機構(gòu)以及固定于架體上的設(shè)備等傳給附著支承點的全部材料、構(gòu)配件、器具的自重?；詈奢d（施工荷載）：架體在工作狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)施工時，按兩層荷載（每層3kN/2）計算；裝修施工時，按三層荷載（每層2kN/2）計算；架體在升降狀態(tài)下，施工活荷載按每層0.5kN/2計算。風(fēng)荷載：風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值按照規(guī)范計算確定。擋風(fēng)面積按擋風(fēng)材料、桿件的實際擋風(fēng)面積計算。2.計算系數(shù)（1） 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)o 取0.9（2） 恒載分項系數(shù)G 取

4、1.2；活荷載分項系數(shù)Q 取1.4（3） 附加荷載不均勻系數(shù)1取1.3,2取2.0（8） 豎向主框架和水平支承桁架 壓桿 150 拉桿 300（5） 單一系數(shù)法復(fù)核時，其安全系數(shù)K值推薦精選 對于強度設(shè)計時： K1.5 對于穩(wěn)定性設(shè)計時： K2.0（6）鋼絲繩安全系數(shù) 升降系統(tǒng)用 S=6.0斜拉卸荷用 S=6.0三、計算方法本計算書中架體結(jié)構(gòu)和附著支承結(jié)構(gòu)按照“概率極限狀態(tài)法”進行計算。承載力設(shè)計表達式為：0SR式中：0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取0.9S荷載效應(yīng)R結(jié)構(gòu)抗力按照“概率極限狀態(tài)法”進行設(shè)計時，按承載力極限狀態(tài)設(shè)計的計算荷載取荷載的設(shè)計值；按使用極限狀態(tài)設(shè)計的計算荷載取荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。升降動力

5、設(shè)備、吊具、索具按“容許應(yīng)力設(shè)計法”進行設(shè)計計算，取強度容許值，計算表達式為：式中：設(shè)計應(yīng)力 容許應(yīng)力 計算荷載的傳遞過程架體荷載水平支承桁架豎向主框架附著支承結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)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筑結(jié)構(gòu)。四、爬架結(jié)構(gòu)分類及特點 爬架結(jié)構(gòu)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(gòu)：包括：附著支承結(jié)構(gòu)（預(yù)埋件、穿墻螺栓、墊板、銷軸等）、底座（包含防墜裝置）、防傾及導(dǎo)向裝置（附墻導(dǎo)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

6、座）。4. 自身提升設(shè)備：電動葫蘆、電控柜、電纜線。推薦精選五、荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算(一)、恒荷載恒載即腳手架結(jié)構(gòu)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(wǎng)、腳手板(擋腳板)、電閘箱、控制箱、豎向主框架、水平支承桁架、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50mm厚的木板，架體內(nèi)排立桿離墻450mm，腳手板鋪設(shè)時離墻200mm，則腳手板寬度為:750 + 450 - 200 = 1000mm。腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.35kN/2。單層腳手板自重：6.91.00.35kN/2= 2.42 kN三層腳手板自重：2.42kN3層 = 7.26 kN五層腳手板

7、自重：2.42kN5層 = 12.1 kN、擋腳板自重計算在腳手板鋪設(shè)層架體的外排搭設(shè)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：6.90.14kN/= 0.97 kN三層自重：0.97 kN3層 = 2.91 kN五層自重：0.97 kN5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(dǎo)軌(單重159.1kg)，4根立桿(每根長度14.4m)，即為：(84.5743.614.674.9514159.1)1

8、010-3414.40.03846.8 kN、安全網(wǎng)自重計算外排架外側(cè)面、腳手板下面均鋪設(shè)密目式安全網(wǎng)，重量系數(shù)為0.005kN/2。(14.46.91.06.93層)0.005 kN/20.6 kN、水平支承桁架自重計算水平支承桁架如下圖所示： 推薦精選水平支承桁架自重計算如下表：序號名稱數(shù)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M204080條0.00150.127螺母M2080個0.000680.0544合計總重

9、（kN）4.09、安裝于架體上的爬升機構(gòu)和卸荷機構(gòu)的自重計算包括電動葫蘆，卸荷座3個，電閘箱和電控箱，即：0.8510.5631010-30.51.67 kN、腳手架架體自重計算導(dǎo)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(tǒng)計架體自重荷載。架體鋼管規(guī)格采用483.5，重量系數(shù)為0.0384 kN/m，直角扣件0.0132kN/個，旋轉(zhuǎn)扣件0.0146kN/個，對接扣件0.0184kN/個。大橫桿726.90.03843.7 kN護身桿86.90.03842.1 kN立桿 23(14.4-1.8)0.03842.9 kN小橫桿（包括腳手板鋪設(shè)層小橫桿加密） (7333)1

10、.00.03841.15 kN剪刀撐 12根6m/根0.03842.76 kN扣件推薦精選每根立桿對接扣件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(zhuǎn)扣件7個。直角扣件：（225212）0.01322.0kN旋轉(zhuǎn)扣件： 270.01460.2kN對接扣件：（62221）0.01840.63kN所以腳手架結(jié)構(gòu)自重為：3.72.12.91.152.762.8315.4 kN以上各項合計為恒荷載(結(jié)構(gòu)施工時實際只鋪設(shè)3層腳手板):GK7.262.916.80.64.091.6715.438.7kN(二)、活荷載 施工荷載1.使用工況下，結(jié)構(gòu)施工時，按2層

11、作業(yè)層3kN2計算，裝修施工時，按3層作業(yè)層2kN2計算。 QK6.9m0.75m6kN/2= 31.1 kN2. 升降工況下，施工活荷載:按照作業(yè)層0.5kN2計算結(jié)構(gòu)施工時：QK6.9m0.75m2層0.5kN/2= 5.2 kN裝修施工時：QK6.9m0.75m3層0.5kN/2= 7.8 kN 風(fēng)荷載計算按下式計算:Wk =zszWo式中:z風(fēng)壓高度變化系數(shù)。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），查建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范可得z=2.61。 wo基本風(fēng)壓。應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范附錄中n10年的規(guī)定采用。取wo=0

12、.4kN/2。 s風(fēng)荷載體型系數(shù)：按照編制建筑施工腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一規(guī)定中，背靠建筑物的情況為“敞開框架和開洞墻”，故取s=1.3，其中為擋風(fēng)系數(shù)。 按照規(guī)范取=0.8，s=1.3=1.04。 z風(fēng)振系數(shù)，取1.0。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:推薦精選 WkzszWo 1.01.042.610.4 1.09 kN/m2六、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(fēng)荷載，且均比升降工況下相應(yīng)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(shè)計值為： 式中：0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，

13、0=0.9G 、Q恒載、活載分項系數(shù)，G=1.2,Q=1.41附加荷載不均勻系數(shù)，在使用工況下取1=1.3GK、QK恒載標(biāo)準(zhǔn)值、施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值所以有P設(shè)=1.30.9(1.238.71.431.1)/252.6 kN 主框架所承受豎向荷載設(shè)計值由內(nèi)外側(cè)立柱各承擔(dān)1/2，即每根立桿承受的豎向荷載值為：P設(shè)/2=26.3 kN。(二)、主框架在風(fēng)荷載作用下的計算：主框架內(nèi)側(cè)節(jié)點均通過橫梁用螺栓連接在導(dǎo)軌上，兩片主框架共同承擔(dān)一跨腳手架間的風(fēng)荷載，即每片主框架承擔(dān)豎向線風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）為：q風(fēng)=1.09kN/m26.9m/23.76 kN/m 。將線風(fēng)荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）簡化為作用在主框架外側(cè)節(jié)點上的水平

14、集中荷載。即：3.76 kN/m1.8m6.77 kN 由上可得主框架在豎向荷載和風(fēng)荷載作用下的受力簡圖為：推薦精選通過SAP2000結(jié)構(gòu)分析軟件計算可得各桿件的軸力，如下圖所示：推薦精選由上圖可見，在豎向荷載和風(fēng)荷載共同作用下，主框架立桿MN、AB所受壓力為最大，即NMNNAB44kN，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483.0鋼管進行驗算。立桿穩(wěn)定性驗算：立桿MN所受的壓力為：NMN44kN推薦精選483.0鋼管截面特性如下：A=423.9mm2 ix=15.95mm 。 桿M

15、N的長細比：查表的穩(wěn)定系數(shù)=0.844，所以有： 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(nèi)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： 進行受力分析可知，水平支承桁架上部結(jié)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(nèi)外兩片桁架共同承受，共10個節(jié)點分擔(dān)。 （一）、荷載計算： 恒載：GK7.262.916.80.61.6715.434.64 kN 施工活荷載載

16、：QK31.1 kN推薦精選 荷載組合：式中：0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，0=0.9G 、Q恒載、活載分項系數(shù)，G=1.2,Q=1.41附加荷載不均勻系數(shù)，在使用工況下取1=1.3GK、QK恒載標(biāo)準(zhǔn)值、施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值所以P99.6/109.96 kN利用P值可算得底部桁架各桿件的軸力圖為： （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NINNHG18.6 kN取其中一根桿為驗算對象。上弦桿采用的是6.3#角鋼，長1800mm其截面特性如下：A=845.1mm2ix=24.5mm長細比計算： ，查表得穩(wěn)定系數(shù)0.81

17、8桿身穩(wěn)定計算：推薦精選滿足要求！2、 斜桿由圖可知，斜桿GE所受的壓力值為最大，即NGE-20.2 kN，取斜桿GE作為驗算對象。斜桿采用的是6.3#角鋼，長2550mm，其截面特性如下：A=845.1mm2ix=24.5mm長細比計算： ，查表得穩(wěn)定系數(shù)0.607桿身穩(wěn)定計算：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483.5鋼管,長1800mm，其截面特性如下：A=489mm2 ix=15.78mm長細比計算： ，查表得穩(wěn)定系數(shù)0.534桿身穩(wěn)定計算：滿足要求！八、提升座計算推薦精選架體通過掛在提升座吊環(huán)上的電動葫

18、蘆鏈條的收縮來進行升降運動，當(dāng)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，Wx49cm3,長l=750mm，兩端固結(jié)，現(xiàn)取其中一根橫梁作為驗算對象，計算簡圖如下：內(nèi)力組合：N式中：0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，0=0.9G 、Q恒載、活載分項系數(shù)，G=1.2,Q=1.42附加荷載不均勻系數(shù)，在升降工況下取2=2.0GK、QK恒載標(biāo)準(zhǔn)值、施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值所以有： N2.00.9(1.238.71.45.2) 96.7 kNFN/296.7/248.35 kN通過計算可得彎矩圖為：推薦精選由上圖知，最大彎矩值為：M

19、max抗彎強度按下式驗算：即滿足要求！(二)、吊環(huán)焊縫強度計算吊環(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：=所以吊環(huán)的焊縫強度滿足要求！九、附墻系統(tǒng)計算附墻系統(tǒng)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(yīng)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(shè)計荷載值應(yīng)乘以沖擊系數(shù)3=2.0。導(dǎo)向座示意圖如下：推薦精選 附墻導(dǎo)向座架體在使用工況下，實際安裝4個附墻導(dǎo)向座上，通過2根可調(diào)拉桿連成一體，使附墻導(dǎo)向座整體受力；考慮施工現(xiàn)場不確定因素，為了使計算偏于安全，按3個導(dǎo)向座同時受力考慮；此時附墻

20、導(dǎo)向座同時受施工荷載和風(fēng)荷載的作用，取其中一個導(dǎo)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式中：G 、Q恒載、活載分項系數(shù)，G=1.2,Q=1.43沖擊系數(shù)，3=2.0GK、QK恒載標(biāo)準(zhǔn)值、施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值。 所以F使用2.0(1.238.71.431.1)/3 60 kN2、F風(fēng)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(fēng)荷載計算，根據(jù)實際受力分析可知，最上部的附墻支座所受風(fēng)荷載最大，如下圖所示：推薦精選 所以有： F風(fēng)1.09 kN/26.9m6m45.1 kN通過計算可求得附墻導(dǎo)向座的軸力圖、彎矩圖、節(jié)點圖：推薦精選3、強度校核、導(dǎo)向座橫梁強度驗算 導(dǎo)

21、向座橫梁采用的是雙10#槽鋼背靠背焊接而成，對于10#槽鋼，A12.55 cm2，Wx39.7 cm3，由上圖可知，導(dǎo)向座橫梁同時受到彎矩Mmax6000kNmm和軸向拉力N=95.8kN的作用，為拉彎桿件，按下式驗算其強度：即:所以導(dǎo)向座橫梁強度滿足要求！、導(dǎo)向座斜支撐梁強度驗算推薦精選 導(dǎo)向座斜支撐梁采用的是雙6.3#槽鋼背靠背焊接而成，長度l350mm。 6.3#槽鋼截面特性：A8.451 cm2，Wx16.1 cm3，ix2.45cm，由上圖可知，導(dǎo)向座斜支撐梁同時受到彎矩Mmax4351.1kNmm和軸向壓力N67.2kN的作用，為壓彎桿件，按下式驗算其強度：即:所以導(dǎo)向座斜支撐梁強

22、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，螺栓采用28MnSiB材質(zhì)制成，抗拉設(shè)計強度為f=945N/2 ，抗剪設(shè)計強度為f=565N/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Nv60/230kN，所受拉力Nt129.1/264.6kN，M30穿墻螺栓參數(shù)及承載力設(shè)計值如下：螺紋處有效面積：A=572.5mm 螺紋小徑d1=27mm受剪承載力設(shè)計值：N= n f=1565N/mm=323 kN受拉承載力設(shè)計值：N =Ae f=572.5mm945 N2=541 kN穿墻螺栓同時承受拉力和剪力時的驗算：穿墻螺栓滿足要求！十、穿墻螺栓孔處混

23、凝土抗壓承載能力驗算當(dāng)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(yīng)符合下式要求，推薦精選式中：NV一個螺栓所承受的剪力，取30000 N b螺栓孔混凝土受荷計算系數(shù)，取0.39t混凝土局部承壓強度提高系數(shù)，取1.73fc上升時混凝土齡期試塊軸心抗壓強度設(shè)計值，對于C10砼，取fc5 N/mm2b混凝土外墻厚度，取b200mmd穿墻螺栓直徑(有套管時為套管外徑，預(yù)埋套管外徑為40mm)，所以取d40mm所以： 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

24、程中，提升機具發(fā)生故障而引發(fā)腳手架墜落事故。即當(dāng)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(zhuǎn)而由防墜擺針來承擔(dān), 防墜擺針裝置采用擺件和30圓鋼銷軸組裝而成。各荷載標(biāo)準(zhǔn)值取值如下：恒載G=38.7kN施工荷載Q=5.2kN內(nèi)力組合按附著式升降腳手架設(shè)計和使用管理規(guī)定要求，內(nèi)力組合設(shè)計值算式為：式中：0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，0=0.9G、Q恒載、活載分項系數(shù)，G=1.2,Q=1.4推薦精選附加荷載不均勻系數(shù)，=2.0G、Q恒載標(biāo)準(zhǔn)值、施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值對防墜擺針產(chǎn)生的壓力。N0.92.0(1.238.7kN1.45.2kN)99.6kN強度計算對于30圓鋼，截面面積A706.5mm2= =136.7 N/mm f=205N/mm滿足要求！十二、卸荷座銷軸抗剪計算 架體處