附著式升降腳手架計算書

附著式升降腳手架計算書湖南創(chuàng)豐建工科技有限公司

目錄第一章 計算依據(jù) 4第二章 結構形式及計算參數(shù) 42.1 附著導軌升降腳手架的結構形式 42.2 附著式升降腳手架的計算參數(shù) 52.3 升降工況下的計算 52.3.1 有限元的模型建立 52.3.2 正風壓作用下的有限元結果分析 122.3.3 負風壓作用下的有限元結果分析 212.4 使用工況下的計算 281.1.1 有限元的模型建立 282.4.1 正風壓作用下的有限元結果分析 342.4.2 負風壓作用下的有限元結果分析 432.5 螺栓及螺栓孔處混凝土承壓強度驗算 512.5.1 升降工況驗算 512.5.2 使用工況驗算 522.6 卸料平臺計算 592.6.1 計算依據(jù) 592.6.2 構造參數(shù) 592.6.3 荷載參數(shù) 592.6.4 設計簡圖 602.6.5 次梁驗算 602.6.6 主梁驗算 622.6.7 鋼絲繩驗算 652.6.8 焊縫驗算 672.7 托架搭設 672.7.1 計算依據(jù) 672.7.2 腳手架參數(shù) 672.7.3 荷載設計 682.7.4 縱向水平桿驗算 702.7.5 橫向水平桿驗算 712.7.6 扣件抗滑承載力驗算 722.7.7 立桿靜荷載計算 722.7.8 立桿穩(wěn)定性驗算 732.7.9 連墻件承載力驗算 742.7.10 立桿地基承載力驗算 75

計算依據(jù)（1）《建筑施工工具式腳手架安全技術規(guī)范》（JGJ202-2010）（2）《鋼結構設計標準》（GB50017-2017）（3）《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）（4）《優(yōu)質碳素結構鋼》（GB/T699-2015）（5）《結構用冷彎空心型鋼》（GB/T6728-2017）結構形式及計算參數(shù)附著導軌升降腳手架的結構形式附著導軌升降腳手架的結構形式如圖所示：圖STYLEREF2\s2.1SEQ圖\*ARABIC\s21附著導軌升降腳手架正立面圖注：具體結構形式依據(jù)湖南創(chuàng)豐建工科技有限公司提供的圖紙。附著式升降腳手架的計算參數(shù)附著導軌升降腳手架各構件所選用的材料及規(guī)格如下表所示：表STYLEREF2\s2.2SEQ表\*ARABIC\s21附著導軌升降腳手架各構件所選用的材料及規(guī)格表序號架體構件規(guī)格材質1主框架外立桿矩管70*50*3.0Q2352主框架內立桿方管50*50*3.0Q2353導軌方管40*40*3.5Q2354架體構架外立桿方管50*50*3.0Q2355架體構架內立桿方管50*50*3.0Q2356架體構架K字撐槽鋼50*50*3.0Q2357腳手板橫桿角鋼50*50*4.0Q2358腳手板水平橫桿方管50*30*2.5Q2359腳手板花紋鋼板花紋鋼板550*1.8Q23510水平支承桁架斜腹桿鋼管48*3.5Q23511網(wǎng)板框架桿件方管20*20*1.8Q23512上吊點框架桿件方管50*50*3.0Q35513下吊點框架桿件方管50*50*3.0Q35514吊點銷軸直徑30Q355升降工況下的計算有限元的模型建立1.單元選擇與連接方式根據(jù)CF-18型20.45米附著式升降腳手架實體，采用Midas/Gen2019有限元軟件建立3機位2跨有限元模型，最大跨度4.6m。主框架內、外立桿、主框架橫撐、斜撐、導軌、導軌橫桿、斜桿、導軌防墜檔桿、架體構架內、外立桿、架體構架橫撐、斜撐、架體構架K字撐、腳手板橫桿、腳手板加強橫桿、腳手板水平橫桿、上、下吊點框架桿件均用梁單元模擬，腳手板花紋鋼板與網(wǎng)板網(wǎng)片采用板單元進行模擬，水平支承桁架斜腹桿采用桁架單元進行模擬。主框架內立桿、主框架橫撐、斜撐、導軌、導軌橫桿、斜桿、導軌防墜檔桿之間的連接方式用剛性連接（111111）進行模擬，主框架橫撐和腳手板橫桿之間的連接方式用鉸接連接（111000）進行模擬，上、下吊點框架桿件和主框架內立桿之間的連接方式用鉸接連接（111000）進行模擬，其他未說明連接方式均通過共同節(jié)點連接。整體模型如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s21正視圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s22側視圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s23俯視圖2.支座設置根據(jù)CF-18型20.45米附著式升降腳手架實體，架體在每個主框架沿豎向高度分別在4.55m、9.11m和13.79m設置三排附墻支座。三排附墻支座設置約束x、y方向線位移（110000），將下吊點銷軸處約束z方向線位移（001000），支座設置如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s24支座設置圖3.荷載的計算升降荷載包括整個結構的自重組成的恒載，施工活荷載和風荷載。風荷載換算成梁單元荷載作用于爬架各框架立桿上。施工活荷載以面荷載的形式作用于腳手板上，桿件自重由軟件自動計入，電動葫蘆重量換算成節(jié)點荷載作用于上吊點銷軸節(jié)點上。（1）電動葫蘆恒荷載每個主框架內的上吊架處都有一個電動葫蘆，重量為1000N/個，電動葫蘆荷載直接作用于上吊點銷軸節(jié)點處。加載情況如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s25電動葫蘆荷載施加圖（2）施工活荷載按結構升降工況進行計算，同時作業(yè)層數(shù)為2層，將施工活荷載作用于頂部兩層（第九層、第十層），每層活荷載標準值為，以面荷載的形式施加，如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s26施工活荷載施加圖（3）吊繩荷載由于吊繩只受豎向的拉應力，既下吊點銷軸處的z方向支座反力，提取z方向的支座反力值見下表；正風墜落時下吊點銷軸與負風墜落時下吊點銷軸支座反力如下所示：表STYLEREF2\s2.3SEQ表\*ARABIC\s21下吊點銷軸z方向支座反力對應節(jié)點表（單位：N）項F1F2F3正風墜落時下吊點銷軸支座反力Fz23552.625456.923321.0負風墜落時下吊點銷軸支座反力Fz47245.949874.746584.6圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s27正風墜落時z方向支座反力圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s28負風墜落時z方向支座反力（4）風荷載根據(jù)JGJ202-2010《建筑施工項式腳手架安全技術規(guī)范》，風荷載標準值（Wk）應按下式計算：風荷載標準值計算公式：—風壓高度變化系數(shù)，按現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》（GB5009-2012）的規(guī)定采用，C類地區(qū)，高250m的高層建筑上施工考慮時，取=2.24；—腳手架風荷載體型系數(shù)，，其中為擋風系數(shù)，應為腳手架擋風面積與迎風面積之比。按單板2.0m×1.0m的網(wǎng)板計算，沖孔如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s29擋風系數(shù)計算簡圖（單位：mm）迎風面積S1=1.0×1.95=1.95m2=1950000mm2，每塊沖孔橫向31×5=155個，豎向16×5=80個，孔的個數(shù)為n=155×80=19375個，每個孔S2=πR2=3.14×32=28.26mm2，擋風面積S3=S1-nS2=1950000-28.26×19375=1402462.5mm2。=1.2S3/S1=1.2x1402462.5/1950000=1.2×0.72=0.86按規(guī)定取1.3為擋風系數(shù)，則=×1.3=0.86×1.3=1.12—風振系數(shù)，按現(xiàn)行中國行業(yè)標準《建筑施工工具式腳手架安全技術規(guī)范》JGJ202-2010，一般可取1?！撅L壓值，應按現(xiàn)行中國國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012續(xù)表E.5中年的規(guī)定采用。工作狀態(tài)按昭通地區(qū)的10年風壓最大值選用，取w0=0.25kN/m2，升降及墜落工況，可取0.25kN/m2計算；綜上，風荷載標準值為：WK=1×1.12×2.24×0.25=0.63kN/m2；風壓分為正壓和負壓兩種情況分別進行建模，風荷施加如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s210正風壓施加圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s211負風壓施加圖4.荷載組合在升降工況條件下，計算變形時，應采用荷載標準值。計算結構或構件的強度、穩(wěn)定性及連接強度時，應采用荷載設計值。考慮風荷載時，=++0.9式中：—荷載效應組合設計值kN；—恒載分項系數(shù)，取1.3；—活載分項系數(shù)，取1.5；—恒載效應的標準值kN；—活載效應的標準值kN；—風荷載效應的標準值kN。故計算變形時，荷載效應組合設計值：=++計算結構或構件的強度、穩(wěn)定性及連接強度時，=1.3+1.5+1.35正風壓作用下的有限元結果分析1.結構變形爬架結構變形如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s212結構變形三維圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s213結構變形三維圖側面圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s214x方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s215x方向結構變形圖側面圖x方向的位移最大值出現(xiàn)在最左側導軌的最頂部，大小為-0.17mm。圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s216y方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s217y方向結構變形圖側面圖y方向的位移最大值出現(xiàn)在右側中間的架體構架頂部外立桿上，大小為8.17mm。圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s218z方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s219z方向結構變形圖側面圖z方向的位移最大值出現(xiàn)在頂層右內側腳手板水平橫桿上，大小為-2.9mm。2.結構應力（1）主框架應力主框架應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s220主框架應力圖由圖可知，主框架應力最大值出現(xiàn)在中間底層主框架內立桿處，組合應力最大值為144.5MPa，主框架內立桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故主框架內立桿應力符合規(guī)范要求；本文所有應力圖顯示的應力均為midas結果顯示的組合應力，組合應力即為軸力產生的應力加上兩個方向彎矩產生的應力，且正值均為拉應力，負值均為壓應力，下文不再累述。（2）架體構架應力架體構架應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s221架體構架應力圖由圖可知，架體構架應力最大值出現(xiàn)在中間底層架體構架內立桿處，組合應力最大值為-57.0MPa，架體構架為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故架體構架應力符合規(guī)范要求。（3）導軌應力導軌應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s222導軌應力圖由圖可知，導軌應力最大值出現(xiàn)在最右側第一根導軌防墜檔桿處，組合應力最大值為-147.0MPa，導軌為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故導軌應力符合規(guī)范要求。（4）上下吊點應力上下吊點應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s223上下吊點應力圖由圖可知，上下吊點架體構架最大值出現(xiàn)在下吊點銷軸處，組合最大值為154.0MPa，下吊點銷軸為Q355鋼材，強度設計值為305MPa，故上下吊點應力符合規(guī)范要求。（5）水平支承桁架斜腹桿應力水平支承桁架斜腹桿應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s224水平支承桁架斜腹桿應力圖由圖可知，水平支承桁架斜腹桿應力最大值出現(xiàn)在中間下吊點上部桁架斜腹桿處，組合應力最大值為-19.4MPa，水平支承桁架斜腹桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故水平支承桁架斜腹桿應力符合規(guī)范要求。（6）腳手板水平橫桿應力腳手板水平橫桿應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s225腳手板水平橫桿應力圖由圖可知，腳手板水平橫桿應力最大值出現(xiàn)在頂層中間內側腳手板水平橫桿，組合應力最大值為34.4MPa，橫桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故腳手板水平橫桿應力符合規(guī)范要求。負風壓作用下的有限元結果分析1.結構變形爬架結構變形如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s226結構變形三維圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s227結構變形三維圖側面圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s228x方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s229x方向結構變形圖側面圖x方向的位移最大值出現(xiàn)在最左側導軌的最頂部，大小為0.18mm。圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s230y方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s231y方向結構變形圖側面圖y方向的位移最大值出現(xiàn)在中間的主框架頂部外立桿上，大小為-11.97mm。圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s232z方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s233z方向結構變形圖側面圖z方向的位移最大值出現(xiàn)在頂層中間外側腳手板水平橫桿上，大小為-2.9mm。2.結構應力（1）主框架應力主框架應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s234主框架應力圖由圖可知，主框架應力最大值出現(xiàn)在中間底層主框架內立桿處，組合應力最大值為110.2MPa，主框架內立桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故主框架內立桿應力符合規(guī)范要求。（2）架體構架應力架體構架應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s235架體構架應力圖由圖可知，架體構架應力最大值出現(xiàn)在第八層架體構架外立桿處，組合應力最大值為-64.9MPa，架體構架為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故架體構架應力符合規(guī)范要求。3.導軌應力導軌應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s236導軌應力圖由圖可知，導軌應力最大值出現(xiàn)在最右側第一根導軌防墜檔桿處，組合應力最大值為-120.2MPa，導軌為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故導軌應力符合規(guī)范要求。4.上下吊點應力上下吊點應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s237上下吊點應力圖由圖可知，上下吊點架體構架最大值出現(xiàn)在下吊點銷軸處，組合應力最大值為-149.6MPa，上下吊點為Q355鋼材，強度設計值為305MPa，故上下吊點應力符合規(guī)范要求。5.水平支承桁架斜腹桿應力水平支承桁架斜腹桿應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s238水平支承桁架斜腹桿應力圖由圖可知，水平支承桁架斜腹桿應力最大值出現(xiàn)在左側下吊點上部桁架斜腹桿處，組合應力最大值為-18.3MPa，水平支承桁架斜腹桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故水平支承桁架斜腹桿應力符合規(guī)范要求。6.腳手板水平橫桿應力腳手板水平橫桿應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.3SEQ圖\*ARABIC\s239腳手板水平橫桿應力圖由圖可知，腳手板水平橫桿應力最大值出現(xiàn)在頂層中間內側腳手板水平橫桿，組合應力最大值為-33.5MPa，腳手板水平橫桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故腳手板水平橫桿應力符合規(guī)范要求。使用工況下的計算有限元的模型建立1.單元選擇與連接方式根據(jù)CF-18型20.45米附著式升降腳手架實體，采用Midas/Gen2019有限元軟件建立3機位2跨有限元模型，最大跨度4.6m。主框架內、外立桿、主框架橫撐、斜撐、導軌、導軌橫桿、斜桿、導軌防墜檔桿、架體構架內、外立桿、架體構架橫撐、斜撐、架體構架K字撐、腳手板橫桿、腳手板加強橫桿、腳手板水平橫桿、上、下吊點框架桿件均用梁單元模擬，腳手板花紋鋼板與網(wǎng)板網(wǎng)片采用板單元進行模擬，水平支承桁架斜腹桿采用桁架單元進行模擬。主框架內立桿、主框架橫撐、斜撐、導軌、導軌橫桿、斜桿、導軌防墜檔桿之間的連接方式用剛性連接（111111）進行模擬，主框架橫撐和腳手板橫桿之間的連接方式用鉸接連接（111000）進行模擬，上、下吊點框架桿件和主框架內立桿之間的連接方式用鉸接連接（111000）進行模擬，其他未說明連接方式均通過共同節(jié)點連接。整體模型如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s21正視圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s22側視圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s23俯視圖2.支座設置根據(jù)CF-18型20.45米附著式升降腳手架實體，架體在每個主框架沿豎向高度分別在4.55m、9.11m和13.79m設置三排附墻支座。三排附墻支座與導軌接觸處約束x、y方向線位移（110000），在附墻支座頂撐處約束z方向線位移（001000），支座設置如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s24支座設置圖3.荷載的計算升降荷載包括整個結構的自重組成的恒載，施工活荷載和風荷載。風荷載換算成梁單元荷載作用于爬架各框架立桿上。施工活荷載以面荷載的形式作用于腳手板上，桿件自重由軟件自動計入，電動葫蘆重量換算成節(jié)點荷載作用于上吊點銷軸節(jié)點上。（1）電動葫蘆恒荷載每個主框架內的上吊架處都有一個電動葫蘆，重量為1000N/個，電動葫蘆荷載直接作用于上吊點銷軸節(jié)點處。加載情況如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s25電動葫蘆荷載施加圖（2）施工活荷載按結構使用工況進行計算，同時作業(yè)層數(shù)為2層，將施工活荷載作用于頂部兩層（第九層、第十層），每層活荷載標準值為，以面荷載的形式施加，如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s26施工活荷載施加圖（3）風荷載根據(jù)JGJ202-2010《建筑施工項式腳手架安全技術規(guī)范》，風荷載標準值（Wk）應按下式計算：風荷載標準值計算公式：—風壓高度變化系數(shù)，按現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》（GB5009-2012）的規(guī)定采用，C類地區(qū)，高250m的高層建筑上施工考慮時，取=2.24；—腳手架風荷載體型系數(shù)，，其中為擋風系數(shù)，應為腳手架擋風面積與迎風面積之比。按單板2.0m×1.0m的網(wǎng)板計算，沖孔如圖4-7：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s27擋風系數(shù)計算簡圖（單位：mm）迎風面積S1=1.0×1.95=1.95m2=1950000mm2，每塊沖孔橫向31×5=155個，豎向16×5=80個，孔的個數(shù)為n=155×80=19375個，每個孔S2=πR2=3.14×32=28.26mm2，擋風面積S3=S1-nS2=1950000-28.26×19375=1402462.5mm2。=1.2S3/S1=1.2x1402462.5/1950000=1.2×0.72=0.86按規(guī)定取1.3為擋風系數(shù)，則=×1.3=0.86×1.3=1.12—風振系數(shù)，按現(xiàn)行中國行業(yè)標準《建筑施工工具式腳手架安全技術規(guī)范》JGJ202-2010，一般可取1?！撅L壓值，應按現(xiàn)行中國國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012續(xù)表E.5中年的規(guī)定采用。工作狀態(tài)按昭通地區(qū)的10年風壓最大值選用，取w0=0.25kN/m2，升降及墜落工況，可取0.25kN/m2計算；綜上，風荷載標準值為：WK=1×1.12×2.24×0.25=0.63kN/m2；風壓分為正壓和負壓兩種情況分別進行建模，風荷施加如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s28正風壓施加圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s29負風壓施加圖4.荷載組合在升降工況條件下，計算變形時，應采用荷載標準值。計算結構或構件的強度、穩(wěn)定性及連接強度時，應采用荷載設計值?？紤]風荷載時，=++0.9式中：—荷載效應組合設計值kN；—恒載分項系數(shù)，取1.3；—活載分項系數(shù)，取1.5；—恒載效應的標準值kN；—活載效應的標準值kN；—風荷載效應的標準值kN。故計算變形時，荷載效應組合設計值：=++計算結構或構件的強度、穩(wěn)定性及連接強度時，=1.3+1.5+1.35正風壓作用下的有限元結果分析1.結構變形爬架結構變形如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s210結構變形三維圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s211結構變形三維圖側面圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s212x方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s213x方向結構變形圖側面圖x方向的位移最大值出現(xiàn)在最左側導軌的最頂部，大小為-1mm。圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s214y方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s215y方向結構變形圖側面圖y方向的位移最大值出現(xiàn)在右側中間的架體構架頂部外立桿上，大小為30mm。圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s216z方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s217z方向結構變形圖側面圖z方向的位移最大值出現(xiàn)在頂層中間內側腳手板水平橫桿上，大小為-6mm。2.結構應力（1）主框架應力主框架應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s218主框架應力圖由圖可知，主框架應力最大值出現(xiàn)在中間8-9層間主框架內立桿處，組合應力最大值為-191.9MPa，主框架內立桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故主框架內立桿應力符合規(guī)范要求。（2）架體構架應力架體構架應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s219架體構架應力圖由圖可知，架體構架應力最大值出現(xiàn)在右側8層架體構架外立桿處，組合應力最大值為153.9MPa，架體構架為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故架體構架應力符合規(guī)范要求。（3）導軌應力導軌應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s220導軌應力圖由圖可知，導軌應力最大值出現(xiàn)在中間導軌防墜檔桿處，組合應力最大值為-209.4MPa，導軌為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故導軌應力符合規(guī)范要求。（4）上下吊點應力上下吊點應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s221上下吊點應力圖由圖可知，上下吊點架體構架最大值出現(xiàn)在中間下吊點桿件處，組合最大值為34.6MPa，下吊點桿件為Q355鋼材，強度設計值為305MPa，故上下吊點應力符合規(guī)范要求。（5）水平支承桁架斜腹桿應力水平支承桁架斜腹桿應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s222水平支承桁架斜腹桿應力圖由圖可知，水平支承桁架斜腹桿應力最大值出現(xiàn)在中間下吊點下部桁架斜腹桿處，組合應力最大值為9.7MPa，水平支承桁架斜腹桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故水平支承桁架斜腹桿應力符合規(guī)范要求。（6）腳手板水平橫桿應力腳手板水平橫桿應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s223腳手板水平橫桿應力圖由圖可知，腳手板水平橫桿應力最大值出現(xiàn)在頂層中間內側腳手板水平橫桿，組合應力最大值為34.4MPa，橫桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故腳手板水平橫桿應力符合規(guī)范要求。負風壓作用下的有限元結果分析1.結構變形爬架結構變形如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s224結構變形三維圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s225結構變形三維圖側面圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s226x方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s227x方向結構變形圖側面圖x方向的位移最大值出現(xiàn)在最左側導軌的最頂部，大小為1mm。圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s228y方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s229y方向結構變形圖側面圖y方向的位移最大值出現(xiàn)在中間的主框架頂部外立桿上，大小為-33mm。圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s230z方向結構變形圖圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s231z方向結構變形圖側面圖z方向的位移最大值出現(xiàn)在頂層中間外側腳手板水平橫桿上，大小為-7mm。2.結構應力（1）主框架應力主框架應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s232主框架應力圖由圖可知，主框架應力最大值出現(xiàn)在中間9層主框架外立桿處，組合應力最大值為205.5MPa，主框架外立桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故主框架內立桿應力符合規(guī)范要求。（2）架體構架應力架體構架應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s233架體構架應力圖由圖可知，架體構架應力最大值出現(xiàn)在第八層架體構架外立桿處，組合應力最大值為-192.4MPa，架體構架為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故架體構架應力符合規(guī)范要求。（3）導軌應力導軌應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s234導軌應力圖由圖可知，導軌應力最大值出現(xiàn)在中間導軌防墜檔桿處，組合應力最大值為-192.6MPa，導軌為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故導軌應力符合規(guī)范要求。（4）上下吊點應力上下吊點應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s235上下吊點應力圖由圖可知，上下吊點架體構架最大值出現(xiàn)在中間上吊點桿件處，組合應力最大值為38.2MPa，上下吊點為Q355鋼材，強度設計值為305MPa，故上下吊點應力符合規(guī)范要求。（5）水平支承桁架斜腹桿應力水平支承桁架斜腹桿應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s236水平支承桁架斜腹桿應力圖由圖可知，水平支承桁架斜腹桿應力最大值出現(xiàn)在中間內側桁架斜腹桿處，組合應力最大值為-13.4MPa，水平支承桁架斜腹桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故水平支承桁架斜腹桿應力符合規(guī)范要求。（6）腳手板水平橫桿應力腳手板水平橫桿應力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.4SEQ圖\*ARABIC\s237腳手板水平橫桿應力圖由圖可知，腳手板水平橫桿應力最大值出現(xiàn)在頂層中間內側腳手板水平橫桿，組合應力最大值為-134.4MPa，腳手板水平橫桿為Q235鋼材，強度設計值為215MPa，故腳手板水平橫桿應力符合規(guī)范要求。螺栓及螺栓孔處混凝土承壓強度驗算升降工況驗算穿墻螺桿規(guī)格為T32，其有效面積為560.6mm2，其抗拉強度?tb=400N/mm2，抗剪強度?vb=250N/mm2，強度等級8.8級高強度螺栓。圖STYLEREF2\s2.5SEQ圖\*ARABIC\s21螺栓孔示意圖則穿墻螺桿受到的豎向剪力為Nv=24937.35N。同時由于偏心作用，螺栓還受到拉力：單個螺栓抗剪承載力設計值為：N單個螺栓抗拉承載力設計值為：N根據(jù)升降工況下提升掛座的計算結果，機位提升掛座處螺栓所承受的剪力最大為24937.35N，即剪力值Fz=24.94kN，根據(jù)《JGJ202-2010建筑施工工具式腳手架安全技術規(guī)范》。式中：——螺栓所承受的剪力設計值（N）：——螺栓孔混凝土受荷計算系數(shù)，取0.39；——混凝土局部承壓強度提高系數(shù)，取1.73；——上升時混凝土齡期試塊軸心抗壓強度設計值（N/mm2）；——混凝土外墻厚度（mm）；——穿墻螺栓直徑（mm）。其中，取200mm，取32mm，選用C15混凝土，則fc=7.2N/mm2，N即升降工況下提升掛座螺栓孔處混凝土受壓承載能力滿足要求。使用工況驗算風荷載為正壓時，墜落時設計荷載值應乘以沖擊系數(shù)2.0,X、Y、Z方向支座反力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.5SEQ圖\*ARABIC\s22X方向支座反力圖圖STYLEREF2\s2.5SEQ圖\*ARABIC\s23Y方向支座反力圖圖STYLEREF2\s2.5SEQ圖\*ARABIC\s24Z方向支座反力圖風荷載為負壓時，墜落時設計荷載值應乘以沖擊系數(shù)2.0,X、Y、Z方向支座反力如下圖所示：圖STYLEREF2\s2.5SEQ圖\*ARABIC\s25X方向支座反力圖圖STYLEREF2\s2.5SEQ圖\*ARABIC\s26Y方向支座反力圖圖STYLEREF2\s2.5SEQ圖\*ARABIC\s27Z方向支座反力圖由上圖提取數(shù)據(jù)，支座反力最大值見下表：表STYLEREF2\s2.5SEQ表\*ARABIC\s21支座反力最大值對應節(jié)點表（單位：N）項FxFyFz正風墜落時支座反力最大值-925.2-15302.120447.4負風墜落時支座反力最大值-1202.717326.820447.4X向的支座反力與Z、Y向的支座反力相比較小，這里忽略不計。故提取數(shù)據(jù)最大值，既負風墜落時支座反力最大值Fz=20447.4N，F(xiàn)y=17326.8x2=34653.6N，共有三排支座約束水平方向的位移，將三排支座的反力加到一個支座處驗算，附墻支座處采用8.8級高強度螺栓，則螺栓的豎向剪力和水平拉力最大值為：Nv=0.5Fz×3=30671.1N，Nt=0.5Fy×3=51980.4N。螺栓抗剪承載力設計值為：N螺栓抗拉承載力設計值為：N負風墜落時N故附墻支座與混凝土梁連接處的螺栓滿足規(guī)范要求。根據(jù)《JGJ202-2010建筑施工工具式腳手架安全技術規(guī)范》，穿墻螺栓孔處混凝土的承載能力應符合下式要求:式中：——螺栓所承受的剪力設計值（N）：——螺栓孔混凝土受荷計算系數(shù)，取0.39；——混凝土局部承壓強度提高系數(shù)，取1.73；——上升時混凝土齡期試塊軸心抗壓強度設計值（N/mm2）；——混凝土外墻厚度（mm）；——穿墻螺栓直徑（mm）。其中，取200mm，取32mm，選用C15混凝土，則fc=7.2N/mm2，N即附墻螺栓孔處的混凝土受壓承載能力滿足要求。卸料平臺計算計算依據(jù)1.《建筑施工高處作業(yè)安全技術規(guī)范》JGJ80-20162.《鋼結構設計標準》GB50017-2017構造參數(shù)表STYLEREF2\s2.6SEQ表\*ARABIC\s21卸料平臺構造參數(shù)一覽表序號名稱參數(shù)1卸料平臺支撐方式上拉鋼絲繩2平臺寬度B(m)1.823考慮主梁內錨長度是4主梁外錨固點到建筑物邊緣的距離c(mm)9005次梁間距s(m)0.686內側次梁離墻水平距離a(m)0.87外側鋼絲繩上下固定點垂直距離h1(m)7.98內側鋼絲繩上部上下固定點垂直距離h2(m)3.79內側鋼絲繩上下固定點水平距離s2(m)2.310鋼絲繩夾個數(shù)411卸料平臺類型主梁垂直建筑外墻12平臺長度A(m)3.613卸料平臺與主體結構連接方式特制壓板14主梁建筑物內錨長度Lm(mm)50015主梁間距L1(m)1.8216次梁外伸長度m(m)017外側鋼絲繩離墻水平距離a1(m)3.418內側鋼絲繩離墻水平距離a2(m)2.319外側鋼絲繩上下固定點水平距離s1(m)3.420計算內側鋼絲繩是荷載參數(shù)表STYLEREF2\s2.6SEQ表\*ARABIC\s22卸料平臺荷載參數(shù)一覽表序號名稱參數(shù)1面板自重Gk1(kN/m2)0.392主梁自重Gk3(kN/m)0.1973欄桿、擋腳板自重Gk4(kN/m)0.154安全網(wǎng)自重Gk5(kN/m)0.015堆放荷載Pk(kN)86次梁自重Gk2(kN/m)0.1457欄桿、擋腳板類型欄桿、沖壓鋼腳手板擋板8安全網(wǎng)設置設置密目安全網(wǎng)9施工活荷載Qk1(kN/m2)110堆放荷載作用面積S(m2)3設計簡圖圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s21型鋼懸挑式卸料平臺平面布置圖次梁驗算表STYLEREF2\s2.6SEQ表\*ARABIC\s23次梁驗算參數(shù)一覽表序號名稱參數(shù)1次梁類型槽鋼2截面慣性矩Ix(cm4)563.73抗彎強度設計值[f](N/mm2)2054次梁型鋼型號14a號槽鋼5截面抵抗矩Wx(cm3)80.56彈性模量E(N/mm2)206000次梁內力按以兩側主梁為支承點的簡支梁計算：承載能力極限狀態(tài)：q1=(1.2×Gk1+1.4×1.3×Qk1)×s+1.2×Gk2=(1.2×0.39+1.4×1.3×1)×0.68+1.2×0.1453=1.73kN/mp1=1.4×Pk=1.4×8=11.2kN正常使用極限狀態(tài)：q2=(Gk1+Qk1)×s+Gk2=(0.39+1)×0.68+0.1453=1.091kN/mp2=Pk=8kN1.抗彎強度圖STYLEREF2\s2.62次梁抗彎強度計算簡圖Mmax=q1(L12/8-m2/2)+p1×L1/4=1.73(1.822/8-02/2)+11.2×1.82/4=5.812kN.mσ=Mmax/(γxWX)=5.812×106/(1.05×80.5×103)=68.765N/mm2<[f]=205N/mm2次梁強度滿足要求！2.撓度驗算圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s22次梁撓度驗算計算簡圖νmax=q2L14/(384EIx)(5-24(m/L1)2)+p2L13/(48EIx)=1.091×18204/(384×206000×563.7×104)×(5-24(0/1.82)2)+8×18203/(48×206000×563.7×104)=0.135mm<[ν]=L1/250=1820/250=7.28mm次梁撓度滿足要求！3.支座反力計算承載能力極限狀態(tài)：R1=q1×B/2=1.73×1.82/2=1.574kN正常使用極限狀態(tài)：R2=q2×B/2=1.091×1.82/2=0.992kN主梁驗算表STYLEREF2\s2.6SEQ表\*ARABIC\s24主梁驗算參數(shù)一覽表序號名稱參數(shù)1主梁類型槽鋼2截面面積A(cm2)25.153截面慣性矩Ix(cm4)934.54抗彎強度設計值[f](N/mm2)2055主梁型鋼型號16號槽鋼6截面回轉半徑ix(cm)6.17截面抵抗矩Wx(cm3)116.88彈性模量E(N/mm2)206000根據(jù)《建筑施工高處作業(yè)安全技術規(guī)范》（JGJ80-2016），主梁內力按照外側鋼絲繩吊點和建筑物上支承點為支座的懸臂簡支梁計算（不考慮內側鋼絲繩支點作用）：承載能力極限狀態(tài)：q1=1.2×(Gk3+Gk4+Gk5)=1.2×(0.197+0.150+0.010)=0.429kN/mp1=1.4×Pk/2=1.4×8/2=5.6kNR1=1.574kN正常使用極限狀態(tài)：q2=Gk3+Gk4+Gk5=0.197+0.150+0.010=0.357kN/mp2=Pk/2=4kNR2=0.992kN1.強度驗算圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s23主梁抗彎強度計算簡圖圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s24主梁剪力圖(kN)R外=7.308kNMmax=7.693kN·mN=R外/tanα=R外/(h1/s1)=7.308/(6.000/3.400)=4.141kNσ=Mmax/(γxWX)+N/A=7.693×106/(1.05×116.800×103)+4.141×103/(25.15×102)=64.374N/mm2<[f]=205.000N/mm2主梁強度滿足要求！2.撓度驗算圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s25主梁撓度驗算計算簡圖νmax=3.575mm<[ν]=(a1+c)/250.00=(3400.00+1000)/250.00=17.600mm主梁撓度滿足要求！3.支座反力計算圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s26剪力圖(kN)設計值：R外=7.308kN標準值：R'外=4.991kN如果外側鋼絲繩出現(xiàn)斷裂，要求內側鋼絲繩能獨立承擔支撐作用，由于平臺的受力情況發(fā)生了改變，故應重新建立計算模型計算：4.強度驗算圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s27計算簡圖圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s28彎矩圖(kN·m)圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s29剪力圖(kN)R內=10.133kNMmax=3.722kN·mN=R內/tanα=R內/(h2/s2)=10.133/(3.000/2.300)=7.769kNσ=Mmax/(γxWX)+N/A=3.722×106/(1.05×116.800×103)+7.769×103/(25.15×102)=33.436N/mm2<[f]=205.000N/mm2主梁強度滿足要求！5.撓度驗算圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s210計算簡圖圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s211彎矩圖(kN·m)νmax=0.903mm＜[ν]=(a2+c)/250.000=(2300.00+1000)/250.000=13.200mm主梁撓度滿足要求！6.支座反力計算圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s212剪力圖(kN)R內=10.133kN圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s213剪力圖(kN)標準值：R'內=6.887kN鋼絲繩驗算表STYLEREF2\s2.6SEQ表\*ARABIC\s25鋼絲繩驗算參數(shù)一覽表序號名稱參數(shù)1鋼絲繩型號6×19(a)2鋼絲繩的鋼絲破斷拉力Fg(kN)161.4623不均勻系數(shù)α0.824鋼絲繩直徑165抗拉強度為(N/mm2)1570(纖維芯)6安全系數(shù)K10圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s214鋼絲繩繩卡花籃螺栓外側鋼絲繩與主梁夾角α=arctan(h1/s1)=60.461°sinα=sin60.461°=0.87內側鋼絲繩與主梁夾角β=arctan(h2/s2)=52.524°sinβ=sin52.524°=0.794標準值：T'=Max[R'外/sinα,R'內/sinβ]=Max[4.991/0.870,6.887/0.794]=8.678kN設計值：T=Max[R外/sinα,R內/sinβ]=Max[7.308/0.870,10.133/0.794]=12.768kN由于腳手架所使用的鋼絲繩應采用荷載標準值按容許應力法進行設計計算[Fg]=aFg/K=0.820×161.462/10.000=13.240kN＞T'=8.678kN主鋼絲繩強度滿足要求！故不再計算副繩！焊縫驗算表STYLEREF2\s2.6SEQ表\*ARABIC\s26焊縫驗算參數(shù)表序號名稱參數(shù)1鋼絲繩下節(jié)點拉環(huán)焊縫厚度he(mm)62角焊縫強度設計值ffw(N/mm2)1603鋼絲繩下節(jié)點拉環(huán)焊縫長度lw(mm)120圖STYLEREF2\s2.6SEQ圖\*ARABIC\s215節(jié)點三σf=T/(he×lw)=12.768×103/(6.000×120.000)=17.734N/mm2＜ffw=160N/mm2拉環(huán)焊縫強度滿足要求！托架搭設計算依據(jù)1、《建筑施工腳手架安全技術統(tǒng)一標準》GB51210-20162、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ130-20113、《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-20124、《鋼結構設計標準》GB50017-20175、《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2011腳手架參數(shù)表STYLEREF2\s2.7SEQ表\*ARABIC\s21腳手架參數(shù)一覽表序號名稱參數(shù)1卸荷設置無2腳手架安全等級II級3腳手架鋼管類型Φ48.3×3.64立桿步距h(m)1.85立桿橫距l(xiāng)b(m)0.96雙立桿計算方法不設置雙立桿7結構重要性系數(shù)γ018腳手架搭設排數(shù)雙排腳手架9腳手架架體高度H(m)15.310立桿縱距或跨距l(xiāng)a(m)1.511內立桿離建筑物距離a(m)0.2荷載設計表STYLEREF2\s2.7SEQ表\*ARABIC\s22荷載設計參數(shù)一覽表序號名稱參數(shù)序號名稱參數(shù)1腳手架設計類型結構腳手架10腳手板類型竹芭腳手板2腳手板自重標準值Gkjb(kN/m2)0.111腳手板鋪設方式2步1設3密目式安全立網(wǎng)自重標準值Gkmw(kN/m2)0.0112擋腳板類型木擋腳板4欄桿與擋腳板自重標準值Gkdb(kN/m)0.1713擋腳板鋪設方式2步1設5每米立桿承受結構自重標準值gk(kN/m)0.12914結構腳手架作業(yè)層數(shù)njj26結構腳手架荷載標準值Gkjj(kN/m2)315地區(qū)云南昭通市7安全網(wǎng)設置全封閉16基本風壓ω0(kN/m2)0.258風荷載體型系數(shù)μs117風壓高度變化系數(shù)μz(連墻件、單立桿穩(wěn)定性)0.81，0.819風荷載標準值ωk(kN/m2)(連墻件、單立桿穩(wěn)定性)0.203，0.203計算簡圖：圖STYLEREF2\s2.7SEQ圖\*ARABIC\s21立面圖圖STYLEREF2\s2.7SEQ圖\*ARABIC\s22側面圖縱向水平桿驗算表STYLEREF2\s2.7SEQ表\*ARABIC\s23縱向水平桿驗算參數(shù)序號名稱參數(shù)序號名稱參數(shù)1縱、橫向水平桿布置方式縱向水平桿在上2橫向水平桿上縱向水平桿根數(shù)n22橫桿抗彎強度設計值[f](N/mm2)2054橫桿截面慣性矩I(mm4)1271003橫桿彈性模量E(N/mm2)2060006橫桿截面抵抗矩W(mm3)5260圖STYLEREF2\s2.7SEQ圖\*ARABIC\s23縱、橫向水平桿布置承載能力極限狀態(tài)q=1.2×(0.04+Gkjb×lb/(n+1))+1.4×Gk×lb/(n+1)=1.2×(0.04+0.1×0.9/(2+1))+1.4×3×0.9/(2+1)=1.344kN/m正常使用極限狀態(tài)q'=(0.04+Gkjb×lb/(n+1))=(0.04+0.1×0.9/(2+1))=0.07kN/m計算簡圖如下：圖STYLEREF2\s2.7SEQ圖\*ARABIC\s24縱向水平桿計算簡圖1.抗彎驗算Mmax=0.1qla2=0.1×1.344×1.52=0.302kN·mσ=γ0Mmax/W=1×0.302×106/5260=57.475N/mm2≤[f]=205N/mm2滿足要求！2.撓度驗算νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×0.07×15004/(100×206000×127100)=0.091mmνmax＝0.091mm≤[ν]＝min[la/150，10]＝min[1500/150，10]＝10mm滿足要求！3.支座反力計算承載能力極限狀態(tài)Rmax=1.1qla=1.1×1.344×1.5=2.217kN正常使用極限狀態(tài)Rmax'=1.1q'la=1.1×0.07×1.5=0.115kN橫向水平桿驗算承載能力極限狀態(tài)，由上節(jié)可知F1=Rmax=2.217kN，q=1.2×0.04=0.048kN/m正常使用極限狀態(tài)，由上節(jié)可知F1'=Rmax'=0.115kN，q'=0.04kN/m1.抗彎驗算計算簡圖如下：圖STYLEREF2\s2.7SEQ圖\*ARABIC\s25彎矩圖(kN·m)σ=γ0Mmax/W=1×0.669×106/5260=127.242N/mm2≤[f]=205N/mm2滿足要求！2.撓度驗算計算簡圖如下：圖STYLEREF2\s2.7SEQ圖\*ARABIC\s26變形圖νmax＝0.127mm≤[ν]＝min[lb/150，10]＝min[900/150，10]＝6mm滿足要求！3.支座反力計算承載能力極限狀態(tài)Rmax=2.239kN扣件抗滑承載力驗算表STYLEREF2\s2.7SEQ表\*ARABIC\s24扣件抗滑承載力驗算參數(shù)序號名稱參數(shù)序號名稱參數(shù)1橫桿與立桿連接方式單扣件2扣件抗滑移折減系數(shù)0.85扣件抗滑承載力驗算：縱向水平桿：Rmax=1×2.217/2=1.109kN≤Rc=0.85×8=6.8kN橫向水平桿：Rmax=1×2.239kN≤Rc=0.85×8=6.8