爬架计算书

1桁架导轨式爬架计算1．概述桁架导轨式爬架从功能上可划分为三部分:架体结构,由竖向主框架、水平支撑桁架、脚手管、脚手板等组成；升降机构及安全装置，由横梁、拉杆、穿墙螺栓、提升钢丝绳、斜拉钢丝绳、吊点横梁、底座、制动轨、导轨等组成；升降动力设备，由电动葫芦、电缆线、电控柜等组成。其中前两部分，即架体结构、升降机构及安全装置为本设计计算书的检算对象。1.1计算遵守的规范、规程①《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)②《钢结构设计规范》(GB50017-2003)③《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)④《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-2001)⑤《起重机设计规范》（GB3811-83）⑥编制建筑施工脚手架安全技术标准统一规定⑦《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）1.2计算方法按照《附着式升降脚手架设计和使用管理办法》规定,脚手架架体、竖向主框架、水平支撑桁架、附着支承装置按“概率极限状态法”进行设计，承载能力极限状态材料强度取设计值，使用极限状态材料强度取标准值；吊具、索具按“容许应力法”进行设计。1.3计算单元的选取计算单元的选取原则是符合《附着式升降脚手架设计和使用管理规定》。①桁架导轨式爬架设计支承跨度6.6m,选择计算单元的计算跨度为6.6m。②桁架导轨式爬架设计架体全高与支承跨度乘积一般小于110m2。故选取计算单元的架体全高与支承跨度乘积110m2，此时风荷载最大。综上所述,本设计计算书选取一支承跨度6.6m的一榀脚手架作为计算单元。2.荷载计算2.1恒载(标准值):2恒载即脚手架结构及其上附属物自重，包括立杆、大横杆、小横杆、剪刀撑、护栏、扣件、安全网、脚手板(挡脚板)、电闸箱、控制箱、主框架、底部支撑桁架、安装在脚手架上的爬升装置自重。①脚手架结构自重:立杆：2×3×（12.8m-1.8m）×38.4N/m=2.53KN大横杆:2×8×6.6m×38.4N/m=4.05KN扶手栏杆:7×6.6m×38.4N/m=1.77KN小横杆:24×1.4m×38.4N/m=1.29KN剪刀撑：2×12.82m×38.4N/m=0.99KN扣件：每根立杆对接扣件2个，每根大横杆、扶手栏杆直角扣件5个、对接扣件1个，每根小横杆直角扣件2个；剪刀撑每根旋转扣件7个。直角扣件：（23×5+24×2）×13.5N/个=2.20KN旋转扣件：2×7×14.6N/个=2.04KN对接扣件：（6×2+23×1）×18.5N/个=0.65KN脚手架结构自重（以上合计）:G1k=15.52KN②安全网自重:G2k=0.01KN/m2×84.48m2=0.84KN③脚手板(挡脚板)自重:脚手板重量:0.35KN/m2×(1.20m×6.6m)×3=8.32KN挡脚板重量:0.14KN/m2×(0.20m×6.6m)×3=0.55KNG3k=8.32KN+0.55KN=8.87KN④电闸箱、电控箱自重:G4k=2.00KN⑤主框架自重：G5k=5.23KN⑥底部支撑框架：G6k=3.06KN⑦安装在脚手架上的爬升装置有底座和吊点横梁。G7k=1248.0N+152.6N=1.40KN以上各项合计为恒载(标准值):Gk=G1k+G2k+G3k+G4k+G5k+G6k+G7k=36.92KN32.2活载(标准值):①施工荷载在使用工况下，结构施工时按两层（每层3KN/m2）计算，装修施工时按三层（每层2KN/m2）计算，且两种情况下，施工荷载总和均不得超过6KN/m2；在升降工况下，施工荷载按0.5KN/m2计算。a.在使用工况下,施工荷载按6KN/m2计算:Qk=6KN/m2×(6.6m×1.2m)=47.52KNb.在升降工况下,施工荷载按0.5KN/m2计算:Qk=0.5KN/m2×(6.6m×1.2m)=3.96KN②风荷载计算按编制建筑施工脚手架安全技术标准统一规定ωk=0.7μsμzω0式中:μs—风荷载体型系数,脚手架外挂密目安全网。挡风系数φ=0.5,μs=1.3φ=0.65。μz—风压高度比系数。按地面粗糙度b类,200m高空考虑,μz=2.61。ω0—基本风压,取ω0=0.35kN/m2。风荷载标准值:4ωk=0.7μsμzω0=0.7×0.65×2.61×0.35kN/m2=0.42kN/m23.升降承力结构构件计算3.1受力分析升降承力结构是由横梁和竖拉杆、斜拉杆通过铰联接，并由穿墙螺栓附着在建筑物上的一次超静定结构。其受力特点是：在升降工况下,架体荷载由提升钢丝绳以集中荷载的形式作用于底层横梁外端。附墙的三层横梁兼具导向功能，同时横梁、穿墙螺栓还受风荷载水平作用。升降承力结构受恒载+施工荷载+风荷载共同作用。各荷载标准值取值如下：恒载Gk=36.92KN施工荷载Qk=47.52KN风荷载WK=0.42kN/m2×84.5m2=35.48KN3.2各荷载标准值作用下内力计算计算简图如下：在计算简图中，横梁附墙用的穿墙螺栓简化为铰支座，此简化偏于安全；鉴于竖拉杆受力与层高无关，而横梁和斜拉杆受力与层高大小成反比，与横梁长度成正比，层高3.8m，横梁长度2.1m。5风荷载对墙面表现为压力时，对横梁形成压力，它与恒载+施工荷载对横梁产生的压力叠加，是横梁最不利受力状态。风荷载作用由三根横梁共同承担，为安全计，乘不均匀系数1.5，每根横梁因风荷载产生的压力为：kNkNWk74.17284.355.13（压）风荷载对墙面表现为吸力时，穿墙螺栓产生拉力峰值，是穿墙螺栓最不利受力状态。风荷载作用由三对穿墙螺栓共同承担，为安全计，乘不均匀系数1.5，每对穿墙螺栓风荷载产生的拉力为：kNkNWk74.17284.355.13（拉）风荷载对竖拉杆和斜拉杆没有影响。各荷载标准值作用下内力见下表（单位：kN）杆件及受力类别恒载施工荷载风荷载杆件轴力横梁NAB0017.74（压）NCD13.85(压)1.49(压)17.74（压）NEF13.85(压)1.49(压)17.74（压）斜拉杆NAD23.08(拉)2.48(拉)—NCF23.08(拉)2.48(拉)—竖拉杆NBD00—NDF18.46(拉)1.98(拉)—穿墙A点NvA18.461.98—6螺栓NtA13.85(拉)1.49(拉)17.74(拉)C点NvC18.461.98—tCN0017.74(拉)E点NvE00—NtE13.85(压)1.49(压)17.74(拉)3.3横梁稳定计算①内力组合从内力表中知：在恒载+施工荷载共同作用下，横梁CD、EF受压值同为最大，这里以横梁EF为计算对象。内力组合设计值算式为：)(0风风施施QCQQjdCQGjdGEFNNKNKN式中：γ0—结构重要性系数，γ0=0.9γG、γQ—恒载、活载分项系数，γG=1.2,γQ=1.4γd—动力系数,γd=1.05C施、C风—施工荷载、风荷载的组合值系数，其值均为0.85。Kj—荷载变化系数，Kj=2.0NG、NQ施、NQ风—恒载标准值、施工荷载标准值、风荷载标准值对横梁EF产生的拉力。NEF=0.9(1.2×1.05×2.0×13.85kN+1.4×0.85×1.05×2.0×1.49kN+1.4×0.85×17.74kN)=53.76kN②横梁稳定计算横梁的最大计算长度:L=2.1m14号工钢:A=21.5cm2iy=17.3mm1213.171.2iLmmmyφ=0.488222/215/2.510.488×21.5cm53.76KNmmNfmmNANEF③导向轴计算7横梁腹板上焊两滚筒，用于安装导向轴（33、Q235）。导向轴上设42×4滚套，导轨在导向轴约束下垂直升降，防止架体向内、外倾覆。还承受风荷载作用并通过横梁将其传至建筑物上。导向轴对称布置在横梁两侧，悬臂长度l=60mm。风荷载由两侧导向轴分担（计算风荷载已乘不均匀系数1.5,故偏于安全）。剪力：kNkNQ87.8274.17弯矩：M=Ql=8.87kN×60mm=532.2kNmm导向轴（33、Q235）截面特性如下：A=854.87mm2Wz=3526.3mm3因此：22/8.1387.85487.83434mmkNmmkNAQfv=125N/mm2223/215/9.1503.35262.532mmNfmmkNmmkNmmWMz3.4拉杆计算斜拉杆与竖拉杆相比,长细比及所受拉力均较大，将其作为计算对象。①长细比验算拉杆杆身为φ42×4无缝钢管，其回转半径I=13.51mm拉杆允许计算长mmiil472951.13350设计中拉杆计算长度均小于此值。②内力组合：)(0施施QCQGGdjNNKN式中：γ0—结构重要性系数，γ0=0.9γG、γQ—恒载、活载分项系数，γG=1.2,γQ=1.4γd—动力系数,γd=1.05C施—施工荷载的组合值系数，其值均为0.85。Kj—荷载变化系数，Kj=2.0NG、NQ施—恒载标准值、施工荷载标准值对拉杆产生的拉力。N=0.9×2.0×1.05×（1.2×23.08kN+1.4×0.85×2.48kN）=57.92kN③套管强度计算φ42×4无缝钢管截面积A=477.28mm28205N/mm=f＜121.4N/mm477.28mm92.57222KNAN④螺杆强度计算螺杆净截面积2220016.45242414.3414.3mmdA215N/mm=f＜128.1N/mm452.16mm92.572220KNAN⑤螺纹牙强度计算外螺纹剪应力:21/8.3269.32414.3192.57mmNmmmmkNbzdKNz式中：KZ—荷载不均匀系数，130655dzkzd1—外螺纹小径，d=24mmb—螺纹牙根部宽度，b=0.65z=3.9mmz—螺纹圈数，z=6外螺纹弯曲应力:2221/8.566)9.3(3214.31392.5733mmNmmmmmmkNzbdKNhZ式中：h—螺纹牙工作高度，h=3mm⑥焊缝强度计算2/4.14218.11657.0mmNmmmmNf＜1.22ff=1.22×160N/mm2=195N/mm2式中：hf—焊缝高度，hf=5mmlf—焊缝长度，lf=3.14d=3.14×37mm=116.18mm9⑦连接销轴强度检算横梁与拉杆是通过销轴连接的,销轴为Q235钢,规格Φ20。42014.3292.57414.3222kNdN=92.2N/mm2＜fv=125N/mm23.5穿墙螺栓计算桁架导轨式爬架高四层，有三层附墙，每层附墙有2根M30穿墙螺栓（Q235A，普通螺栓），计6根M30穿墙螺栓。M30穿墙螺栓参数及承载力设计值如下：螺纹处有效面积：Ae=560.6mm2受剪承载力设计值：Nbv=nv43.14d2fbv=1×430×3.142×130N/mm2=91.85kN受拉承载力设计值：Nbt=Aefbt=560.6mm2×140N/mm2=78.54kN承压承载力设计值：Nbc=d∑tfbc=30mm×12mm×305N/mm2=63.32kN穿墙螺栓受力分为升降工况和使用工况两种情况。①在升降工况下传力路线:恒载和施工荷载升降承力结构钢丝绳挂点穿墙螺栓(附墙支座反力)建筑结构;风荷载横梁穿墙螺栓建筑结构。恒载和施工荷载对穿墙螺栓产生拉力或剪力，风荷载对穿墙螺栓产生拉力。在图一中，A点穿墙螺栓在恒载和施工荷载作用下，受剪拉复合作用,在诸穿墙螺栓中最为不利。内力组合设计值算式为：)(0施施vQCQvGGdjvNNKN)(0风风施施tQCQtQjdCQtGjdGtNNKNKN式中：γ0—结构重要性系数，γ0=0.9γG、γQ—恒载、活载分项系数，γG=1.2,γQ=1.4γd—动力系数,γd=1.05C施、C风—