33计算书

导轨式爬架计算书山西赛福特施工设备有限公司二○一二年六月计算书(1)前言本计算书将反映导轨式爬架系统关键部件的受力状况、强度及稳定性等计算内容。主要计算根据是建设部《建筑施工附着式升降脚手架管理暂行规定》和《编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定》。以爬架最大支承跨度72米，脚手架高度16.8米的一片架体为基础，进行荷载统计。不同具体工程导轨式爬架在方案设计时，将遵循不超过本《计算书》中荷载和杆件内力的原则，反之，将重新计算校核。另外，对于风荷载基本风压的取值，我们将考虑基本上覆盖我国大、中城市，如果超出《计算书》中取值时，我们将针对性的重新计算校核或采取减小风荷载作用的构造措施。山西赛福特施工设备有限公司2012年6月计算书(2)导轨式爬架计算书一、相关术语1、竖向主框架：用于构造爬架架体，垂直于建筑物外立面，并与附着支承结构相连，主要承受和传递竖向和水平荷载的竖向框架。2、水平桁架：用于构造爬架架体，主要承受架体竖向荷载，并将竖向载荷传递至竖向主框架和附着支承结构的水平结构。3、附着支承结构：直接与工程结构相连，承受并传递脚手架荷载的支承结构。4、支承跨度：两相邻竖向主框架中心轴线之间的距离。5、脚手架高度：架体最底层杆件轴线至架体最上层横杆（护栏）轴线间的距离。6、防坠装置：架体在升降和使用过程中发生意外坠落的制动装置。7、防倾覆装置：防止架体在升降和使用过程中发生内、外倾覆的装置。F--4图号F--1F--2名称控制系统水平桁架防倾机构6序号765备注图号F--6F--7F--5材料数量Q235Q2354防坠机构附着机构提升机构序号213F--3名称竖架总装配图图名Q235材料Q235Q235Q235数量备注比例图号75山西赛福特施工设备有限公司结构示意图计算书(3)二、荷载规定和计算系数1.荷载规定①恒载：包括搭设架体的钢管和扣件或碗扣式脚手架、竖向主框架、水平支承桁架、作业层脚手板、安全网、提升机构以及固定于架体上的设备等传给附着支承点的全部材料、构配件、器具的自重。②活荷载（施工荷载）：架体在工作状态下，结构施工时，按两层荷载（每层3kN／ｍ2）计算；装修施工时，按三层荷载（每层2kN／ｍ2）计算；架体在升降状态下，施工活荷载按0.5kN／ｍ2计算。③风荷载：风压标准值按照文献[3]计算确定。挡风面积按挡风材料、杆件的实际挡风面积计算。2.计算系数（1）结构重要性系数γo取0.9（2）恒载分项系数γG取1.2；活荷载分项系数γQ取1.4（3）组合风荷载时的荷载组合系数ψ取0.85（4）荷载变化系数γ1取1.3,γ2取2.0（8）竖向主框架和水平支承桁架压杆λ≤150拉杆λ≤300（6）单一系数法复核时，其安全系数K值对于强度设计时：K≥1.5对于稳定性设计时：K≥2.0（7）钢丝绳安全系数升降系统用S=6.0斜拉卸荷用S=3.5三、计算方法本《计算书》中架体结构和附着支承结构按照“概率极限状态法”进行计算。承载力设计表达式为：γ0S≤R不考虑风载S=K[rGSGK+rGSGK]考虑风荷S=K[rGSGK+ψrGSGK]+ψrGSWK式中：γ0—结构重要性系数，取0.9S—荷载效应R—结构抗力GK。--恒载QK--施工活荷载SGK、SQK、SWK--恒载、活荷载、风载荷载效应K--荷载附加计算系数计算书(4)rG、rQ--荷载分项系数rG=1.2（有利时rG=0.9）rQ=1.4按照“概率极限状态法”进行设计时，按承载力极限状态设计的计算荷载取荷载的设计值；按使用极限状态设计的计算荷载取荷载的标准值。升降动力设备、吊具、索具按“容许应力设计法”进行设计计算，取强度容许值，计算表达式为：σ≤[σ]式中：σ—设计应力[σ]—容许应力计算荷载的传递过程架体荷载→水平支承桁架→竖向主框架→附着支承结构→建筑结构有些安全措施是由水平支承桁架直接传递给建筑物或者通过竖向主框架直接传递给建筑结构。荷载附加计算系数表表一项次计算项目荷载附加计算系数K使用工况升降工况坠落工况1扣件式脚手杆件搭设的架体板的立杆、斜杆KeKe-2除第1项外的架体板杆件、节点或其他形式架体板的杆件1．01．0-3水平支承结构杆件、节点KJ1KJ2KC4附着支承结构KJ1KJ2KC5竖向主框架KJ1KJ2KC表中：KC：冲击系数，根据防坠装置性能确定，取试验值1.2倍,最小值不得低于1.8;KJ1、KJ2:荷载变化系数，取KJ1=1.3，KJ2=1.8;单跨脚手架计算时取KJ1=1.0,KJ2=1.0;Ke:扣件式钢管脚手架立杆的偏心作用系数,取Ke=1.15.吊具、索具荷载附加计算与数表表二计算项目荷载附加计算系数K升降工况坠落工况升降机构中与升降动力相连的吊具、索具KJ2-升降机构中与防坠装置相连的吊具、索具-KC设计指标：钢材的强度设计值与弹性模量N/mm2厚度或直径（mm）抗拉、抗弯抗压f抗剪fv端面承压（刨平顶紧）fce弹性模量E≤162151253202.06×10517-40200115320计算书(5)扣件拉滑力NVC设计值(KN）项目扣件数量(个)承载力设计值对接扣件抗滑力13.2直角扣件、旋转扣件抗滑力18.5焊缝强度设计值（N/mm2）焊接方法和焊条型号钢号厚度或直径(mm)对接焊缝角焊缝抗拉和抗弯ftw抗压fcw抗剪fw抗拉、抗压抗剪ftw自动焊、半自动焊和E43XX型焊条的手工焊Q235≤1618521512516017-40170200115160螺栓连接度设计值（N/mm2）钢号抗拉ftb抗剪fvbQ235170130受压、受拉构件的容许长细比（λ）构件类别容许长细比[λ]受压构件150受拉构件300受变构件的容许挠度值构件类别容许挠度大横杆、小横杆L/150水平支承结构L/350材料强度调整系数M钢材的壁厚（mm）强度调整系数≤3．50．803．50．85四、导轨移动式爬架结构分类及特点导轨移动式爬架结构包括几大部分组成：1.架体：采用扣件式或碗扣式脚手架杆件组装的架体。2.竖向主框架和水平桁架：采用型钢定型焊接加工螺栓连接的桁架和主框架(含导轨)。3.爬升机构：包括：附着支承结构（预埋件、穿墙螺栓、悬梁、导轮架、垫板、花篮螺栓、钢丝绳）、防坠装置、防倾及导向装置（导轮及导轨）。4.自身提升设备：导轮悬梁组、电动葫芦、电控柜、电缆线。计算书(6)五、荷载标准值计算（一）计算用荷载单元模型的确定选取架体最大支承跨度为7.2米，脚手架高度16.8米的一片架体为荷载计算单元。架体内外排立杆中心距为0.9米，步高为1.8米，均布立杆柱距为1.8米。（二）风荷载计算计算式:Wk=0.7μs·μz·Wo式中:μz—风压高度变化系数。按照田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中、小城镇和大城市郊区的B类地面粗糙度采用（高度按200米考虑）。按文献[5]表6.2.1μz=2.61wo—基本风压。依据文献[5]中全国基本风压分布图，和为适应北京、广州、上海、天津、太原、西安、重庆、成都、南京、福州、沈阳等全国大中城市使用，故选取基本风压为wo=0.55kN／ｍ2。μs—风荷载体型系数。按照文献[4]，背靠建筑物的情况为“敞开框架和开洞墙”附着升降脚手架外排为密目安全网全封闭，故μs=1.3Φ，其中Φ为挡风系数。Φ=An／AW，式中:AN─挡风面积，AW─迎风面积Φ=0.5×(1.8＋1.8)×0.048＋1.8×1.8×0.51.8×1.8=0.527μs=1.3Φ=1.3×0.527=0.685使用工况风荷载标准值:Wk=0.7μs·μz·Wo=0.7×0.685×2.61×0.55=0.761kN／ｍ2升降和坠落工况风荷载标准值:Wk‘=0.7μs·μz·Wo=0.7×0.685×2.61×0.25=0.313kN／ｍ2（三）脚手板自重计算脚手板采用50ｍｍ厚的木板，架体内排立杆离墙500ｍｍ，脚手板铺设时离墙200ｍｍ，则脚手板宽度为:900+500-200=1200ｍｍ。脚手板的自重标准值为0.35kN／ｍ2。①单层脚手板自重：7.2ｍ×1.2ｍ×0.35kN／ｍ2=3.024kN②三层脚手板自重：3.024kN×3层=9.072kN③五层脚手板自重：3.024kN×5层=15.12kN（四）挡脚板自重计算在脚手板铺设层架体的外排搭设180ｍｍ高、50ｍｍ厚的木板作为挡脚板。①单层自重：7.2ｍ×0.18ｍ×0.35kN／ｍ2=0.4536kN②三层自重：0.4536kN×3层=1.36kN③五层自重：0.4536kN×5层=2.268kN计算书(7)（五）水平支承桁架(两主框间7.2米计)自重计算（杆件直径48×3.5钢管构成,力学计算按臂厚3.0MM计）序号名称数量（根）单重(kN)总重(kN)1横杆H180160.0671.0723斜杆X18080.0830.6645中间框架3套0.2700.8106螺栓M20×4032条0.00150.0487螺母M2032个0.000680.022合计总重（kN）2.616（六）竖向主框架自重计算3.00kN1.导轨12M×0.11261kN/M=1.35kN2.立杆.斜杆总长43米×0.0384kN/M=1.65kN（七）脚手架架体自重计算导轨移动式爬架架体部分采用钢管扣件脚手架，本《计算书》引用钢管扣件式脚手架来统计架体自重荷载。架体钢管规格采用Φ48×3.5（力学计算按Φ48×3.0），重量系数为0.0384kN／ｍ，直角扣件0.0132kN/个，旋转扣件0.0146kN/个，对接扣件0.0184kN/个。1.大横杆自重计算:23道，外排15道，内排8道，对接扣件23个，直角扣件92个7.2m/根×23根×0.0384kN／ｍ+23×0.0184kN+92×0.0132kN=7.99kN(包括防护栏杆)中间框架主框架1斜杆横杆主框架1提升滑轮组件主框架1中间框架非标斜杆横杆斜杆非标横杆附图1水平桁架计算书(8)2.小横杆自重计算:脚手板层小横按1.4米/根计算，其余按1.2米/根计算。1.4米的24根，1.2米的18根，直角扣件68个。（1.2m/根×18根+1.4m/根×24根）×0.0384kN／ｍ+68×0.0132kN=3.02kN2.立杆自重计算:外排3根，内排3根立杆总长约80.8米，对接扣件17个。80.8m×0.0384kN／ｍ+17×0.0184kN/个=3.42kN3.剪刀撑自重计算:3.外排16根6米管，42个旋转扣件；6m/根×16根×0.0384kN／ｍ+42×0.0146kN=4.30kN以上脚手架自重合计18.73kN。(八)活荷载标准值计算1.使用工况下，结构施工及装修施工时，按2层作业层3kN／ｍ2及3层作业层2kN／ｍ2计算。7.2米×0.9米×2层×3kN／ｍ2=38.88kN7.2米×0.9米×3层×2kN／ｍ2=38.88kN2.升降工况下，施工活荷载:按照作业层0.5kN／ｍ2计算7.2米×0.9米×1层×0.5kN／ｍ2=3.24kN附图2立面图计算书(9)(九)各工况荷载值:六、悬梁的计算㈠计算说明悬梁通过附着钢丝绳将架体全部荷载传递给主体结构。悬梁构件由8号槽钢（梁）、5号槽钢（斜撑）、20园钢及钢钢板焊接及30销轴、套构成。每机位由2-3个悬梁组成受力体系，计算时焊接件以1件受力计。㈡荷载计算1.恒载标准值：三层脚手板+三层挡脚板+安全网+竖向主框架+水平支承桁架+脚手架架体=42.02kN2.施工活荷载标准值：使用工况下活荷载标准值38.88kN1.荷载总值P标=0.9×1.3×（42.02+38.88）=94.65kNP设=γoγ1（γGGK+γQGQ）=0.9×1.3×（1.2×42.02+1.4×38.88）=122.68kN式中：γo–结构重要性系数γ1-荷载变化系数γG-恒载分项系数γQ-活荷载分项系数GK-恒载值GQ-活荷载值㈢销轴抗剪验算销轴材料Q235A；直径Φ30；截面积A=706ｍｍ2抗剪强度：σ=P设/4A=122.68×103/(4×706)=43.44N／ｍｍ2fv=125N／ｍ