2.8m附着升降脚手架设计

2.8m 附着升降脚手架设计 摘 要 附着升降脚手架是搭设一定高度的外脚手架，并将其附着在建筑物上，脚手架本 身安装有升降机构和升降动力设备，随着工程的施工进度，脚手架沿建筑物高度方向 升降，以满足操作层的安全防护作用。附着升降脚手架作为高层建筑用施工设备，适 用于剪力墙、框架结构等高层建筑、外墙及装修防护用脚手架，该设备是一种复杂的 成套施工设备，它包括控制电路及环链电动葫芦、爬升机构、安全机构、竖向主框架 和水平行架。升降脚手架是分跨、不落地的工具型脚手架，按照楼层的边围的尺寸大 小由对应数量的升降单元体构成，附着在墙上。由于附着升降脚手架采用相互爬升来 实现提升，因此此脚手架相对其他脚手架耗用材料少，要求电动升降人工少，整体升 降安全、速度快。 本设计由一跨独立的单元体为设计对象。附着升降脚手架的设计主要是对结构以 及材料的设计，以及对各部分的受力计算、材料强度的校核，设计中还要考虑外在因 素的影响，包括风载荷、施工载荷。 关键词：脚手架 强度 载荷 稳定性 2.8m 附着升降脚手架设计 ABSTRACT The scaffold is a outside scaffold which takes to establish certain height, combine to adhere to it on the building, the scaffold gearing has rise and fall organization and motive equipments, along with the construction progress of the engineering, the scaffold follows building height direction to ascend and descend, to satisfy the safe protection function of operation layer. Adhere to ascend and descend scaffold who is the high building uses construction equipments, and be applicable to shear a dint wall，frame structure etc , outside wall and repair a protection scaffold, the equipments is a kind of complicated become set construction equipments, it includes control electric circuit, the endless chain dynamoelectric bottle gourd, rise organization, safe organization, the vertical keeps a main frame and the level line. Ascend and descend the scaffold is the tool type that the cent acrosses and doesnt fall to the ground scaffold, the size rounded according to the side of floor from to constitute in response to the rise and fall unit body of amount, Adhere to on the wall. Because this scaffold ascends and descend an adoption to climb to rise to carry out to promote mutually, so this scaffold opposite and other scaffolds consume to use material little, request to be dynamoelectric to ascend and descend artificial little, whole ascend and descend safety, speed quick. The design of underneath from an across an independent unit body for design object, the design of scaffold is mainly the design to the structure and the material, and check the school of being compute by dint of part, material strength, design medium also need to consider the influence of external factor, include the breeze carries a lotus and start construction to carry a lotus. Keywords: scaffold、strength、load、stability 目 录 第第 1 1 章章 论绪论绪1 第第 2 2 章章 脚手架参数、设计计算公式及受力分析脚手架参数、设计计算公式及受力分析3 2.1 受力计算公式、符号.3 2.2 脚手架架体尺寸设计及材料设计.9 2.2.1 架体参数设计.9 2.2.2 钢管材料设计.9 2.2.3 扣件材料设计.10 2.2.4 脚手板.11 2.2.5 连墙件.11 2.3 荷载计算11 2.3.1 永久载荷11 2.3.2 可变荷载11 2.4 电动机和其控制装备的选择和设计14 2.4.1 电动机的选择.14 第第 3 3 章章 架体强度验算、稳定性计算架体强度验算、稳定性计算15 3.1 水平桁架计算.15 3.1.1 变形计算15 3.1.2 杆件稳定性计算16 3.1.3 节点强度计算.17 3.1.4 连接件焊缝强度计算17 3.2 竖向主框架计算.17 3.2.1 A 点变形计算.18 3.2.2 立柱稳定性计算19 3.2.3 立杆单肢稳定性计算21 3.3 架体板计算21 3.3.1 纵向水平杆计算21 3.3.2 横向水平杆计算22 3.3.3 脚手架整体稳定计算23 3.4.提升机构计算25 3.4.1 承力导柱强度计算.26 3.4.2 承力导柱变形计算.28 3.5.吊具、索具计算.28 3.5.1 吊具、索具受力计算28 3.5.2 斜拉筋受力计算30 3.6 改进承力导柱的计算31 3.6.1 B 点受力分析.31 3.6.2 强度计算33 3.7.拉筋计算34 3.7.1 悬臂梁斜拉筋.34 3.7.2 底盘拉筋34 3.7.3 架体斜拉筋.34 3.7.4 螺纹强度验算.34 3.7.5 螺牙抗弯强度.35 3.7.6 焊缝强度计算.35 3.8.抗倾覆计算.36 3.8.1 使用工况36 3.8.2 升降工况37 3.8.3 抗倾覆验算.38 3.9.附着处砼强度计算.39 第第 4 4 章章 搭设要求搭设要求.40 4.1 立杆设置要求.40 4.2 纵向水平杆设置要求.41 4.3 横向水平杆的构造应符合下列规定.42 结论结论.44 参考文献参考文献45 致谢致谢.46 1 第 1 章 论绪 在建筑工程施工中，为满足施工作业需要所设置的操作架子，统称为建筑 脚手架。搭设脚手架的成品和材料亦称为“架设材料”和“架设工具”，它是 建筑施工企业常备的施工工具。附着升降脚手架为建筑脚手架其中的一种。 建筑脚手架对于建筑施工所具有的特殊重要性是人所共知的；它不仅是 施 工作业中必不可少的手段和设备，没有它就难以进行施工作业个确保施工安全、 工程质量以及施工进度；而且它也大量占用着施工企业的流动资金，是企业经 济管理工作中的重要环节之一。在科学技术迅速发展的今天，建筑脚手架的状 况是衡量建筑施工技术发展水平的重要标志之一。 建筑脚手架在我国已经走过了两个发展阶段：在二十世纪 60 年代以前为传 统的木、竹架设工具阶段；60 年代到 70 年代为扣件式钢管脚手架、钢脚手架、 各种工具式金属里脚手架和木竹架设工具并用的阶段。 在我国建筑脚手架的发展阶段中，已经初步表现出以下的特点： 1.架设工具和脚手架技术朝着可靠、方便、多功能和系列化的方向发展； 2.为适应现代建筑技术和提高效益的要求，已经开始了对继续使用的现行 架设工具进行相当规模的改造和更新工作。 3.在架设工具的占有和使用方式上正在发生巨大的变革：内部租赁和商品 租赁会逐步成为主要方式；从事建筑脚手架的设计、生产、经营和租赁的专业 厂家、公司将会得到蓬勃的发展；现在各建筑施工企业因架设工具大量占用企 业自由资金的不合理状况，将会在逐步改变的过程中得到尽快的解决。 4.对建筑脚手架的使用开始由传统经验型想科技经营型发展，一批专家和 众多的科技人员涉足与建筑脚手架技术的研究和应用，必将推动建筑脚手架技 术的迅速发展。 总的来说，我国建筑脚手架正处在发展之中，在大中城市施工企业发展迅 速，有的已经达到或接近世界先进水平，但大多数中小企业和工地架设工具情 况仍然比较落后，还存在不少需要解决的问题： 1.落后的架设工具所占的比重较大。传统木、竹脚手架和粗制、简易的架 设工具所占的比重较大。他们笨重、杆件和构造形式不规范、可靠性差，使用 和管理均不方便、工效也低，不能适应城乡建设迅速发展需要。 2.技术和安全的标准化管理有待建立。长期以来，由于建设工具本身及其 构造技术和使用安全管理工作处于较为落后的状态，致使事故的发生率较高。 有关统计表明：在我国建筑施工系统每年所发生的伤亡事故中，大约有 1/3 左 2 右直接或间接地与架设工具及使用方面的问题有关。因此，急需尽快地建立起 对脚手架技术和使用安全的标准化管理体制。 3.旧的、落后的占有和管理体制急需改革。我国长期以来在架设工具方面 实行单一的施工企业自备的占有和管理体制。一方面因占有数量与施工任务之 间不易很好协调而造成短缺或积压；另一方面则又大量占用企业的流动资金， 是企业没有足够的周转资金，降低了企业的活力。此外，也不能充分发挥架设 工具的效益和不利于对架设工具进行改造和更新工作。 4.乡镇地区架设工具缺少。随着乡镇企业的迅速发展和农民收入的大幅度 提高，乡镇地区的建设也已呈蓬勃展开之势，建筑工程由过去的单层住宅发展 到多层和厂房建筑，地域也越来越大，缺少架设工具的情况日趋突出。 因此，设计一种功能齐全、结构简单、适应性广、劳动生产率高等特点的 脚手架迫在眉睫。作为建筑施工脚手架中的一种，附着升降脚手架是能适应各 种建筑结构的升降脚手架。升降动力可采用机动或手动，是高层、超高层理想 的施工设备。 附着升降脚手架施工工艺是高层建筑的现代化施工方法之一。早在九十年 代该工艺应用于高层建筑施工之中，取得了很好的效果。近年来，随着高层住 宅楼写字楼的不断建设，该工艺又得到了广泛的应用和发展，通过施工中不断 探索，总结逐步形成了一套附着升降脚手架施工工法。附着升降脚手架，是在 原导轮轨附墙式爬升脚手架基础上，发展起来的新一代爬升脚手架，它以电动 或手动葫芦为动力，对脚手架进行升降操作，是一种安全，高效的建筑施工设 备，适用于现浇钢筋混凝土高层建筑。 3 第 2 章 脚手架参数、设计计算公式及受力分析 附着升降脚手架应具有足够强度和适当刚度的架体结构；应具有安全可靠 的能够适应工程结构特点的附着支承结构；应具有安全可靠的防倾覆装置、防 坠落装置；应具有保证架体同步升降和监控升降荷载的控制系统；应具有可靠 的升降动力设备；应设置有效的安全防护，以确保架体上操作人员的安全，并 防止架体上的物料坠落伤人。因此，根据脚手架的安全规则总则将架体设 计零部件简图以及初步安装位置设计如下图： 附附 墙墙 拉拉 筋筋 承承 力力 拉拉 筋筋 附附 墙墙 导导 轮轮 架架 体体 导导 轮轮 承承 力力 导导 柱柱 提提 升升 悬悬 梁梁 悬悬 梁梁 斜斜 撑撑 电电 动动 葫葫 芦芦 防防 坠坠 拉拉 筋筋 防防 坠坠 悬悬 梁梁 防防 坠坠 杆杆 防防 坠坠 器器 底底 盘盘 拉拉 筋筋 竖竖 向向 主主 框框 架架 水水 平平 桁桁 架架 底底 盘盘 从上图可以初步看出个零部件之间的相对位置关系，将整体分为 2 个部分： A 固定架：由承力导柱、底盘导轮以及相关部分组成；B 活动架：由竖向 主框架和水平桁架及相关部分组成。 本设计主要是对固定架的设计，活动架计算部分主要是为了对固定架拉筋 以及螺栓部分的设计计算。 2.1 受力计算公式、符号 根据上图，受力包括以下几点： 4 （1）恒载标准值 GK。 （2）施工活荷载标准值 QK。 （3）风荷荷载标准值 WK。 0 7 . 0 zszk 见式 15-38 （其中手册为建筑施工脚手架使用手册，以下同） 式中 风荷载标准值（） 风荷载体型系数 k 2 /mKNs 基本风压（） Z 高度处的风振系数 0 2 /mKN z 风压高度变化系数 z 基本自振周期 1 T 3 1 03 . 0 03 . 0 B H T 式中 H房屋总高度（m） B房屋宽度（m） 0k 7 . 0 zstwz 风荷载标准值（KN/m2）； k Z高处的风振系数 风压高度变化系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GBJ9） z 规定采用； 5 表 2-1 风压高度变化系数 2 地面粗糙度类别离地面或海平面 高度（m） ABCD 51.171.000.740.62 101.381.000.740.62 151.521.140.740.62 201.631.250.840.62 301.801.421.000.62 401.921.561.130.73 502.031.671.250.84 602.121.771.350.93 702.201.861.451.02 802.271.951.541.11 902.342.021.621.19 1002.402.091.701.27 1502.642.382.031.61 2002.832.612.301.92 2502.992.802.542.19 3003.122.972.752.45 3503.123.122.942.68 4003.123.123.122.91 4503.123.123.123.12 地面粗糙度:A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类指田野、乡村、丛 林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C 类指有密集建筑群的城市市区；D 类指有 密集建筑群且房屋较高的城市市区。 表 2-2 脚手架的风荷载体型系数 s： 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 130-2001 表 4.2.4 背靠建筑物的状况全封闭墙敞开、框架和开洞墙 全封闭、半封闭 1.01.3 单排 stw=1.2 脚手架状况 敞开 双排stw=1.2（1+） 表 2-3 系数 表 挡风系数 lb/H1lb/H2 0.11.001.00 0.20.850.90 wn AA /2 . 1 6 式中： 1.2为节点面积增大系数； dhlhlA aan )325 . 0 ( d为挡风面积（0.325 为脚手架立面每平方米内剪刀撑的平均长度； d 为钢管外径 m）； 为迎风面积。hlA aw 1）敞开式单、双排扣件式钢管（483.5mm）脚手架的挡风系数 值 (建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 130-2001 表 A-3)(当采用 513.5mm 钢管时,表中系数乘以 1.06) 表 2-4 纵 距（m）步距 （m） 1.21.51.82.0 1.20.1150.1050.0990.097 1.350.1100.1000.0930.091 1.50.1050.0950.0890.087 1.80.0990.0890.0830.080 2.00.0960.0860.0800.077 2）密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数 计算： 2 . 1/ 2121 密目式安全网挡风系数 100 )100(2 . 1 0 1 nA A0（cm2）为每目孔隙面积： 2300 目/100 ：A0=0.013 2 cm 2 cm 3200 目/100 ：A0=0.007 2 cm 2 cm 敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数：2 查上表。 “立网应该使用密目式安全网，其标准：每 10cm10cm=100 的面积 2 cm 上，有 2000 个以上网目。” 建筑施工安全检查标准JGJ 59-99)条文说明 3.0.7 条。 0-基本风压（），按现行国家标准建筑结构荷载规范 2 KN/cm （GBJ9）规定采用。按 50 年一遇的风压采用，但不得小于 0.3 。 2 KN/cm 7 表 2-5 风压值 风压（） 2 KN/cm 城市名海拔高度（m） 10 年50 年100 年 北京 54.00.30.450.50 上海 2.80.400.550.60 太原 778.30.300.400.45 南京 8.90.250.400.45 杭州 41.70.300.450.50 西安 397.50.250.350.40 郑州 110.40.300.450.50 青岛 76.00.450.600.70 （4）基本风压值 2 0 /55 . 0 mKNW （5）按“极限状态设计法”按式进行计算： RST 0 结构重要性系数取 0 T9 . 0 2 T 不考虑风载： GKGGKG SRSRKS 考虑风荷： WKGGKGGKG SPSRSRKS （6）按“容许应力设计法”按下式进行计算： （7）荷载附加计算系数表 表 2-6 荷载附加计算系数 K项 次 计算项目 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 1010 - 3 水平支承结构杆件、节点 1J K 2J K C K 4 附着支承结构 1J K 2J K C K 5 竖向主框架 1J K 2J K C K 表中：冲击系数，根据防坠装置性能确定，取试验值 1.2 倍,最小值 C K 不低于 1.8; 、:荷载变化系数，取=1.3，=1.8;单跨脚手架计算时取 1J K 2J K 1J K 2J K =1.0, =1.0; 1J K 2J K 8 Ke:扣件式钢管脚手架立杆的偏心作用系数,取 Ke=1.15. （8）吊具、索具荷载附加计算与数表 表 2-7 荷载附加计算系数 K计算项目 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 （9）设计指标 表 2-8 钢材的强度设计值与弹性模量 2 /mnN 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 16215125320 17-40200115320 2.06105 2-9 扣件拉滑力设计值(KN） C V N 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 表 2-10 焊缝强度设计值（） 2 /mnN 对接焊缝角焊缝焊接方法和 焊条型号 钢号厚度或直 径(mm)抗拉和抗 弯 ftw 抗压 fcw 抗剪 fw 抗拉、抗压 抗剪 ftw 16185215125160 自动焊、半 自动焊和 E43XX 型焊条 的手工焊 Q235 17-40170200115160 表 2-11 螺栓连接度设计值（） 2 /mnN 钢号抗拉 ftb抗剪 fvb Q235170130 表 2-12 受压、受拉构件的容许长细比（） 构件类别容许长细比 受压构件 150 9 受拉构件 300 表 2-13 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 表 2-14 材料强度调整系数 M 钢材的壁厚（mm）强度调整系数 35080 35085 2.2 脚手架架体尺寸设计及材料设计 2.2.1 架体参数设计 根据脚手架的安全规则总则 1. 架体高度不应大于 6 倍楼层高； 2. 架体宽度不应大于 1.5m； 3. 直线布置的架体支承跨度不应大于 8m；折线或曲线布置的架体支承跨 度不应大于 5.4m； 4. 整体式附着升降脚手架架体的悬挑长度不得大于 1/2 水平支承跨度和 3m；单片式附着升降脚手架架体的悬挑长度不应大于 1/4 水平支承跨度； 5. 升降和使用工况下，架体悬臂高度均不应大于 6.0m 和 2/5 架体高度。 6. 架体全高与支承跨度的乘积不应大于 110。 2 m 因此设计尺寸取值见下表 项 目 指 标 单 位 高度15 宽度0.91.0(局部可达 1.5) 离墙距离0.20.4 最大跨距6.8 架 体 步高1.8 m 最大施工活荷载6.0 2 KN/m 150 使用高度 加强型150 m 2.2.2 钢管材料设计 10 （1）采用现行国家标准直缝电焊钢管（GB/T 18793）或低压流体 输送用焊接钢管（GB/T 3092）中规定的 3 号普通钢管。 （2）脚手架钢管的尺寸按下表采用，每根钢管的最大质量不大于 25kg， 采用钢管。3.548 表 2-15 脚手架钢管尺寸（mm） 截 面 尺 寸最 大 长 度 外径 ，d壁厚 t横向水平杆其它杆 483.5 513.0 22006500 表 2-16 钢管的尺寸和表面质量规定 序 号 项目 允许偏差 （mm） 示 意 图 检查 工具 外径 48-0.5 壁厚 3.5-0.5 外径 51-0.5 1 焊接 钢管 尺寸 (mm)壁厚 3.0-0.45 无 游 标 卡 尺 2钢管两端面斜切偏差1.70 塞 尺 拐 角 尺 3钢管外表面锈蚀深度 0.50 游 标 卡 尺 a 各种杆件钢管的端部弯 曲 l1.5m 5 3m表 4-36 取 =1.43ih/ 21 H步高 1.8M i回转半径=1.58cm 163 1058 . 1 8 . 143 . 1 / 2 ih 查表 4-37A =0.265 2 08 . 5 cmW 使用工况: 22 3 33 /215/186 1008 . 5 1066 . 0 490265 . 0 1023 . 7 mmNfmmN W M A N c W 因此 合乎要求 升降工况 22 6 /215/171 5080 1066 . 0 490265 . 0 5330 mmNfmmN W M A N c W 因此 合乎要求 非常工况() 2 0 /55 . 0 mKN 22 6 /215/179 5080 1077 . 0 490265 . 0 3540 mmNfmmN W M A N c W 因此 合乎要求 3.2.3 立杆单肢稳定性计算 轴压力 N KNPN5 .137 . 16 . 323. 76 . 323 . 7 114 1058 . 1 8 . 1 / 2 ih 查表 4-37A =0.489 22 3 /215/56 490489 . 0 10 5 . 13 /mmNfmmNAN c 因此 合乎要求 3.3 架体板计算 3.3.1 纵向水平杆计算 最大纵距取 L=1.8m C=0.9M 查手册表 4-33。 （1）弯矩 22 qlM117 . 0 式中 作用于纵向水平杆的线荷载设计值 q KNM CQQq kp 43 . 1 3 . 0)34 . 0(4 . 1 )(4 . 1 KNMqlM3 . 08 . 143 . 1 117 . 0 117 . 0 22 3 6 /200/ 7 . 83 1008 . 5 103 . 0 mmNfmmN c 因此 合乎要求 （2）挠度 EI lq v k 100 99 . 0 4 式中 作用于纵向水平杆的线荷载标准值 k q KNM CQQq kp 02 . 1 3 . 0)34 . 0( )( 5 8 1006 . 2 1019.12 E I m L m EI lq v k 33 835 4 1012 150 8 . 1 150 10724 . 0 1019.12101006. 2100 8 . 102 . 1 99. 0 100 99. 0 因此 合乎要求 3.3.2 横向水平杆计算 （最大横距取 L =0.9M） （1）弯矩 M CFM 式中 由纵向水平杆传给横向水平杆的集中力设计值 F 42 . 1 9 . 043 . 1 1 . 11 . 1qlF 23 KNMCFM43 . 0 3 . 042. 1 22 3 6 /200/ 7 . 83 1008 . 5 1043 . 0 mmNfmmN c 因此 合乎要求 （2）挠度 v： 查结构力学式 6.3 EI lF v bk 28 式中 -由纵向水平杆传给横向水平杆的集中力设计值 K F 查结构力学page117 式 d KNlqF kK 02 . 2 80 . 1 02 . 1 1 . 11 . 1 -是集中力在横向水平杆上产生的弯矩 bkl F m L m EI lF v bk 33 85 106 150 1067 . 2 1019.121006 . 2 28 93 . 0 02 . 2 28 因此 合乎要求 扣件抗滑移计算 查手册表 4-26 得 KNNVC2 . 3 KN aQQFR kp 8 . 9 8 . 18 . 0)34 . 0(4 . 142 . 1 5 . 1 )(4 . 15 . 1 1 KNNKN R N VC 2 . 345 . 2 4 8 . 9 4 因此 合乎要求 3.3.3 脚手架整体稳定计算 c W f W M A N 式中 轴心压力计值 N QiK n i GK NN k N 1 1 4 . 1 2 . 1 24 高度调整系数按手册表 4-35 取 1 k 8 . 0 1 k 脚手架自重产生的轴心压力标准值 GK N KN G N K GK 54 . 4 8 35.36 24 使用工况： KN Q N k QiK n i 05 . 4 8 4 .32 24 1 提升工况： KNNQiK n i 34 . 0 8/7 . 2 1 26 10490mA 轴心压杆稳定系数- i h 查手册表 4-36 得 =1.8 查手册表 4-31 得 mcmi 2 1058 . 1 58 . 1 步距 h=1.8m 205 1058 . 1 8 . 18 . 1 2 i h 查手册表 4-37A 10 4 . 1 172 . 0 2 hq M wk W 风线荷载标准值 wk q 非常工况 mKNlwq kwk /41 . 1 5 . 194 . 0 提升使用工况 mKNlwq kwk /41 . 0 5 . 1268 . 0 25 非常工况 KNM hq M wk W 64. 0 10 82 . 1 41. 14 . 1 10 4 . 1 2 提升使用工况 KNM hq M wk W 19 . 0 10 82 . 1 41 . 0 4 . 1 10 4 . 1 2 表 3-4 提升工况使用工况非常工况 N7.3kN12.5kN6.8kN W M 0.19 kNM0.19 kNM0.64kNM 提升工况 22 3 63 /215/124 1008 . 5 1019 . 0 490172 . 0 103 . 7 mmNfmmN W M A N c W 因此 合乎要求 使用工况 22 3 63 /215/186 1008 . 5 1019 . 0 490172 . 0 10 5 . 12 mmNmmN W M A N W 因此 合乎要求 非常工况 22 3 63 /215/207 1008 . 5 1064 . 0 490172 . 0 108 . 6 mmNfmmN W M A N c W 因此 合乎要求 3.4.提升机构计算 26 3.4.1 承力导柱强度计算 图 3-5 承力导柱简图 永久载荷 ； 施工载荷 ； GS S QK S 永久荷载分项系数，一般取 1.2，但当有利于抗倾覆验算时，取 G 0.9； 可变荷载分项系数，取 1.4； Q KN SSkP QKQGSG 32.85 7 . 24 . 135.362 . 1 (8 . 1 )( ） X 轴方向分力 X P 1 KN arctgPP 2 . 102 ) 1089 660 cos(/ 1 KN PPX 3 .56 32.85 1089 660 1089 660 1 P2 F2 P1 P F2 27 KNPP X 1 .17)1200/276( 2 层高 2.8M 时. KNPFF X 1 . 17 22 12 16008001200FPF KNF7 .31 1 KNF6 .14 2 作用效应组合弯曲设计值: )9 . 0(1015 . 6 9 . 01083 . 6 1032.85800800 0 77 0 3 0 mmNmmNPM 图 3-6 槽钢导轨简图 22 123.16444 . 8 3 . 6cmWcmA x 号槽钢参数 453 . 2 186.50 4 xx icmI 44224 10403210444. 8)2/213(10186.504mmI 44 10 1 . 27312/16038mmI 板 KN arctg P P 8 . 87 ) 1200 276 cos( 2 KN arctgPP X 8 . 87 )1200/276(cos/ 2 213 120 63 28 444 10 1 . 430510 1 . 2734032mmIIIx）（ 板 45 max 1012 . 3 2 63 2 213 1 . 4035 mm I w X X 结构抗力弯曲设计值： mmNM 75 1024 . 6 1012 . 3 200 抗 与相比，基本相等 mmNM 7 1015 . 6 因此 合乎要求 3.4.2 承力导柱变形计算 mmLmm EI blpb f KNPPP EmmI c XX X 4700/2800700/7 . 3 10 1 . 43051006 . 2 48 )1200428003(120010 4 . 73 48 )43( 4 . 73 1 . 17 3 . 56 1006 . 2 10 1 . 4305 45 223 22 21 544 因此 合乎要求 3.5.吊具、索具计算 3.5.1 吊具、索具受力计算 提升机构是架体升降过程中的主要受力机构，主要由承力导柱 1，提升悬 梁 2，提升悬梁斜撑 3，底盘 4，底盘拉筋 5，悬臂梁拉筋 6，提升葫芦 7 组成， 由于升降过程中不允许施工动荷载存在，所以只需考虑恒荷载 Gk 29 图 3-7 升降机构简图 图 3-8 索具受力简图 悬臂梁反力 1 P Gk 恒荷载 2两道斜拉筋所产生拉力 2 P 33 . 3 2 1200 300 3000 tg KNGP KNtgGP k k 86.3796 . 0 / 5 . 36sin/2 0 . 1133 . 3 /35.36/ 2 1 考虑到两夹角较小，及受力不均匀等因素，取系数 1.2 得： 2 P 22.72.KN2 . 1 2 2 2 2 P P Gk挂钩对底盘拉力 四道底盘拉筋产生拉力 5 4P A 2P1 P1 GK 2P2 2P1 B 1 2 3 4 5 6 A B GK 1200 1200 30 678 . 0 10002 )6001200( sin 2/122 678. 0arcsin KN G P K 02.49 7416 . 0 35.36 cos 4 5 考虑四道拉筋受力不均匀取系数 1.2 KN P P71.142 . 1 4 4 3 3 3.5.2 斜拉筋受力计算 图 3-9 斜拉筋受力简图 体提升到位后，主要由上、下两套四道斜拉筋受力（包括恒荷载） 在 C 点产生的分力 KK QG 压墙轮反力 1 P 2两道斜拉筋产生拉力考虑上下荷载分配不均匀取系数 1.3 5 P KK QG 得：KN QG KK 69.44 2 3 . 1) 4 . 3235.36( 3 . 1 2 2 3001200 3000 tg 35.22 2 69.44 1 tg QG P KK 1200 300300 3000 D D 2P5 P4 GK+QK 31 KN QG P KK 97.49 8944 . 0 69.44 sin 2 5 考虑两道斜拉筋受力不均匀取系数 1.2 得。 3.6 改进承力导柱的计算 图 3-10 改进承力导柱受力简图 3.6.1 B 点受力分析 （1）根据 B 点的受力平衡： NNtgGF 55 2 108 . 0 1000 800 101 而且： 22 FF 根据弯矩平衡：27001000 32 FF 则：NF 5 3 103 . 0 则，A 点水平方向所受的剪切力： NNFFF 55 323 101 . 110)3 . 08 . 0( （2）设材料许用应力为：MPaMPa100 ,160 KN P P98.292 . 1 2 2 4 5 32 A 点出弯矩最大：mKNM801108 . 0 5 max 由弯曲正应力强度条件有： 3 6 3 max 500 10160 1080 cm M Wz 查型钢表，选用 28a 工字钢，其中： 3 508cmW （3）校核切应力 由型钢表查得 28a 的系列数据： 由 KNF110 5 对于切应力强度条件： 1053 1085 . 0 6 . 24 10110 6 4 3 max dI SF Z ZS 所以 28a 工字钢满足要求。 （4）工字钢的变形主要表现为挠度 计算最大挠度，公式： lEI blbF w S 39 )( 2/322 max 查结构力学表 6-3 9th 其中： 4 5 7110 210 101 . 1 3700 1000 cmI MPaE F cml cmb S 代入数值： mmw6 max 计算角度： 34 . 0 0058 . 0 7 . 3107110102106 )7 . 27 . 3(7 . 2 89 rad FS 4m 长的 28a 工字钢重量为：174kg； cmd cm S I z z 85 . 0 6 . 24 33 （5）由于此计算是假设物体在静止或匀速运动的情况下，而通常物体启动 时有较大加速度，现假设加速度为，再进行计算： 2 10/m s 3.6.2 强度计算 物体以加速度为上升的情况下，剪切力数值则增大一倍，根据材 2 10/m ss F 料许用应力，由弯曲正应力强度条件有： 3 6 3 max 1000 10160 10802 cm M WZ 查型钢表，选用 40a 工字钢，其中： 3 1090cmW 再校核切应力 由型钢表查得 40a 的系列数据： cmd cm S I Z Z 5 . 10 1 . 34 由于KNF220 5 对于切应力强度条件：1062 1005 . 1 1 . 34 10220 6 4 3 max dI SF Z ZS 所以 40a 工字钢满足要求。 （2）挠度计算 计算最大挠度，公式： lEI blbF w S 39 )( 2/322 max 其中： 4 5 21700 210 102 . 2 3700 1000 cmI MPaE F cml cmb S 代入数值：mmw4 max 计算角度： 22. 0038. 0 7 . 31021700102106 )7 . 27 . 3(7 . 2 89 rad FS 4m 长的 40a 工字钢重量为：271kg。 34 3.7.拉筋计算 3.7.1 悬臂梁斜拉筋 材料直径 25mmQ235 钢悬臂斜拉筋，是架体升降过程中，把架体全部自重转 递至墙体的重要受力件。验算中还需考虑在实际使用中若一片架中有某提升机 位发生意外，则左右两侧提升机构仍能承受住这一单元的架体重量，故安全系 数 K 取 2.0；冲击系数 取 1.5。 应满足 2 f A KP f 式中：P2 拉筋受力 22.72 KN A 拉筋载面积 490.87 mm2 f查手册附表 15-3-9A3 钢值为 205MPa 合格MPaff20586.138 87.490 5 . 11072.220 . 2 3 3.7.2 底盘拉筋 材料直径 20mm Q235 钢 MPafMPa A KP f S 20547.140 16.214 5 . 11071.142 3 3.7.3 架体斜拉筋 材料直径 20mm Q235 钢 架体斜拉筋是架体在升降到位静止时重要受力件，同时承受架体自重 Gk 及 施工荷载 Qk 强度验算时安全系数取 K=2 所以应满足 MPaMPaf f A KP f S 20585.190 16.314 1098.290 . 2 3 35 3.7.4 螺纹强度验算 本设计采用的是螺杆 Q235 T346 抗剪切力：应满足： bud KRF fv 6 螺牙抗剪强度，查手册附表 15-3-6 值 v f =130MPa v f 螺纹内径 28mm d u 受压螺纹圈数 6 R 螺牙受力不均匀系数 /3 b 牙根宽对于梯形螺纹 b=0.65t=0.656=3.9mm K 安全系数取 2。 MPafMPaf vv 13026.66 9 . 32814 . 3 1008.34 3 2 3 合格 3.7.5 螺牙抗弯强度 K=2 6 2 6 f udb LF f 式中 L螺纹弯曲力臂 f抗弯强度手册附表 15-3-9 值=205MPa 合格MPafMPa20596.62 3.7.6 焊缝强度计算 mm dd L3 2 2834 2 2 MPaf24.111 69 . 33414 . 3 31008.346 2 3 36 螺母焊缝为抗拉查手册附表 15-3-10 得Mpaft175 6 tt f hL KF f 式中 h焊缝高，要求为 4mm L焊缝长 直径mm76.1063414. 3 MPaft 0 . 141 76.1064 1008.34 3 合格：MPafMPa t 175 0 . 141 拉耳焊缝为抗剪 K=2 查手册附表 15-3-10 MPafv120 hL F fv 6 式中 L焊缝长:3.1434=107mm h高 4mm MPafMPaf vv 12063.79 76.1064 1008.34 3 因此 合乎要求 3.8.抗倾覆计算 KN S S F KN S S F mKNmmN mWPq KN GCKS KN QCKS GK QK GK QK KQ KGGGK KQQQK 47.4435.42 1000 600 2 91.37 1000 600 2 97.3535.42 1000 400 2 91.37 1000 400 2 /25 . 2 0 . 6/268 . 0 4 . 10 . 1 9 . 6 53.4235.360 . 19 . 03 . 1 91.37 4 . 320 . 19 . 03 . 1 2 外 内 37 3.8.1 使用工况 内倾(绕 A 点翻转) )( 2 . 19 05 . 953.426 . 091.375 . 0 2 1 05 . 96 . 05 . 0 3 3 2 . 14 0 2 3 2 . 14 0 有风载KNF Fqx FS