爬架荷载计算

1、TS-01型附着式升降脚手架设计计算书北京韬盛科技发展有限公司二一二年五月目 录1. 计算依据12. 计算说明12.1 架体参数12.2 计算选用值12.3 验算项目33. 计算单元34. 计算荷载55. 水平支承桁架验算65.1 计算简图65.2 荷载计算65.3 受力分析75.4 截面校核76. 主框架验算86.1 模型分析86.2 计算简图96.3 计算荷载96.3.1 使用工况96.3.2 升降工况116.3.3 坠落工况126.4 受力分析136.4.1 使用工况136.4.2 升降工况136.4.3 坠落工况146.5 承载验算147. 架体验算167.1 架体立杆167.2 架体

2、水平杆168. 上吊点吊挂件验算178.6 吊挂件穿墙螺栓验算199. 下吊点验算2010. 附着支座验算2110.1 附着支座穿墙螺栓验算2110.2 附着支座背板验算2211. 防坠验算2311.1 计算荷载2311.2 防坠摆针验算2311.3 导轨小横杆验算241. 计算依据(1) 建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定建建2000230号(2) 建筑结构荷载设计规范GB50009-2001(3) 钢结构设计规范GB50017-2003(4) 冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002(5) 建筑施工安全检查标准JGJ59-99(6) 建筑施工工具式脚手架安全技术规范JGJ202-2

3、010(7) 附着式升降脚手架Q/TXTSK001-20092. 计算说明2.1 架体参数导座式附着升降架的相关架体参数如下：表1架体相关参数序号项 目内 容1架体宽度内外排立杆中心距0.9m，内立杆与结构间距0.4m2立杆间距立杆间距1.5m3水平杆步距水平杆步距1.8m4架体高度架体总高为8步，高度15.2m5计算跨度取五个立杆间距，按7.5m一跨计算6附着支座数量使用过程中每榀主框架上保证不少于3个，提升过程中不少于2个7附着支座与结构连接f27螺杆，Q235钢8吊挂件与结构连接f30螺杆，Q345钢计算所采用的楼层相关信息如下：表2楼层相关参数序号项 目内 容1层高2.8m4.0m2砼

4、强度C203墙体厚度200mm2.2 计算选用值材料选用值见表3。表3材料选用值A(cm2)I(cm4)W(cm3)i(cm)重量(N/m)f48.3*3.24.5311.594.801.6035.6f48*3.54.8912.195.081.5838.4f48*3.04.2410.784.491.5955116.32.4666.3各类材料物理性能指标选用值见表4。表4各类材料物理性能指标选用值材料种类弹性模量E（N/mm2）抗拉、抗压和抗弯f（N/mm2）抗剪fv（N/mm2）f48.3*3.2206103205120f48*3.5206103205120f48*3.02

5、061032051206.3206103205120M27螺杆206103170140M30螺杆206103170140焊缝（角焊缝）160160计算参数见表5。表5相关计算参数序号类别项目符号取值备注1架体荷载操作面铺板150N/m2扣件13.2N/个2施工活荷载使用状态同时作业3层时2.0kN/m2升降状态按3层荷载计0.5kN/m23风荷载基本风压w00.4kN/m2风压高度变化系数2.83A类，200m风振系数1.0建筑物体型系数1.3挡风系数f0.82.3 验算项目在确定架体计算单元的基础上对下列部分进行验算：(1) 水平支承桁架；(2) 主框架；(3) 架体构架(4) 附着支座；(

6、5) 上、下吊点(6) 防坠验算。3. 计算单元计算单元简图如图1：图1 附着式升降脚手架示意图为偏于安全计，计算单元取5个立杆间距，跨度为7.5m。4. 计算荷载取一个计算单元计算，各部位的荷载标准值如下表：表6荷载标准值代号项 目计算标准荷载值A永久荷载A1主框架（每榀主框架）导轨立杆9.338.42714N导轨纵向小横杆0.0927.674184N导轨横向小横杆0.1623.02592N导轨小斜杆0.3823.013114N框架立杆10.038.42768N框架水平杆0.8538.46196N框架斜杆1.9038.42146N2.21kNA2主框架加长节（每榀主框架）导轨立杆4.038.

7、42307N导轨纵向小横杆0.0927.63279N导轨横向小横杆0.1623.01140N导轨小斜杆0.3823.01196N框架立杆4.038.42307N框架斜杆1.9038.42146N0.98kNA3水平支承桁架（每立杆间距）立杆2.338.488N水平杆1.538.42115N斜杆2.3438.490N0.29kNA4附着支座（每榀主框架）330N0.33kNA5架体外排立杆处（每立杆间距）立杆13.338.4511N大横杆及扶手杆38.41.515864N小横杆38.41.2/28184N剪刀撑38.418.0/2346N扣件13.2(9+28)330N操作面铺板1500.451

8、.55506N密目立网515.21.5114N2.86kNA6架体内排立杆处（每立杆间距）立杆13.338.4511N大横杆及扶手杆38.41.57403N小横杆38.41.2/28184N扣件13.282211N操作面铺板1500.451.55506N1.82kNA7架体内外排水平杆（架体构架计算用）大横杆自重38.4N/m小横杆自重38.41.2/21.515.4N/m操作面铺板1500.4567.5N/m121N/mA8电动葫芦（每榀主框架）2000N2.00kNB可变荷载（使用工况下每立杆单元）B1架体外排立杆处0.451.5300024050N4.05kNB2架体内排立杆处0.451

9、.5300024050N4.05kNC可变荷载（升降工况下每立杆单元）C1架体外排立杆处0.451.55002675N0.68kNC2架体内排立杆处0.451.55002675N0.68kND可变荷载（坠落工况下每立杆单元）D1架体外排立杆处0.451.550031013N1.01kND2架体内排立杆处0.451.550031013N1.01kNE风荷载 E1每个立面单元12.83(1.30.8)4001.51.83179N3.18kN5. 水平支承桁架验算为偏于安全计，水平支承桁架取五片水平桁架（跨度为7.5m）进行计算，并按简支受力进行分析，其荷载效应组合为：永久荷载 + 施工活荷载5.1

10、 计算简图按简支静定桁架进行分析，其计算简图如下：图2 水平支承桁架计算简图5.2 荷载计算5.2.1 外侧水平支承桁架永久荷载：PGLw=gG(A3+A5)=1.2(0.29+2.86)=3.78kN可变荷载：PQLw=gQB1=1.44.05=5.67kN则计算荷载：Pw=PGLw+PQLw=3.78+5.67=9.45kN式中：PGLw每个外侧支承桁架的竖向永久荷载设计值PGLw每个外侧支承桁架的竖向可变荷载设计值Pw每个外侧支承桁架的设计荷载gG永久荷载分项系数，取gG=1.20gQ可变荷载分项系数，取gQ=1.40A3水平桁架自重，见表6，A3=0.29kNA5外排立杆永久荷载，见表

11、6，A5=2.86kNB1外排立杆可变荷载，见表6，B1=4.05kN5.2.2 内侧水平支承桁架永久荷载：PGLn=gG(A3+A6)=1.2(0.29+1.82)=2.53kN可变荷载：PQLn=gQB2=1.44.05=5.67kN则计算荷载：Pn=PGLn+PQLn=2.53+5.67=8.20kN式中：PGLn每个内侧支承桁架的竖向永久荷载设计值PGLn每个内侧支承桁架的竖向可变荷载设计值Pn每个内侧支承桁架的设计荷载A6内排立杆永久荷载，见表6，A6=1.82kNB2内排立杆可变荷载，见表6，B2=4.05kN其受荷载值小于外侧水平支承桁架，因此仅须验算外侧水平支承桁架即可。5.3

12、 受力分析按静定支承桁架进行受力分析，结果如下图所示：图3 水平支承桁架受力分析图单位：kN5.4 截面校核由受力分析图可以看出，则最不利杆件为压杆，出现在两个支座处，其一为竖向压杆，受力为28.35kN；其二为斜腹杆，受力为24.60kN。杆件一：杆件型号按f483.0钢管计，杆件计算长度L1800mmA424mm2 i15.9mmxy1800/15.91130.489压杆稳定性验算如下：=136.73N/mm2 f=205N/mm2 满足要求杆件二：杆件型号按f483.0钢管计，杆件计算长度L2343mmA424mm2 i15.9mmxy2343/15.91470.316压杆稳定性验算如下

13、：=183.60N/mm2 f=205N/mm2 满足要求6. 主框架验算6.1 模型分析主框架导轨由三根f48*3.5钢管构成，联结焊成格构式结构，可以认为是截面如下图形式的“品”字形刚架。图4 主框架导轨截面示意图经分析截面的中性轴如上图所示，刚架的截面参数如下：截面惯性矩：Ix=mm4截面模量：Wx=mm36.2 计算简图主框架的受力分析应根据荷载效应组合的不同分两种： 永久荷载 + 施工活荷载 永久荷载 + 0.9（施工活荷载 + 风荷载）1) 荷载效应组合 2) 荷载效应组合图5 主框架受力简图6.3 计算荷载主框架承受由水平支承桁架传递来的荷载，并加上主框架自重荷载，主框架的自重荷

14、载在内外排之间按2:1的比例分配。6.3.1 使用工况荷载效应组合内排处：P1n=4Pn+2/3gG(A1+A2)+gGA8 =48.20+2/31.2(2.21+0.98)+1.22.00 =37.75kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=1.3后：P1n=37.751.3=49.08kN外排处：P1w=4Pw+1/3gG(A1+A2)=49.45+1/31.2(2.21+0.98) =39.08kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=1.3后：P1w=39.081.3=50.80kN荷载效应组合内排处：P2n=4gG(A3+A6)+0.

15、9gQ B2+2/3gG(A1+A2)+gGA8=41.2(0.29+1.82)+5+2/31.2(2.21+0.98)+1.22.00=35.49kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=1.3后：P2n=35.491.3=46.14kN外排处：P2w=4gG(A3+A5)+0.9gQ B1+1/3gG(A1+A2)=41.2(0.29+2.86)+5+1/31.2(2.21+0.98)=36.81kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=1.3后：P2w=36.811.3=47.85kN风荷载：PF=0.9

16、4gQ E1=0.941.43.18=16.03kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=1.3后：PF=16.031.3=20.84kN上列式中：P1n荷载效应组合下主框架内侧杆荷载设计值P1w荷载效应组合下主框架外侧杆荷载设计值P2n荷载效应组合下主框架内侧杆荷载设计值P2w荷载效应组合下主框架外侧杆荷载设计值PF每个主框架单元节点的风荷载设计值A1主框架自重，见表6，A1=2.21kNA2主框架加长节自重，见表6，A2=0.98kNA8提升设备自重，见表6，A8=2.00kNE1每个立面单元节点所受风荷载，见表6，E1=3.18kN6.3.2 升降工况荷载效应组合

17、内排处：P1n=4gG(A3+A6)+gQC2+2/3gG(A1+A2)+gGA8=41.2(0.29+1.82)+1.40.68+2/31.2(2.21+0.98)+1.22.00=18.34kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：P1n=18.342.0=36.68kN外排处：P1w=4gG(A3+A5)+gQC1+1/3gG(A1+A2) =41.2(0.29+2.86)+1.40.68+1/31.2(2.21+0.98) =19.66kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：P1w=19.662.0=39.32kN荷

18、载效应组合内排处：P2n=4gG(A3+A6)+0.9gQ C2+2/3gG(A1+A2)=41.2(0.29+1.82)+8+2/31.2(2.21+0.98)=16.11kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：P2n=16.112.0=32.22kN外排处：P2w=4gG(A3+A5)+0.9gQ C1+1/3gG(A1+A2)=41.2(0.29+2.86)+8+1/31.2(2.21+0.98)=19.82kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：P2w=19.822.0=39.6

19、4kN风荷载：PF=0.94gQ E1=0.941.43.18=16.03kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：PF=16.032.0=32.06kN6.3.3 坠落工况荷载效应组合内排处：P1n=4gG(A3+A6)+gQD2+2/3gG(A1+A2)+gGA8=41.2(0.29+1.82)+1.41.01+2/31.2(2.21+0.98)+1.22.00=20.74kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：P1n=20.742.0=41.48kN外排处：P1w=4gG(A3+A5)+gQD1+1/3gG(A1+A2

20、) =41.2(0.29+2.86)+1.41.01+1/31.2(2.21+0.98) =22.05kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：P1w=22.052.0=44.10kN荷载效应组合内排处：P2n=4gG(A3+A6)+0.9gQ D2+2/3gG(A1+A2)=41.2(0.29+1.82)+1+2/31.2(2.21+0.98)=17.77kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：P2n=17.772.0=35.54kN外排处：P2w=4gG(A3+A5)+0.9gQ D1+1/3gG(A1

21、+A2)=41.2(0.29+2.86)+1+1/31.2(2.21+0.98)=21.49kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：P2w=21.492.0=42.98kN风荷载：PF=0.94gQ E1=0.941.43.18=16.03kN按JGJ202规范4.1.7要求，考虑附加荷载不均匀系数g2=2.0后：PF=16.032.0=32.06kN6.4 受力分析取一个主框架单元进行计算，全部荷载简化为由一个框架单元承受，主框架是由多个单元构成，单个单元能满足承载要求时，多个单元组合承载能力更强。受力分析简图如下： 1) 荷载效应组合

22、2) 荷载效应组合图6 主框架受力分析简图6.4.1 使用工况1) 荷载效应组合 2) 荷载效应组合单位：kN图7 主框架受力分析简图（使用工况）6.4.2 升降工况1) 荷载效应组合 2) 荷载效应组合单位：kN图8 主框架受力分析简图（升降工况）6.4.3 坠落工况1) 荷载效应组合 2) 荷载效应组合单位：kN图9 主框架受力分析简图（坠落工况）6.5 承载验算6.5.1 使用工况(1)、 荷载效应组合压杆校核：l=900/15.957 l=150查表得j0.829=72.26N/mm2 f=205N/mm2 满足要求拉杆校核：=133.94N/mm2 f=205N/mm2 满足要求(2

23、)、 荷载效应组合压杆校核：l=900/15.957 l=150查表得j0.829=127.37N/mm2 f=205N/mm2 满足要求拉杆校核：=126.18N/mm2 f=205N/mm2 满足要求6.5.2 升降工况(1)、 荷载效应组合压杆校核：l=900/15.957 l=150查表得j0.829=55.93N/mm2 f=205N/mm2 满足要求拉杆校核：=103.68N/mm2 f=205N/mm2 满足要求(2)、 荷载效应组合压杆校核：l=900/15.957 l=150查表得j0.829=147.60N/mm2 f=205N/mm2 满足要求拉杆校核：=104.53N/

24、mm2 f=205N/mm2 满足要求6.5.3 坠落工况(1)、 荷载效应组合压杆校核：l=900/15.957 l=150查表得j0.829=62.73N/mm2 f=205N/mm2 满足要求拉杆校核：=116.27N/mm2 f=205N/mm2 满足要求(2)、 荷载效应组合压杆校核：l=900/15.957 l=150查表得j0.829=152.35N/mm2 f=205N/mm2 满足要求拉杆校核：=113.33N/mm2 f=205N/mm2 满足要求7. 架体验算7.1 架体立杆比较内外排立杆，外排立杆受力为Pw=9.45kN，内排立杆受力为Pn=8.20kN，内外排立杆受力

25、环境状态相同，因此只须验算外立杆稳定性。l=1800/15.9113 l=210查表得j0.496按JGJ202规范4.1.6要求，考虑附加安全系数g1=1.43后：Pw=1.439.45=13.51kN64.24N/mm2 f=205N/mm2 满足要求7.2 架体水平杆架体内排水平杆按单跨简支梁计算。p=gGA7+gQp活=1.2121 + 1.40.452000=1405N/mM=1/8pl2=1/81405/100015002=3.95105Nmm式中：p水平杆所受线荷载设计值A7架体内外排水平杆所受永久荷载p活使用工况下的活荷载M水平杆所受跨中弯矩则水平杆截面应力如下：s=M/W=3

26、.95105/4.49103=87.97N/mm2 f=205N/mm2 满足要求则水平杆跨中挠度如下：v=4.17mm v=10mm 满足要求8. 上吊点吊挂件验算8.1 计算简图吊挂件螺杆为M30螺杆，外侧挂吊挂件的一侧为光杆无螺纹，吊挂件安装图如下：图10 吊挂件安装示意图受力简图如下：图11 吊挂件受力分析图单位：kN8.2 荷载计算吊挂件仅在架体升降时使用，因此按升降工况及荷载组合情况考虑，吊挂件所受荷载为：PD=P1n+P1w=36.68+39.32 =76.00kN式中P1n及P1w见6.3.2，计算值已经考虑了附加荷载不均匀系数g2。8.3 吊环验算吊环采用28圆钢吊环截面积：

27、As615.75mm2sPD/2As76.00103/(2615.75)61.71N/mm2 f=205N/mm2 满足要求8.4 吊环轴验算吊环轴采用32圆钢，承受剪力：吊环轴截面积：As804.25mm2sPD/2As76.00103/(2804.25)47.25N/mm2 满足要求8.5 焊缝强度计验算焊缝采用母材直角焊，双面满焊hf6mm焊缝强度许用设计值：抗压：fwc160N/mm2抗拉、抗剪：fwt160N/mm2总焊缝长度：L25041000mm焊缝有效高度：he0.7hf0.764.2mm故：ftP/heL76103/4.2100018.10N/mm2 fwt160N/mm2

28、满足要求8.6 吊挂件穿墙螺栓验算8.6.1 计算简图受力简图见图8所示。8.6.2 受力分析螺杆剪力R1y=PD=76.00kN螺杆拉力R1x=PD190/270=76.00190/270=53.48kN8.6.3 截面校验=98.96kN=105.43kN则=0.85 1 满足要求9. 下吊点验算9.1 计算简图下吊点为三角桁架式，由6.3槽钢焊接而成，其计算简图如下：图12 下吊点桁架计算简图9.2 荷载计算下吊点仅在架体升降时受力，因此按升降工况及荷载组合情况考虑，下吊点所受荷载为：PD=P1n+P1w=36.68+39.32 =76.00kN式中P1n及P1w见6.3.2，计算值已经

29、考虑了附加荷载不均匀系数g2。9.3 受力分析下吊点桁架为超静定结构，按最不利的情况来考虑，则各杆受力如下：1号杆（压杆）：N1=PD =76.00 =77.52kN2号杆（拉杆）：N1=PD = 76.00kN3号杆（拉杆）：N1=PD =76.00 =15.20kN由上可以看出最不利杆件为1号杆。9.4 承载验算1号杆件为最不利杆件，受力形式为压力，按压杆稳定进行验算。l=1632/24.666 l=150查表得j0.793=115.69N/mm2 f=205N/mm2 满足要求10. 附着支座验算10.1 附着支座穿墙螺栓验算10.1.1 计算简图附着支座处穿墙螺栓采用M27螺杆，升降过程中架体重量通过提升系统由上吊点吊挂件将其荷载直接传递给结构，附着支座不承力，在使用工况下，每榀主框架通过三个附着支座与结构相连，即每榀主框架处有三个附墙支座同时承力。计算穿墙螺栓时，按最不利情况即只有两个附着支座承受全部荷载，上下两个支座间距离按最小情况2