附着式升降脚手架水平支承框架计算

附着式升降脚手架水平支承框架计算㈠结构说明水平支承框架为组拼式框架，节点连接采用焊接和螺栓连接，上下弦杆、斜腹杆、立杆及短横杆采用Φ48×3.0钢管，螺栓采用M20规格。水平支承框架两边与提升点处的竖向主框架采用螺栓连接。㈡计算说明①水平支承框架计算其承担的荷载时，不包括竖向主框架自重荷载。②架体荷载通过立杆传递给水平支承框架，再由水平支承框架传递给竖向主框架、导轨、建筑结构。③将提升点处作为水平支承框架的支座进行计算。④架体的全部恒载以及使用工况结构施工时的施工活荷载简化为作用于水平支承框架上弦的节点荷载。⑤水平支承框架自重、一层脚手板、挡脚板自重和按升降工况装修时的一层施工活荷载简化为作用于水平支承框架下弦的节点荷载。㈢荷载计算1.荷载计算方法①分别计算水平支承框架外框架和内框架的节点荷载。②每层脚手板的恒载和活荷载作用于外框架和内框架的荷载承受面积的分配，根据一端悬臂梁求支座反力求得：∑MA=0；∑MB=0则：X内=1.02／2／0.75=0.67米；X外=0.33米外框架节点荷载承受面积的计算宽度：X外=0.33米内框架节点荷载承受面积的计算宽度：X内=0.67米③按照导轨式爬架使用工况和升降工况考虑内外框架的节点荷载。④爬架上攀登的施工人员作为活荷载计算。2.作用于上弦杆荷载作用于上弦杆的节点荷载包括：两层脚手板的施工荷载（3ｋN／ｍ2）和架体的全部恒载。（不包括水平支承框架自重）①恒载标准值计算使用工况升降工况外框架（ｋN）内框架（ｋN）外框架（ｋN）内框架(ｋN)脚手板十层4.55×330/1000=1.54.21×670/1000=2.81.503.05挡脚板十层1.301.30爬升机构00．2200．22安全网1.401.40架体自重11.775.8911.775.89合计15.979.1615.979.16②活荷载标准值计算使用工况升降工况外框架（ｋN）内框架（ｋN）外框架（ｋN）内框架（ｋN）施工活荷载36×330/1000=11.8836×670/1000=246×330/1000=1.986×670/1000=1.98节点活荷载标准值2.976.030.51.03.作用于下弦杆荷载作用于下弦杆的荷载包括：一层脚手板、挡脚板自重以及水平支承框架自重。①恒载标准值计算使用工况升降工况外框架（ｋN）内框架（ｋN）外框架（ｋN）内框架ｋN脚手板一层1.27×330/1000=0.421.27×670/1000=0.850.420.85踢脚板一层0.1300.130水平支承框架2.63×1/2=1.321.321.321.32合计1.872.171.872.17节点恒载标准值0.470.540.470.54②活荷载标准值计算升降工况外框架（ｋN）内框架（ｋN）施工活荷载3×330/1000=0.993×670/1000=2.01节点活荷载标准值0.250.504.节点荷载设计值作用于上弦杆荷载：①使用工况外框架P使外上=γoγd（γGGk+γQGQ）=0.9×1.05×（1.2×11.77+1.4×11.88）=29.06（ｋN）②使用工况内框架P使内上=γoγd（γGGk+γQGQ）=0.9×1.05×（1.2×5.89+1.4×24.12）=38.6（ｋN）③升降工况外框架P升外上=γoγd（γGGk+γQGQ）=0.9×1.05×（1.2×11.77+1.4×1.98）=15.97（ｋN）④升降工况内框架P升内上=γoγd（γGGk+γQGQ）=0.9×1.05×（1.2×5.89+1.4×4.02）=12.00（ｋN）作用于下弦杆荷载：①使用工况外框架②使用工况内框架P使外下=γoγdγGGkP使内下=γoγdγGGk=0.9×1.05×1.2×1.87=0.9×1.05×1.2×2.17=2.12（ｋN）=2.46（ｋN）③升降工况外框架P升外下=γoγd（γGGk+γQGQ）=0.9×1.05×（1.2×1.87+1.4×0.99）=3.43（ｋN）④升降工况内框架P升内下=γoγd。（γGGk+γQGQ）=0.9×1.05×（1.2×2.17+1.4×2.01）=5.12（ｋN）汇总：表一：节点荷载设计值使用工况升降工况外框架（ｋN）内框架（ｋN）外框架（ｋN）内框架（ｋN）作用于上弦杆P使外上=29.06P使内上=38.6P升外上=15.97P升内上=12.00作用于下弦杆P使外下=2.12P使内下=2.46P升外下=3.43P升内下=5.12㈣杆件内力计算结构尺寸以及上弦杆节点在单位集中荷载系数P=1作用下的内力图p/2=0.5p=1p=1p=1`p/2=0.5NAG=(2－0.5)×=1.95（－）NAC=1.95×=1.25（+）NDG=（1.95×－1.0）×=0.65（+）NGH=（1.95+0.65）×=1.66（-）下弦杆节点在单位集中荷载系数P=1作用下的内力图23431500NAG=1.5×───=1.95（－）NAC=1.95×───=1.25（+）1800234318002343NDG=（1.95×───－1.0）×───=0.65（+）234318001500NGH=（1.95+0.65）×───=1.66（-）2343㈤最不利的杆件内力组合由上述单位荷载内力图可以看出最危险的受压杆件是支座（提升底座）处斜腹杆AG、BI和跨中部位上弦杆GH、HI，因此，只验算此两种杆件的强度及稳定性即可。由上述内、外框架荷载设计值的比较明显看出，在使用工况下，内框架的节点荷载设计值最大，因此，以下只验算使用工况下的内框架。1.AG杆内力组合设计值：NAG设=1.95×5.89+1.95×2.17=15.717ｋN标准值：NAG标=1.95×（1.85+6.03）+1.95×0.54=16.42ｋN2.GH杆内力组合设计值：NGH设=1.66×5.89+1.66×2.17=13.38ｋN标准值：NGH标=1.66×（1.85+6.03）+1.95×0.54=14.1ｋN㈥最不利杆件AG和GH的强度及稳定性验算材料特性参数材料选用48钢管:截面积A=489ｍｍ2，抗弯截面模量Wx=5080ｍｍ3，ix=15.8ｍｍ。支座处斜腹杆AG的验算强度：NAG设15.71σ=───=────=32.12N／ｍｍ2〈f=205N／ｍｍ2A489稳定性：计算长度：L=（18002+15002）1／2=2343ｍｍL2343λ=──=────=148.3<150ix15.8查《钢结构设计规范》附表A.1.1-1稳定系数：Ψ=0.456NAG设15.71σ=───=───────=55.24N／ｍｍ2〈f=205N／ｍｍ2ΨA0.446×845.1安全系数：NAG标16420σ=───=───────=43.56N／ｍｍ2〈f=205N／ｍｍ2ΨA0.446×845.1[σS]240k=───=───=5.5＞2.0合格！σ43.56上弦跨中压杆GH验算强度：NGH设17730σ=───=────=36.26N／ｍｍ2〈f=205N／ｍｍ2A489稳定性：计算长度：L=1500ｍｍL1500λ=──=────=95ix15.8查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》附表A.1.1-1稳定系数：Ψ=0.626NGH设17730σ=───=───────=57.92N／ｍｍ2〈f=205N／ｍｍ2ΨA0.626×489安全系数：NGH标14100σ=───=───────=46.06N／ｍｍ2〈f=205N／ｍｍ2ΨA0.626×489[σS]240k=───=───=5.21＞2.0合格！σ46.06㈦验算杆件AG配用螺栓的抗剪强度在提升底座处，AG杆配用1条M20螺栓。水平支承框架配用螺栓均承受剪力，不受轴向力。螺栓净截面积计算：A1=π（17.294／2）2=234.9ｍｍ2A2=π（17.294／2）2=234.9ｍｍ2螺栓抗剪力计算：N1=234.9×130=30537NNAG设=20820N〈N2=30537N安全系数：NAG标=16260NNAG标16420τ=────=─────=69.9N／ｍｍ2〈fvb=130N／ｍｍ2234.9k=1.86>1.5㈧抗挤压计算AG杆连接钢板挤压强度计算挤压面上的挤压力设计值：P=20820N挤压面的计算面积：A1=d1×L=20×8=160ｍｍ2（作用于支座连接板）d1：螺栓直径；L：挤压作用厚度挤压面的计算面积：A2=d1×L=20×7=140ｍｍ2（作用于AG杆）d1：螺杆直径；L：挤压作用厚度工作挤压应力：（选用计算面积较小者计算）NAG设20820σ=───=────=148.7N／ｍｍ2〈fcb=305N／ｍｍ2A2140㈨焊缝强度计算提升底座处斜腹杆作用下的耳板焊缝计算N式中：σf：垂直于焊缝长度的正应力σf=───≤βfffwτf：沿焊缝方向的剪应力helwβf：设计值增大系数1.22Nhe：角焊缝有效厚度0.7hf=0.7×5=3.5τf=───≤ffwlw：角焊缝计算长度helwhelw每条焊缝实际长度减10ｍｍffw：角焊缝强度设计值1800α=arctg────=50.2。1500NAG设=20820NNAGX=NAG设×cosα=13329NNAGy=NAG设×cos（90°-α）=15995N附图（3）NAGX13329σf=──