爬架施工爬架计算书

9.1架体搭设情况及计算单元的选择 19.2竖龙骨稳定性计验算 49.3全防护升降平台龙骨单元设计计验算： 59.4上、下承重梁承重螺栓设计计算 69.5导轨及导轨与架体连接螺栓受力计算 79.6固定附墙支座反力计算 89.7附墙支座焊缝计算 109.8穿墙螺栓强度计验算 109.9吊挂件螺栓强度验算 129.10吊挂件及吊索验算 129.11抗倾覆验算 139.12提升钢丝绳安全系数验算 139.13混凝土强度计算 149.14特殊部位计算 149.1架体搭设情况及计算单元的选择计算单元的选择:所选取的计算单元必须满足以下两个条件：(1)架体高度与支架跨度的乘积≤110㎡；架体计算跨度≤6m。本工程最大提升跨度5m,架体总高度18m,两项乘积90m2,小于规定110m2，本计算按最不利原则，取架体高度18m，机位跨度间距6.0m，单机位防护面积108m2为计算荷载的单元，机位总覆盖面积小于该面积者不必计算（大于该面积应重新计算)。荷载计算:（1）静荷载：由设计图纸综合计算列表如下：序号名称规格单位重量单位数量重量（N）1导轨8#槽钢组合专用178.4N/mm183211.22竖龙骨80×40×3方钢管50.8N/mm94.54800.63龙骨板60×30×3方钢管与2毫米钢板组合专用193.9N/mm36.470584封闭翻板20×20×3方通与2毫米钢板组合专用14.6N/mm27394.25防护网20×20×3方通与冲孔网组合专用55.9N/m2m2102.657356框架斜杆5#槽钢、48×3.0焊管67.9N/mm10679.07上承重梁12#槽钢与10#槽钢组合专用301.8N/个个1301.88下承重梁12#槽钢与10#槽钢组合专用360.6N/个个1360.69承重轮特制专用127.4N/个个2254.810电动提升机7.5吨×9.0米1029.0N/台台11029.011其他200.012静荷载合计P静24024.2（2）活荷载：当三步架同时作业时取活荷载标准值2kN/m2当为升降状态时取0.5kN/m2，取两层。（3）风荷载：WK＝βz×μS×μZ×WO基本风压WO＝450N/m2（取徐州市100年内基本风压）高度修正系数μz＝2.03(建筑物高度按300m，地面粗糙度按照C类)一片冲孔网面积S=1.5m×2.5m=3.75m²冲孔网效果图如下：每5×5个孔一组，纵向共38组孔，竖向共24组孔。孔的个数n=38×24×25=22800（个）孔的面积得：S1=πR²=3.14×3²=28.26mm²挡风系数φ＝1-n×S1/S=1-（22800×28.26/3750000）=0.8Φ6.0圆孔冲孔钢板网挡风系数φ＝0.8。μs＝φ×1.3=0.8×1.3＝1.04Wk＝1×1.04×2.03×450＝950N/m2（4）荷载合计：按规范取：动力系数γb＝1.05，冲击系数γc＝2.0，恒载分项系数γa＝1.2，活载分项系数γq＝1.4根据设计布置，最大跨度L=5.6m，前后立杆距离H=0.60m。静载：P静＝γa×∑F静＝1.2×24024.2N＝28829N活荷载：P活＝γq×L×H×3×2000＝1.4×5.7m×0.60m×3层×2000N/m2＝28728N使用时：P使＝γb×(P静＋P活)＝1.05×(28829N＋28728N)＝57557N升降时：P升＝P静＋γa×L×H×950N/m2＝28829N＋1.2×5.7m×0.6m×950N/m2＝32727.8N防坠时：P坠＝γc×P升=2×32727.8＝65455.6N9.2竖龙骨稳定性计验算竖龙骨（80×40×3.0矩形管）抗弯截面系数WX＝13.061cm3，Wy＝8.776cm3，A=6.608cm2，IX＝71.246cm4，IY＝17.571cm4imin＝＝1.630cm使用工况；不组合风荷载作用每个机位的轴心压力设计值N=1.2P静+1.4P活=74814N每个机位由6根竖龙骨承担两端铰接μ=1，===135，查表得=0.375σ=N/(φA)=（72350/6）/(0.375×660.8)=48.66N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！使用工况：组合风荷载作用（计算活荷载标准值按照0.5kN/m2，因为大风天不允许施工，按照升降工况活荷载标准值计算即可）P活升＝γq×L×H×2×1301N/m2＝1.4×4.5m×0.60m×2层×1301N/m2＝9835N单立杆的轴心压力设计值N=γb{P静+P活升}/6=1.05{26456N+9835N}/6=596048NMW=1.4×MWk=1.4×ωklah2/10=1.4×0.723×2×2.0/10=0.45KN·m此弯矩由外侧单根竖龙骨承担则σ=N/(φA)+MW/W=5933N/(0.375×660.8)+450000N·mm/8776mm3=26.92+51.28=78.2N/mm2˂[f]=205N/mm2步距4.2m，中间2.2m处有横撑，使用工况按照步距2.2m计算，竖龙骨稳定性可靠！升降工况：稳定性验算：验算竖直杆件失稳，升降时提升力P升＝32727.8N分别由导轨和外排3根竖龙骨承担，由于导轨是有2根8#槽钢背对背用圆钢焊接在一起，惯性半径稳定些远大于竖龙骨（80x40x3.0矩形管）的惯性半径，所以只需计算竖龙骨的稳定性即可。在距离导轨500mm处内外竖龙骨单根承载力N=P升×3/5÷2=10966.4N两端铰接μ=1，===135，查表得=0.375σ=N/(φA)=10966.4N/(0.375×660.8)=43.11N/mm2≤[f]=205N/mm2满足要求！大风天不允许提升作业，所以不需要组合风荷载再计算竖直杆件的提升稳定性。9.3全防护升降平台龙骨单元设计计验算：1.全防护升降平台龙骨板的荷载计算：龙骨板矩形管抗弯验算竖龙骨间距不大于2.6m，龙骨板宽度0.6m。2m长龙骨板自重0.4kN,活荷载3kN/㎡。水平龙骨由2根63×40×4.0角钢抗弯，Wx=6.832cm3活荷载标准值3kN/㎡63×63×40×463×40×42m长龙骨板设计荷载S=γGSGk+γQSQk=1.2×0.4kN+1.4×(3kN/㎡×2.6m×0.6m)=7.03kN则在2m长度方向上线荷载qk=S/L=7.03kN/2.6m=2.7kN/m按两端简支梁验算抗弯：Mmax=qkl²/8=2.7kN/m×（2.6m）2/8=1.76kN·m此弯矩由2根63×40×4.0角钢承担σ===129.4N/mm²˂215N/mm²所以抗弯强度足够。2、龙骨板角钢挠度验算S=0.4kN+3kN/㎡×2.6m×0.6m=5.08kN（按照JGJ202-2010，计算变形时，应采用荷载的标准值）qk=S/L=5.08kN/2.6m=1.95kN/m==4.6mm˂2.6m/150=17.3mm。所以变形满足要求。9.4上、下承重梁承重螺栓设计计算承重梁与架体、导轨用4个M16螺栓连接。每个承重梁通过4个M16螺栓与架体连接，螺栓抗剪截面积为201mm2，连接螺栓承载抗剪验算为τ＝P升/（4×201）＝32727.8/（4×201）＝40.7N/mm2＜[τ]＝125N/mm2满足使用要求。上承重梁强度挠度计算：采用两个8#槽钢背对背组合，长度600mm，8#槽钢WX＝16.1cm3IX＝101cm4提升荷载P升＝32727.8N，两端固接，Mmax＝PL/8=32727.8N×0.6m/8=2454.6N•Mσ=Mmax/（Wx×2）=2454.6N•M/（16.1cm3×2）=85.1×106N/mm2＜[f]=215N/mm2强度满足要求。Fmax==1.9mm＜600mm/150=4mm挠度满足要求。9.5导轨及导轨与架体连接螺栓受力计算导轨制作为成型框架，主要承受垂向荷载。具体受力见计算简图,按“容许应力设计法”进行计算：f≤[f]、τ≤[fv]导轨制作材料为双拼8#槽钢，主要参数为：截面积AS1＝1024.8mm2,导轨小横杆为φ25圆钢，截面积：AS3＝490.6mm2。许用应力[f]＝215N/mm2，[fv]＝125N/mm2（1）导轨承载计算：1）槽钢承载计算：使用状态下：P1=P使/2＝57557/2＝28778.5N（导轨由两根槽钢组成）σ1＝P1/AS1＝28778.5/1024.8＝28N/mm2＜[f]＝215N/mm2满足使用要求。2）小横杆抗剪计算小横杆件为φ25圆钢，AS3＝490.6mm2使用状态下：计算剪切应力：σ2＝P1/AS3×2面＝28778.5/（490.6×2面）＝29.3N/mm2＜[fv]＝125N/mm2满足使用要求升降坠落工况状态下：σ3＝P坠/AS3＝65455.6/（490.6×2面）＝66.7N/mm2＜[fv]＝125N/mm23）小横杆件焊缝抗剪计算采用直角圆周焊，焊缝高度hf≥6mm，由钢结构设计规范GB50017-2003中“直角角焊缝的强度应按下列公式计算：在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，σf＝NV/helw≤βtfwf，当力平行于焊缝长度方向时，τf＝NV/helw≤fwf，另由《机械设计手册》第五版第1卷第1篇1-327页表1-4-53建筑钢结构焊缝许用应力中查得焊缝强度许用设计值：角焊缝抗拉、抗压、抗剪：τp’＝118N/mm2(钢结构设计规范GB50017-2003表3.4.1-3焊缝的强度设计值中，自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，Q235钢的角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度：fwt＝160N/mm2)总焊缝长度：L＝25×3.1415×2＝157.1(mm)焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×6＝4.2(mm)升降坠落状态下为最不利状态：承受的荷载为：NV＝P坠＝65455.6Nfv＝NV/helw＝65455.6/heΣL＝65455.6/（4.2×157.1）＝99.2(N/mm2)＜[τp’]＝118N/mm2满足使用要求。由计算知，单个结构即可满足要求，导轨主框架内侧这样的结构不少于2个，承载完全满足使用要求。（2）导轨与架体连接螺栓抗剪验算：每个导轨通过10个M16螺栓与架体连接，螺栓抗剪截面积为201mm2，连接螺栓承载抗剪验算为τ＝P使/（10×201）＝57557/（10×201）＝28.6N/mm2＜[τ]＝125N/mm2满足使用要求。9.6固定附墙支座反力计算架体相对于支座的正常偏心距离为400+330=730mm。RA＝-RB＝P使×0.73/支座纵距＝57557×0.73/4＝10504NFA+FB＝F使＝57557N考虑两个固定附着支座不是均匀承载的情况,取FA=2FB则FA＝57557×2/3＝38371N固定附着支座斜拉件焊缝计算：架体载荷由2个附着支座承担，每个附着支座承担：P=P使/2＝γb×(P静＋P活)＝1.05×(28829N＋28728N)＝60435N斜拉件拉力：P拉=P×1.414=85455N焊缝采用直角焊，双面满焊hf≥6mm，由钢结构设计规范GB50017-2003中“直角角焊缝的强度应按下列公式计算：在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，σf＝NV/helw≤βtfwf，当力平行于焊缝长度方向时，τf＝NV/helw≤fwf，另由《机械设计手册》第五版第1卷第1篇1-327页表1-4-53建筑钢结构焊缝许用应力中查得焊缝强度许用设计值：角焊缝抗拉、抗压、抗剪：τp’＝118N/mm2(钢结构设计规范GB50017-2003表3.4.1-3焊缝的强度设计值中，自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，Q235钢的角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度：fwt＝160N/mm2)2个斜拉角钢（L50*50）总焊缝长度：ΣL＝50×4＝800mm焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×6＝4.2(mm)承受平行于焊缝长度方向的荷载为：NV＝P升＝32727.8Nfv＝P拉/helw＝85455/heΣL＝85455/（4.2×800）＝25.4(N/mm2)＜[τp’]＝118N/mm2，满足使用要求。9.7附墙支座焊缝计算架体载荷由3个附墙支座承担，每个附着支座承担：FA＝38371N拉力：QUOTES拉=FA×1.414=54256.5N焊缝采用直角焊，双面满焊hf≥6mm，由钢结构设计规范GB50017-2003中“直角角焊缝的强度应按下列公式计算：在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，σf＝NV/helw≤βtfwf，当力平行于焊缝长度方向时，τf＝NV/helw≤fwf，另由《机械设计手册》第五版第1卷第1篇1-327页表1-4-53建筑钢结构焊缝许用应力中查得焊缝强度许用设计值：角焊缝抗拉、抗压、抗剪：τp’＝118QUOTE(钢结构设计规范GB50017-2003表3.4.1-3焊缝的强度设计值中，自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，Q235钢的角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度：fwt＝160N/mm2)（L50*50）总焊缝长度：ΣL＝50×4＝800mm焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×6＝4.2(mm)承受平行于焊缝长度方向的荷载为：NV＝P升QUOTE＝32727.8Nfv＝S拉/helw＝54256.5/heΣL＝54256.5/（4.2×800）＝16.4(QUOTE)＜[τp’]＝118QUOTE满足使用要求。9.8穿墙螺栓强度计验算（1）连接附墙支座螺栓强度验算：该螺栓采用M32螺栓，数量每处1个,螺栓有效截面积：A1s＝615mm2，螺栓在使用时承受剪力和向外的拉力，由钢结构设计规范GB50017-2003中“同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉应分别符合下列公式的要求：普通螺栓：“(Nv/NbV)2+(Nt/Nbt)2]1/2≤1”在该规范的表3.4.1-4中查得3号钢、C级“螺栓连接的强度设计值”螺栓的许用应力值为：fbt＝170N/mm2，fbv＝140N/mm2承受剪力为：NV＝FA＝32370N承受拉力为：按荷载最不利情况，偏心G＝0.73m考虑时计算：Nt＝FA'＝-FB'＝GP使/L＝0.73×59/3.0＝13567N架体上部增加斜拉杆后最大悬臂高度：3.3m，本计算书为保证上部悬臂受力符合要求，不考虑斜拉杆作用，选取最不利悬臂高度6.8m为计算单元，风载面积为：A=5.6×6.8=36.72m2风载为：F风=36.72×Wk＝36.72×950N/m2=30760N组合风荷载的最大水平力为：F=Nt+F风=44327NNbv＝nvπd2×fbv/4＝π×322×140/4＝112591.4(N)Nbt＝ntde2πfbt/4＝282×π×170/4＝115662.9(N)其中：nv＝1，nt＝1则：(Nv/NbV)2+(F/Nbt)2]1/2=[(23743/112591.4)2+(44327/115662.9)2]1/2=0.36≤1。满足使用要求。（2）升降时螺栓的受拉和受剪强度计验算：即：f＝Nt/A≤[fbt]，fv＝NV/A≤[fbv]考虑最不利情况，按荷载最不利情况，偏心G＝0.73m考虑时计算:承受拉力：Nt＝GP坠/L＝0.73×64740/3＝15474N承受剪力：Nv＝23743N则：f＝Nt/As＝15474/615＝23.2（N/mm2)＜[f]＝170N/mm2，满足使用要求，达到抗倾覆能力。fv＝Nv/As＝23743/615＝47.7(N/mm2)＜[fv]＝140N/mm2，满足使用要求。（3）防坠落时卸荷支顶器根部螺杆的抗剪力计算坠落时，P坠＝γc×P升=64740N小于M20螺栓的双面许用安全抗剪力Nbv＝nvπd2×fbv/4×2面＝π×202×140/4×2面＝87962.0N，满足使用要求。9.9吊挂件螺栓强度验算上吊挂件附墙螺栓采用M32螺栓螺栓，在使用时承受剪力和向外的拉力，由钢结构设计规范GB50017-2003中“同时承受剪力和杆轴方向拉力的普通螺栓和铆钉应分别符合下列公式的要求：普通螺栓：“(Nv/NbV)2+(Nt/Nbt)2]1/2≤1”Nbv＝nvπd2×fbv/4＝π×322×140/4＝112591.4(N)Nbt＝ntde2πfbt/4＝282×π×170/4＝115662.9(N)剪力：NV＝P升＝32370（N）由于吊挂件呈45度角，组合风荷载最大水平拉力F：F=52015.7NNt=F＝52015.7N则：=[(33598/112591.4)2+(52015.7/115662.9)2]1/2=0.36≤1，满足使用要求。9.10吊挂件及吊索验算（1）上吊挂件销轴受剪设计计算：吊挂件销轴采用Φ28的Q235A圆钢轴，[f]＝170N/mm2，[fv]＝125N/mm2受剪截面积：As＝615mm2吊挂件提升时承重：P升＝3Nf＝32370/(2×615)＝29.72(N/mm2)＜[f]＝170N/mm2，满足使用要求（2）上吊挂件焊缝强度计验算：焊缝采用母材（厚度8mm）直角焊，双面满焊hf≥6mm，由钢结构设计规范GB50017-2003中“直角角焊缝的强度应按下列公式计算：在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，σf＝NV/helw≤βtfwf，当力平行于焊缝长度方向时，τf＝NV/helw≤fwf，另由《机械设计手册》第五版第1卷第1篇1-327页表1-4-53建筑钢结构焊缝许用应力中查得焊缝强度许用设计值：角焊缝抗拉、抗压、抗剪：τp’＝118N/mm2(钢结构设计规范GB50017-2003表3.4.1-3焊缝的强度设计值中，自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊，Q235钢的角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度：fwt＝160N/mm2)总焊缝长度：ΣL＝200×4＝800mm焊缝有效高度：he＝0.7hf＝0.7×6＝4.2mm承受平行于焊缝长度方向的荷载为：NV＝P升＝32370Nfv＝NV/helw＝32370/heΣL＝32370/（4.2×800）＝10.88(N/mm2)＜[τp’]＝118N/mm2，满足使用要求。9.11抗倾覆验算根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》（JGJ202-2010），“在升降和使用工况下，确保每一架体竖向主框架能够单独承受该跨全部设计荷载和倾覆作用的附着支承构造均不得少于两套。”本项目爬架提升时有两套附墙支座，使用时有三套附墙支座，而连接附墙固定附着支座的穿墙螺栓、附墙固定附着支座侧板、背板、吊挂件及吊挂件螺栓等，均已进行了详细计算，从以上的计算可知，完全能满足要求。在进行附墙支座和穿墙螺杆的强度计验算时均按最上部的支座并组合了风荷载进行计算，完全满足使用要求，在此不再累述。9.12提升钢丝绳安全系数验算提升钢丝绳采用6×37+FC规格Φ20的钢丝绳，其破断拉力为F=220000N；提升载荷P＝32370N安全系数：F/P=220000N/32370N=7>6,满足安全要求。9.13混凝土强度计算穿墙螺栓受力示意图穿墙螺栓孔处混凝土受压状况如图所示，在墙、梁砼强度达到C15等级时，允许升降脚手架爬升，验算此时的墙、梁、板强度按《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202公式（4.3.7）验算，如下公式计算：上式中：βb—螺栓孔混凝土受荷计算系数，为0.39；βt—混凝土局部承压强度提高系数，为1.73；fc—混凝土轴心抗压强度设计值，C15为7.2N/mm²；b—混凝土外墙厚度，为250mm；d—穿墙螺栓直径，为32mm；Nv—螺栓剪力设计值，为32370N。故梁局部混凝土承压完全能满足安全使用要求。9.14特殊部位计算在进行梁截面设计受力计算时，仅考虑梁截面大小其受力情况，结构板对其加强作用不做考虑。在进行分析时，楼梯口位置梁截面及配筋远大于主体西侧主体梁截面，并且其悬挑跨度也小于主体西侧梁长度。本着计算最不利情况分析，对最不利的西侧悬挑梁进行受力计算。本项目主体东、西两侧悬挑梁位置对应的爬架机位安装形式如下图所示，根据前面计算书中附墙支座处计算，在发生坠落时冲击荷载为P坠＝γc×P升=64740N。1已知条件及计算要求：(1)已知条件：矩形梁b=250mm，h=850mm。砼C20，弯矩设计值M=18.80kN·m，剪力设计值V=64.74kN。(2)计算要求：1.正截面受弯承载力计算2.斜截面受剪承载力计算3.裂缝宽度计算。2抗弯计算:(1)求相对界限受压区高度ξbεcu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5=0.0033-(20-50)×10-5=0.00360εcu>0.0033，取εcu=0.00330按《混凝土规范》公式(6.2.7-1)(2)单筋计算基本公式，按《混凝土规范》公式(6.2.10-1)(3)求截面抵抗矩系数αsh0=h-as=850-35=815mm(4)求相对受压区高度ξ(5)求受拉钢筋面积AsAs=ξα1fcbh0/fy=0.012×1.00×9.60×250×815/360=64mm2(6)配筋率验算受拉钢筋最小配筋率:ρsmin=max{0.0020,0.45ft/fy=0.45×1.10/360=0.0014}=0.0020As=64<ρsminbh=0.2