爬架施工方案
一、编制依据
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二、工程概况
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三、桁架导轨式爬架概况
桁架轨道式爬架由由架体、升降承力结构、防倾防坠装置和动力控制系统四部分构成。结构简单合理、使用方便安全且经济实用。架体部分,提升点处设置竖向主框架,竖向主框架底部由水平支承桁架相连;承力结构和防倾防坠装置安全可靠,受力明确;动力控制系统采用电动葫芦,并固定在架体上同时升降,避免频繁摘挂,方便实用。
桁架导轨式爬架各项技术指标、各组成结构、构造符合《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)要求,已通过建设部组织的产品鉴定,鉴定证书编号:建科鉴字(2001)第004号。
爬架作业条件及施工荷载:
1、 在下列情况下禁止进行升降作业: 下雨、下雪、六级以上大风等不良气候条件下;视线不良时;分工、任务不明确时。
2、施工荷载:
使用工况下,施工荷载2层×3 KN/m2层(结构施工)。
施工荷载3层×2 KN/m层(装修作业)。
升降工况下,施工荷载0.5 KN/m2。
四、爬架施工总体布暑
1、爬架使用范围
建筑均自2层开始搭设,逐层提升至**层,结构施工时可满足上层扎筋立模、下层拆模、周转材料的防护及操作需要;装修时再逐层下降至2层,可为外墙装修提供操作面和防护。
2
2、施工准备
2.1建立职责明确,运行有效的爬架管理机构。爬架管理组人员构成及职责参见附录一。
2.2组织技术培训,进行安全质量教育,使有关人员对爬架有初步的了解。
3、材料和工具
3.1所需材料见专用设备表。
3.2备足υ48×3.5的A3钢焊接钢管,要求没有弯曲、压扁及严重锈蚀等情况,最好涂桔黄色油漆,既防锈又能使爬架外观效果良好。
3.3备足扣件,扣件应符合国家相关技术标准,在使用前要清洗加机油。
3.4备电焊机、切割机各一台。
4、爬架施工进度
配合主体结构施工和外装修施工进度。
五、爬架设计方案
1、平面设计
①爬架平面布置见附图二,爬架设**个提升点,按结构施工流水段的划分,采用电动分片升降,其中Ⅰ片为 点,Ⅱ片为 点。
②爬架主架宽900mm,内排立杆离墙距离400mm。
③预埋点位置见平面布置图,在结构施工时进行预埋,预埋点立面位置为楼板面下返250mm。
2、立面设计
①爬架提升点处立面图见附图三。
②提升点处爬架架体立面为定型加工的主框架。爬架总高15.5m,步高1.8m,架宽0.9m,共铺设三层脚手板。
③动力系统固定在主框架上,为保证足够提升高度,吊点横梁设置在第三步架上。
3、防护要求
爬架外立面挂密目安全网。底层密目安全网兜底后满铺脚手板,与墙面实现全封闭,以上架体每隔3层均要求与墙面实现全封闭,防止物件坠落伤人。
4、组装平台
爬架组装平台高度为二层楼面以下1.3m。
5、穿墙螺栓及预留孔
①穿墙螺栓尺寸为υ30×L700,双螺母。
②穿墙螺栓预留孔从五层开始设置。预留孔通过预埋件实现, 预埋件与临近主筋焊连,以确保预留孔位置准确, 预埋件加工图见附图。
6、爬架与塔吊关系
①塔吊附墙杆应避让提升底座所在位置。
②爬架在升降过程中若遇塔吊附墙杆阻挡,只需将相应位置处爬架杆件暂时拆除,通过后立即恢复即可。
7、爬架与施工电梯关系
在主体结构施工时,施工电梯追随在爬架下面;主体结构封顶后,施工电梯处的爬架拆除。
六、爬架组装流程图
七、爬架的安装
1、首先搭设平台,平台在4层楼面下返1300mm。在组装平台上组装脚手架。要求组装平台:
①外沿距爬架外排立杆300 mm。
②外沿设1.2 m高防护拦杆。
③稳固且能承受3KN/m2的均布荷载。
2、将提升底座摆放在提升点处。在安装底座时,先复核附墙点处结构尺寸和爬架平面布置图是否相符。
摆放底座时,把放制动轨的一端面向建筑物,不要摆反;底座离墙距离宜从安装穿墙螺拴处直接量取,以避免差错。
底座定位后,应与楼内支撑架或其它固定物拉结,防止移位。
3、脚手架搭设:
3.1在提升底座上插放四根立杆,要保持良好的垂直度,要随时检查内侧立杆离墙距离是否正确。
3.2基本尺寸及注意事项:
①立杆纵距≤1.50米,大横杆步距1.80米,架宽0.9米。
②相邻大横杆接头应布置在不同立杆纵距内。
③最下一步大横杆和小横杆使用双排杆,以保证架体整体刚度。
④相邻立杆接头不得在同一步架内。
3.3 脚手架每搭设二步,在窗洞处应与楼内支撑架或其它固定物拉结,确保脚手架稳定。
3.4脚手架外立面满搭剪刀撑。
3.5脚手架底层满铺脚手板,以上每隔两步架铺设一层。脚手板用铁丝与钢管扎牢。
3.6脚手架外侧及底部挂密目安全网。底部要与墙面实现全封闭。
3.7所有扣件连接点处须涂白色油漆,以观察脚手架结点处扣件是否滑移。
4、升降承力结构的安装
4.1穿墙螺栓预留孔:确保穿墙螺栓预留孔位置准确十分重要!
①预留孔水平绝对偏差应20 mm(相对于定位轴线);
②两预留孔水平相对偏差应20 mm(水平投影差);
③预留孔垂直偏差应20 mm(相对于梁底)。
4.2安装升降承力结构
①在脚手架搭设一层高度时,开始安装升降承力系统。
②将第一根横梁用穿墙螺栓安装在墙上,然后安装斜拉钢丝绳。
③在结构施工上升一层时,安装第二根横梁。
④在第一根横梁与第二根横梁之间安装竖拉杆和斜拉杆。
⑤开始安装导轨,使其位于横梁上的导轮之间。
⑥随着结构施工上升,安装第三根横梁。
⑦在第二根横梁与第三根横梁之间安装竖拉杆和斜拉杆。
4.3安装注意事项:
葫芦要严格按设计位置悬挂,避免脚手架升降时葫芦刮到横梁。
5、动力及控制系统的安装
5.1使用电动环链葫芦时,应遵守产品使用说明书的规定。
3.2葫芦使用前应检查、清洗,加机油、黄油,发现部件损坏应及时更换。
3.3葫芦环链须定期用钢丝刷刷净砂浆等赃物,并加刷机油润滑。要采取防水、防尘措施。
5.4在葫芦悬挂处的同层脚手架上安置电动控制台,要搭一小房间加锁,防止无关人员进入,并能遮风避雨。
5.5控制台应设漏电保护装置。
5.6三相交流电源总线进控制台前应加设保险丝及电源总闸。
5.7升降动力线必须用四芯(4×1mm2)胶软线,其中一芯接地;动力线沿途绑扎在钢管上时,须作绝缘处理。
5.8要避免升降动力线在升降中拉断。
5.9所有葫芦接通电源后,必须保持正反转一致。
八、爬架的升降
1、爬架升降流程图:
3、进行升降前的检查,并填写“爬架升降前检查记录表”(见附录二)。
4、除操作人员外,其他人员不得在脚手架上滞留。建筑物周围20米内严禁站人,并设专人监护。
5、松开斜拉钢丝绳,解除脚手架与建筑物之间的约束。
6、各提升点要速度均匀,行程一致。
7、要加强升降过程中检查,主要内容有:
①升降是否同步。当相邻两点行程高差大于50mm时,应停止升降,通过点控将架子调平。
②支架是否出现明显变形。若变形明显,应停止升降,找出原因,进行处理。
③检查葫芦运行是否正常,链条是否翻链,扭曲。
④是否有影响升降的障碍物(升降前检查时就应该排除掉)。
8、升降到位后,在底座处用钢管顶住墙壁,然后紧固斜拉钢丝绳,恢复脚手架与建筑物之间的约束。
9、进行升降后的检查,并填写“爬架升降后加固检查记录表”(见附录三)。
10、在下列情况下禁止进行升降作业:
①下雨、下雪、六级以上大风等不良气候条件下。
②视线不良时。
③分工、任务不明确时。
九、爬架的使用
1、在爬架升降作业完毕,并填写“爬架升降后加固检查记录表”(见附录
三)后方可使用。
2、爬架允许有三个操作层同时作业,每层施工荷载不超过2KN/m。
3、所有与爬架有牵连的其它设施(如物料平台等),在使用时应由建筑结构独立承担其引起的荷载。
4、爬架不得施加集中荷载,不得施加动荷载。
5、外墙模板不得以爬架作为加固支撑。
6、禁止下列违章作业:利用爬架吊运物品;在爬架上推车;在爬架上拉结吊装缆绳;拆除爬架部件;起吊时碰撞扯动脚手架。
十、桁架导轨式爬架高空拆除
1、爬架拆除是爬架使用中最后一个环节,要克服松一口气的想法,要思想上重视、管理上到位,现场应安排专人负责,统一指挥,杜绝各行其是。应分工明确,避免随心所欲。
2、先搭设拆除平台,要求满足:
①平台面靠近爬架底座,使爬架坐落在拆除平台上。
2
②外沿距爬架外排立杆300mm;外沿设1.2m高防护拦杆。
3、调紧斜拉钢丝绳,将脚手架连墙加固。
4、在拆除前清除脚手架上的杂物、垃圾。
5、拆除人员佩戴三宝, 拆除区域设警戒线,无关人员不得进入。
6、拆除顺序应遵循以下原则:
①先拆上后拆下、严禁上下同时拆。
②先拆外侧后拆内侧、严禁内外同时拆。
③先拆钢管后拆爬架升降设备。
④先拆两提升点中间后拆提升点。
⑤架体拆完后再拆除斜拉钢丝绳。
7、拆除一般按以下顺序:
第一步:拆第三节主框架高度范围内脚手板、安全网、拆横杆、立杆、剪刀撑后,拆除第三节主框架。
第二步:拆第二节主框架高度范围内脚手板、安全网、拆横杆、立杆、剪刀撑后,拆除第二节主框架;随后拆除最上一根横梁及与之相连的竖拉杆、斜拉杆、斜拉钢丝绳。
第三步:在水平支承框架上层里外侧、下层里外侧用通长钢管加固,为整体拆除起吊作准备。
第四步:松开水平支承框架与第一节主框架的连接螺栓,用塔吊整体吊至地面拆除。
第五步:拆除下层斜拉钢丝绳,将第一节主框架与底座用塔吊整体吊至地面拆除。
第六步:拆除最最后两根横梁及与之相连的竖拉杆、斜拉杆。
8、拆除中注意事项:
①拆除的物件应轻拿轻放,严禁抛仍。
②拆除的物件应随拆随运,避免堆至楼面,造成吊运困难。 ③拆除的物件及时清理、分类集中堆放。 十一、质量保证措施
1.穿墙螺栓预留孔埋件:确保穿墙螺栓预留孔埋件位置准确。 ①预留孔水平绝对偏差应20 mm(相对于定位轴线); ②两预留孔水平相对偏差应20 mm(水平投影差); ③预留孔垂直偏差应20 mm(相对于梁底)。
2.导轨(竖向主框架)垂直偏差不应大于5‰,且不应大于60mm。 3.脚手架基本尺寸及注意事项:
①立杆纵距≤1.50米,大横杆步距1.80米,架宽0.9米。 ②相邻大横杆接头应布置在不同立杆纵距内。 ③相邻立杆接头不得在同一步架内。
4.架体搭设完毕,试提升一层后,由总包方组织验收。 十二、爬架安全使用事项
在爬架使用全过程中,应认真贯彻“安全第一,预防为主”的方针。 1、施工人员应遵守现行《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ80)、《建筑安装工人安全技术操作规程》([80] 建工劳字第24号)的有关规定。各工种人员应基本固定,并持证上岗。
2、施工用电应符合现行《建筑现场临时用电安全技术规范》(JGJ46)的要求。 3、架体外侧用密目安全网围挡并兜过架体底部,底部还应加设小眼网,密目安全网和小眼网都应可靠固定在架体上。
4、物料平台应单独设置、单独升降,不得与爬架共用传力杆。 5、六级以上大风、下雨、下雪、浓雾及夜间禁止进行升降作业。
6、落实安全检查工作,特别是升降前和升降后固架检查,认真进行检查记录。 7、提升前钢丝绳预紧过程中,应避免引起过大超载。
8、升降作业过程中,必需统一指挥,分工明确,指令规范,并配备必要巡视人员。
9、在进行升降作业时,外架上不得进行施工作业,无关人员不得滞留在脚手架上。
10、升降作业过程中,应防止电动葫芦发生翻链、绞链现象。
11、穿墙螺栓的位置一定要准确,爬架升降时,应随时检查导轨是否过度挤压横梁或脱离导轮约束。
12、升降到位后,脚手架必需及时固定,在没有完成固定工作并办交接手续前,脚手架操作人员不得下班或交班。
13、在拆装时要随时检查构件焊缝状况、穿墙螺栓是否有裂纹及变形。 14、滑轮、各导轮及所有螺纹均应定期润滑,确保使用时运动自如,装拆方便。
15、升降控制台应专人进行操作,禁止闲杂人员进入。
16、在使用过程中,脚手架上的施工荷载需符合设计规定,严禁超载,严禁放置影响局部杆件安全的集中荷载。建筑拉圾应及时清理。 17、爬架只能作为操作架,不能作为外模板的支模架。 18、不得随意减少、移动、拆除爬架的零部件。
十三、专用设备表(**栋楼)
十四、桁架导轨式爬架计算 1.概述
桁架导轨式爬架从功能上可划分为三部分:架体结构,由竖向主框架、水平支撑桁架、脚手管、脚手板等组成;升降机构及安全装置,由横梁、拉杆、穿墙螺栓、提升钢丝绳、斜拉钢丝绳、吊点横梁、底座、制动轨、导轨等组成;升降动力设备,由电动葫芦、电缆线、电控柜等组成。
其中前两部分,即架体结构、升降机构及安全装置为本设计计算书的检算对象。
1.1计算遵守的规范、规程
①《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87) ②《钢结构设计规范》(GBJ17-88)
③《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ18-87) ④《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-95) ⑤《起重机设计规范》(GB3811-83)
⑥《编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定》 ⑦《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99) 1.2计算方法
按照《附着式升降脚手架设计和使用管理办法》规定,脚手架架体、竖向主框架、水平支撑桁架、附着支承装置按“概率极限状态法”进行设计,承载能力极限状态材料强度取设计值,使用极限状态材料强度取标准值;吊具、索具按“容许应力法”进行设计。 1.3计算单元的选取
计算单元的选取原则是符合《附着式升降脚手架设计和使用管理规定》。 *****项目施工桁架导轨式爬架设计支承跨度6.0m,选择计算单元的计算跨度为6.0m。 2.荷载计算
2.1恒载(标准值):
恒载即脚手架结构及其上附属物自重,包括立杆、大横杆、小横杆、剪刀撑、护栏、扣件、安全网、脚手板(挡脚板)、电闸箱、控制箱、主框架、底部支撑桁架、安装在脚手架上的爬升装置自重。
①脚手架结构自重:
立杆:2×2×(15.5 m-1.8m)×38.4N/m=2.10KN 大横杆:2×9×6.0m×38.4N/m=4.15KN 扶手栏杆:9×6.0m×38.4N/m=2.07KN 小横杆:18×1.4m×38.4N/m=0.97KN 剪刀撑:2×16.62m×38.4N/m=1.28KN
扣件:每根立杆对接扣件2个,每根大横杆、扶手栏杆直角扣件4个、对接扣件1个,每根小横杆直角扣件2个;剪刀撑每根旋转扣件9个。
直角扣件:(27×4+18×2)×13.5N/个=1.94KN 旋转扣件:2×9×14.6N/个=0.26KN
对接扣件:(4×2+27×1)×18.5N/个=0.65KN 脚手架结构自重(以上合计):Gk1=13.42KN ②安全网自重:
Gk2=0.01KN/m×93.00 m=0.93KN ③脚手板(挡脚板)自重:
脚手板重量:0.35KN/m×(1.20m×6.0m)×3=7.56KN 挡脚板重量:0.14KN/m×(0.20m×6.0m)×3=0.50KN Gk3 =8.32KN+0.55KN=8.06KN ④电闸箱、电控箱自重: Gk4=2.00KN
⑤主框架自重:Gk5=5.23KN ⑥底部支撑框架:Gk6=3.06KN
⑦安装在脚手架上的爬升装置有底座和吊点横梁。
22
22
Gk7=1248.0 N +152.6N =1.40KN 以上各项合计为恒载(标准值):
Gk= Gk1+Gk2+ Gk3+Gk4+Gk5+ Gk6+Gk7 =34.10KN 2.2活载(标准值):
①施工荷载
在使用工况下,结构施工时按两层(每层3 KN/m)计算,装修施工时按三层(每层2 KN/m)计算,且两种情况下,施工荷载总和均不得超过6 KN/m;在升降工况下,施工荷载按0.5 KN/m计算。
a.在使用工况下, 施工荷载按6KN/m计算: Qk =6KN/m×(6.0m×1.2m)=43.20KN b.在升降工况下, 施工荷载按0.5KN/m计算:
Qk =0.5KN/m×(6.0m×1.2m)= 3.60KN ②风荷载计算
按> ωk=0.7μsμzω0 式中:
μs—风荷载体型系数,脚手架外挂密目安全网。挡风系数υ=0.5,μs=1.3υ=0.65。
μz—风压高度比系数。按地面粗糙度b类,200m高空考虑,μz=2.61。 ω0—基本风压,取ω0=0.35kN/m。 风荷载标准值:
2
22
2
2
2
2
2
2
22
ωk=0.7μsμzω0=0.7×0.65×2.61×0.35kN/m=0.42kN/m
3.升降承力结构构件计算 3.1受力分析
升降承力结构是由横梁和竖拉杆、斜拉杆通过铰联接,并由穿墙螺栓附着在建筑物上的一次超静定结构。其受力特点是:在升降工况下,架体荷载由提升钢丝绳以集中荷载的形式作用于底层横梁外端。附墙的三层横梁兼具导向功能,同时横梁、穿墙螺栓还受风荷载水平作用。
升降承力结构受恒载+施工荷载+风荷载共同作用。各荷载标准值取值如下: 恒载
Gk= 34.10KN Qk=43.20KN
WK=0.42kN/m×93.0m2=39.06KN
2
施工荷载 风荷载
3.2各荷载标准值作用下内力计算 计算简图如下:
在计算简图中,横梁附墙用的穿墙螺栓简化为铰支座,此简化偏于安全;鉴于竖拉杆受力与层高无关,而横梁和斜拉杆受力与层高大小成反比,与横梁长度成正比,层高3.5m,横梁长度0.85m。
风荷载对墙面表现为压力时,对横梁形成压力,它与恒载+施工荷载对横梁产生的压力叠加,是横梁最不利受力状态。风荷载作用由三根横梁共同承担,为安全计,乘不均匀系数1.5,每根横梁因风荷载产生的压力为:
Wk39.06kN
1.519.53kN(压) 32
风荷载对墙面表现为吸力时,穿墙螺栓产生拉力峰值,是穿墙螺栓最不利受力状态。风荷载作用由三对穿墙螺栓共同承担,为安全计,乘不均匀系数1.5,每对穿墙螺栓风荷载产生的拉力为:
Wk39.06kN1.519.53kN(拉) 32
风荷载对竖拉杆和斜拉杆没有影响。
各荷载标准值作用下内力见下表(单位:kN)
3.3横梁稳定计算
① 内力组合
从内力表中知:在恒载+施工荷载共同作用下,横梁CD、EF受压值同为最大,这里以横梁EF为计算对象。内力组合设计值算式为:
NEF0(GdKjNGQC施dKjNQ施QC风NQ风)
式中:γ0—结构重要性系数,γ0=0.9
γG 、γQ—恒载、活载分项系数,γG=1.2,γQ=1.4 γd—动力系数, γd=1.05
C施、C风—施工荷载、风荷载的组合值系数,其值均为0.85。 Kj—荷载变化系数,Kj=2.0
NG、NQ施、NQ风—恒载标准值、施工荷载标准值、风荷载标准值对横梁EF产生的拉力。
NEF=0.9(1.2×1.05×2.0×12.79kN+1.4×0.85×1.05×2.0×1.35kN
+1.4×0.85×19.53kN)=58.84 kN
②横梁稳定计算
横梁的计算长度: L=0.85m 14号工钢:A=21.5cm iy=17.3mm
2
L 0.85m
49 υ=0.861 iy17.3mm
NEF58.84KN
31.8N/mm2f215N/mm2 2
A21.5cm ×0.861
③导向轴计算
横梁腹板上焊两滚筒,用于安装导向轴(33、Q235)。导向轴上设42×4
滚套,导轨在导向轴约束下垂直升降,防止架体向内、外倾覆。还承受风荷载作用并通过横梁将其传至建筑物上。
导向轴对称布置在横梁两侧,悬臂长度l=60mm。风荷载由两侧导向轴分担(计算风荷载已乘不均匀系数1.5,故偏于安全)。
剪力: Q
19.53kN
9.76kN 2
弯矩:M=Ql=9.76kN×60mm=585.6 kN mm 导向轴(33、Q235)截面特性如下:
A=854.87mm2
因此:
Wz=3526.3 mm3
4Q49.76kN2 2
15.2kN/mmfv=125N/mm3A3854.87mm2
3.4拉杆计算
M585.6kNmm166.1kN/mm2f215N/mm2 3Wz3526.3mm
斜拉杆与竖拉杆相比,长细比及所受拉力均较大,将其作为计算对象。 ①长细比验算
拉杆杆身为υ42×4无缝钢管,其回转半径I=13.51mm 拉杆允许计算长
l
i35013.514729mm i
设计中拉杆计算长度均小于此值。 ②内力组合:
N0Kjd(GNGQC施NQ施)
式中:γ0—结构重要性系数,γ0=0.9
γG 、γQ—恒载、活载分项系数,γG=1.2,γQ=1.4 γd—动力系数, γd=1.05
C施—施工荷载的组合值系数,其值均为0.85。 Kj—荷载变化系数,Kj=2.0
NG、NQ施—恒载标准值、施工荷载标准值对拉杆产生的拉力。 N=0.9×2.0×1.05×(1.2×21.31kN+1.4×0.85×2.25kN)=53.39kN ③套管强度计算
υ42×4无缝钢管截面积A=477.28mm2
N53.39KN
111.9N/mm2 < f=205N/mm2 2A477.28mm
④螺杆强度计算
2
3.14d3.14242
螺杆净截面积A0452.16mm2
44
N53.39KN22
118.1N/mm < f=215N/mm 2A0452.16mm
⑤螺纹牙强度计算 外螺纹剪应力:
N53.39kN
30.3N/mm2
Kzd1bz13.1424mm3.9mm6
式中:KZ—荷载不均匀系数,kz
d1—外螺纹小径,d=24mm
5z561 d30
b—螺纹牙根部宽度,b=0.65z=3.9mm z—螺纹圈数,z=6
外螺纹弯曲应力:
3Nh
KZd1b2z
353.39kN3mm2
52.4N/mm13.1432mm(3.9mm)26
式中:h—螺纹牙工作高度,h=3mm
⑥焊缝强度计算
f
N
131.3N/mm2
0.75mm116.18mm
<1.22ff =1.22×160N/mm2=195N/mm2 式中:hf—焊缝高度,hf=5mm
lf—焊缝长度,lf =3.14d=3.14×37mm=116.18mm
⑦连接销轴强度检算
横梁与拉杆是通过销轴连接的,销轴为Q235钢,规格Φ20。
N53.39kN22
=85.0N/mm<f=125N/mm v22
3.14d3.142022
44
3.5穿墙螺栓计算
桁架导轨式爬架高四层,有三层附墙,每层附墙有2根M30穿墙螺栓(Q235A,普通螺栓),计6根M30穿墙螺栓。M30穿墙螺栓参数及承载力设计值如下:
螺纹处有效面积: Ae=560.6mm2
b
受剪承载力设计值:Nv
3.14×302 3.14d2b
=nvfv=1××130N/mm2
44
=91.85kN
b
受拉承载力设计值:Nt=Aeft=560.6mm2×140N/mm2=78.54kN 承压承载力设计值:Nc=d∑t fc=30mm×12mm×305N/mm2
=63.32kN
穿墙螺栓受力分为升降工况和使用工况两种情况。
①在升降工况下传力路线: 恒载和施工荷载→升降承力结构钢丝绳挂点→穿墙螺栓(附墙支座反力) →建筑结构;风荷载→横梁→穿墙螺栓→建筑结构。恒载和施工荷载对穿墙螺栓产生拉力或剪力,风荷载对穿墙螺栓产生拉力。 在图一中,A点穿墙螺栓在恒载和施工荷载作用下,受剪拉复合作用,在诸穿墙螺栓中最为不利。 内力组合设计值算式为:
Nv0Kjd(GNvGQC施NvQ施)
b
b
b
Nt0(GdKjNtGQC施dKjNtQ施QC风NtQ风)
式中:γ0—结构重要性系数,γ0=0.9
γG 、γQ—恒载、活载分项系数,γG=1.2,γQ=1.4 γd—动力系数, γd=1.05
C施、C风—施工荷载、风荷载的组合值系数,其值均为0.85。 Kj—荷载变化系数,Kj=2.0
NvG、NvQ施—恒载标准值、施工荷载标准值对穿墙螺栓产生的剪力。
NtG、NtQ施、NtQ风—恒载标准值、施工荷载标准值、风荷载标准值对穿墙
螺栓产生的拉力。
剪力:Nv=0.9×2.0×1.05×(1.2×17.05kN+1.4×0.85×1.35 kN)=41.70 kN 拉力:Nt=0.9(1.2×1.05×2.0×12.79kN+1.4×0.85×1.05×2.0×
1.35 kN+1.4×0.85×19.53kN)=52.96 kN
Nv
bNvNt41.7052.96b0.811 N91.8578.54t
b
22
22
Nv=41.70 kN<Nc= 63.32kN
②在使用工况下,A、C点(图一)穿墙螺栓均要挂斜拉钢丝绳,使穿墙螺栓产生剪应力和拉应力。四根斜拉钢丝绳共同承担的恒载为34.10KN,施工荷载为43.20KN,为安全起见,乘以1.5的不均匀系数。
风荷载对穿墙螺栓产生拉力 :
N t风=19.53KN
单根穿墙螺栓剪、拉力设计值分别为:
4
0.9(1.234.101.443.20)1.534.22kN
4
l1.5
Nt0[(GGkQQk)QNt风]
h40.851.5
0.9[(1.234.101.40.8543.20)1.40.8519.53]
3.54
41.04kN
NvbNv
NtbNt
b
2
2
Nv
0(GGkQQk)
1.5
34.2241.04
0.641 91.8578.54
22
Nv=34.22kN<Nc = 63.32kN 4.制动轨计算
防坠制动装置是为了防止在升降过程中,提升机具发生故障而引发脚手架坠落事故。即当提升机具发生故障失效时,升降过程中的恒载和施工荷载转而由制动轨来承担。各荷载标准值取值如下:
恒载
Gk=34.10KN Qk=3.60KN
施工荷载 4.1内力组合
按《附着式升降脚手架设计和使用管理规定》要求,内力组合设计值算式为:
N0KzKj(GNGQNQ施)
式中:γ0—结构重要性系数,γ0=0.9
γG 、γQ—恒载、活载分项系数,γG=1.2,γQ=1.4 Kz—冲击系数, Kz=1.5 Kj—荷载变化系数,Kj=2.0
NG、NQ施—恒载标准值、施工荷载标准值对制动轨产生的拉力。 N=0.9×1.5×2.0×(1.2×34.10kN+1.4×3.60kN)=124.09kN 4.2轨身强度计算
10号工钢:A=14.3cm2
N 124.09kN22
σ= ==86.72N/mm< f=215N/mm 2
14.3cmA
4.3焊缝强度计算
吊点板之间焊缝相对较短,作为检算对象。
l =4×(120mm- 10mm)=440mm σf=
N 124.09kN
==80.6N/mm2
0.7hfl 0.75mm440mm
<1.22 ff=1.22×160N/mm2=195N/mm2
4.4吊点挂板截面强度计算
吊点挂板截面为120mm×12mm,上有一υ38销轴孔,板净截面积:
A =(120mm-38mm)×12mm=984mm2
σ=
N 124.09kN22
==126.1N/mm< f=215N/mm 2
984mmA
4.5连接销轴强度计算
连接销轴受双剪,每个剪面承受剪力:
3.14d3.14×(38mm)2 N124.09kN62.05kN A= P==1133.5mm2 2244
τ=
2
P62.05kN 22 ==54.7N/mm<f=125N/mm v2A1133.5mm
5.提升钢丝绳计算
提升钢丝绳的设计破断力:
Fg=KQ=6×37.70kN=226.2kN 式中: k—安全系数,k=6.0
Q—起重重量,Q=37.70kN(升降工况下荷载标准值)
选用6×37υ19.5,公称抗拉强度=1961N/mm2的钢丝绳,其破断力276.5kN> F g =226.2kN 。 6.斜拉钢丝绳计算
在使用工况下, 恒载和施工荷载由四根斜拉钢丝绳共同承担。
恒载标准值为34.10KN,施工荷载标准值为43.20KN,斜拉钢丝绳竖向分力:
P
GkQk34.10kN43.20kN
19.33kN 44
外侧斜拉钢丝绳与水平面夹角较小,其所受拉力较大。 外侧斜拉钢丝绳水平投影:
l =0.85m+0.45m=1.30m
外侧斜拉钢丝绳铅垂面投影为一个层高,取:h=3.5m。 外侧斜拉钢丝绳所承受拉力标准值 :
Gl2h219.33KN.323.52
T=20.62kN
3.5h
取安全系数K=6,则斜拉钢丝绳设计破断力:
Fg=KT=6×20.62kN=123.72kN
选用6×37υ15,公称抗拉强度≥1813N/mm2的钢丝绳,其破断力154.35kN> F g =139.65kN 。
7.附着支承处结构强度计算
爬架附着支承点设于剪力墙或梁上,需验算剪力墙或梁垂直于墙面的局部压力。
按配置间接钢筋考虑,剪力墙(梁)两侧分别与横梁座板和垫板接触,垫板面积相对较小,与其接触的混凝土局部承压相对不利。垫板尺寸如图:
混凝土局部承压面积:
Al=230mm×80mm=18400mm
混凝土局部承压计算底面积:
Ab=390mm×240mm=93600mm2
2
A936002.26 Al18400
安装穿墙螺栓预留241孔:
3.14412
Ak22639.17mm2
4
混凝土承压净面积:
Aln = Al –Ak=18400mm2 –2639.17mm2=15760.83 mm2 混凝土局部受压承载力(混凝土强度达C10):
1.5βfc Al n=1.5×2.26×5×15760.83=267.15KN 穿墙螺栓拉力:
Nt=12.79KN×2=25.58 KN
8.水平支撑桁架计算
桁架导轨式爬架水平支撑桁架分内外两片,其两端分别与竖向主框架相连,且将竖向主框架作为支座。
水平支撑桁架分升降、坠落、使用三种工况。显然,在使用工况下其承受竖向荷载最大,因此以下仅就它的使用工况进行计算。
桁架导轨式爬架的跨度为6.0m,水平支撑桁架计算跨度5.4m。计算简图如下:
水平支撑桁架在单位力作用下(支座处为1/2单位力)的内力见下表:
显然,竖杆AH、DE长度、受力大小相同且均为受压杆件,在所有杆件中最为不利,这里以AH杆应作为检算对象。 8.1荷载计算
水平支撑桁架上部结点承受主桁架以外的全部恒载(自重)和活载(施工荷载),并由内外两片桁架分担。
①恒载(标准值)计算
10.90
(GkGk5Gk7)2.29kN 25.411.8
P2P3(GkGk5Gk7)4.57kN
25.4p1p4
②活载(标准值)计算
Q1=Q4= (0.9m×0.6m)×6KN/m2= 3.24KN Q2=Q3=(1.8m×0.6m)×6KN/m2= 6.48KN 8.2内力计算
竖杆AH恒载(标准值)和施工荷载(标准值)作用下内力计算结果见下表:
竖杆AH
恒载(标准值)
-6.86KN
施工荷载(标准值)
-9.72KN
8.3内力组合
按《附着式升降脚手架设计和使用管理规定》要求,内力组合设计值算式为:
N0Kz(GNGQNQ施)
式中:γ0—结构重要性系数,γ0=0.9
γG 、γQ—恒载、活载分项系数,γG=1.2,γQ=1.4 Kz—冲击系数, Kz=1.5
NG、NQ施—恒载标准值、施工荷载标准值产生的内力。 竖杆AH的内力设计值如下:
NAH=0.9×1.5×(1.2×6.86+1.4×9.72)=29.48KN 8.4竖杆AH计算
斜杆AI采用L63×63×5角钢,长度l=1800mm,两端固结,其计算长度为:
l0=1800mm
L63×63×5角钢截面特性如下:
A=614mm2
长细比计算:
iy0=12.5mm
l01800mm
144
y012.5mmi
杆身稳定计算:
NAI29.48kN 2
145.9N/mm2 < f=205N/mm 2
A0.329614mm
焊缝与杆身采用等强度设计并适当予以加强,故免算。 9.主框架计算
桁架导轨式爬架在提升点处设两片主桁架,两片主桁架间距600 mm,沿提升机构对称布置。
桁架导轨式爬架葫芦吊点横梁两端支承在主框架上,为防止主框架局部变
形,在主框架支座部位设置了桁架。
主框架作为架体的主要承重骨架,除承受施工荷载外,内侧还焊有导轨,作为架体的水平约束,确保脚手架垂直升降,在升降和使用过程中还能独立将风荷载传至横梁,进而传至建筑物上。 9.1葫芦吊点横梁计算 吊环强度计算
吊环采用Q235A,Φ25圆钢弯制,弯曲半径R=40mm 吊环允许荷载F0=
4KW
r
Ks—截面形状系数,圆形截面Ks=1.7 бs—材料屈服强度,бs=235Mpa
3.14d33.14253
W—截面抗弯模量W===1523mm3
3232
r—计算半径,对固定吊环r= R(RL-R)/L
=40×(4040-40)/40=16.56mm
2
2
2
2
41.7235MPa1533mm2
F0147.9KN
16.56mm
安全系数 n吊梁强度计算
吊梁为14号工字钢,吊环两肢间距为80mm,在升降工况下, 吊环单肢受力(设计值):
P
0.9(1.234.101.43.60)
20.68kN
2
147.9KN
3.9
37.70KN
I
14号工钢: =12.19cm
Sx
W =101.7cm t=5.5mm
3
弯曲应力:
σ=
M5.27kNm 22
= =51.8N/mm< f=215N/mm 3W101.7cm
剪应力:
Q S 20.68kNτ==
12.19cm5.5mmIx t
=30.8N/mm2< fv=125N/mm2
9.2吊点横梁支承桁架计算
吊点横梁支承桁架计算简图如下:
图中:P
0.9(1.234.101.43.60)
20.68kN
2
经计算,各杆件受力结果如下:
NBC= NCD =13.79KN(+) NDF=19.49KN(-) NBF= 9.91KN(-) NBG= 9.91KN(+) NAG= NGF =6.90KN(-)
可见,DF杆受力最大,下面对其进行稳定检算。 υ48×3.5钢管截面特性如下:
A=489mm2 iy0=15.78mm
l0424.2mm27 y015.78mm
NDF19.49kN 2
41.2N/mm2 < f=205N/mm 2
A0.968489mm
9.3导轨强度计算
导轨对称布置在横梁的两侧,在升降工况下,导轨沿着位置固定的导向轮运动,导向轮成为导轨的支点, 因桁架导轨式爬架是中心提升,导轨仅受风荷载作用。六级以上大风不允许升降,所以在使用工况下导轨受力最为不利。
为简化计算且偏于安全,取导轨中的一跨为计算对象,并视为在跨中集中力作用下的简支梁, 风荷载作用由六个导向轮共同承担。每个导向轮因风荷载所产生拉力为:
Wk39.06kN
6.51kN 66
计算简图如下:
导轨强度计算
Pl6.51kN1.8mM= ==2.92kNm
44
导轨为6.3号槽钢,W=16.10cm
3
σ=
M2.92kNm 22
= =182.9N/mm< f=205N/mm 3
16.10cmW
9.4主框架计算
竖向主框架在使用工况下,竖向承受施工荷载作用,水平承受风荷载作用,且均比升降工况下相应荷载要大的多,故仅对主框架的使用工况进行计算。
对主框架各杆件,根据风荷载产生有利或不利影响,分别进行下面两种组合:
恒载+施工荷载 恒载+施工荷载+风荷载
主框架在竖向荷载作用(恒载+施工荷载)下的计算:
主框架在竖向荷载作用(恒载+施工荷载)下的计算简图见下页。 在使用工况下,每片主框架承受竖向荷载设计值为:
P设
0(GGkQQk)
2
式中:γ0—结构重要性系数,γ0=0.9
γG 、γQ—恒载、活载分项系数,γG=1.2,γQ=1.4 —施工荷载与风荷载组合时的组合值系数,其值均为0.85。 Gk、Qk—恒载标准值、施工荷载标准值。 P设=0.9(1.2×36.92+0.85×1.4×47.52)/2=45.38KN
主框架所承受竖向荷载设计值由内外侧立柱各承担1/2,即:P/2=22.69KN。同时认为立柱各段内力均匀分配,每段立柱各承担1/7,即:22.69KN/7=3.24 KN。
其余杆件为零杆。
主框架在风荷载作用下的计算:
主框架内侧节点均通过短杆焊接在导轨上,两片主框架共同承担一跨脚手架间的风荷载,即每片主框架承担竖向线风荷载(标准值)为:q风=0.42KN/m2 ×6.6m/2=1.39 KN/m 。
将线风荷载(标准值)简化为作用在主框架外侧节点上的水平集中荷载。主框架在风荷载作用下的计算简图见下。
11X112X213X314X41p0
21X122X223X324X42p0
31X132X233X334X43p0XXXX0
4334444p411422
系数和自由项计算见表。将所求系数和自由项代入方程,求解的得:X1=3.71 X2=1.25 X3=0.42 X4=0.13。
主框架在风荷载作用下各杆轴力计算见表。
由表可见,在风荷载作用下,杆IK轴力为最大值,且与主框架在竖向荷载作用下的轴力为同号,为最不利杆件,作为检算对象。
杆IK计算
NIK=3.24KN+0.9×0.85×1.4×11.09 KN=15.12 KN
υ48×3.5钢管截面特性如下:A=489mm2 iy0=15.78mm
l01800mm114 y015.78mm
N15.12kN 22
57.9N/mm < f=205N/mm 2A0.534489mm
各杆轴力计算(单位:KN)
附录一 桁架导轨式爬架施工管理体系(组成人员及职责)
附录二 桁架导轨式爬架验收表
附录三 桁架导轨式爬架升降前检查记录表
检查员:
工长:
安检工程师:
- 41 -
附录四 桁架导轨式爬架升降后加固检查记录表
检查员:
工长:
- 42 -
安检工程师: