附着式升降脚手架安全施工计算书.doc

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1、 附着式升降脚手架安全施工计算书1.计算书名词含义(1).竖向主框架：用于承受脚手架上的荷载并与附着支承装置连接，将荷载 传递到建筑物结构上的焊接及螺栓联接而成的竖向框架。(2).水平支承框架：支承在两个相邻竖向主框架之间，并将所承受的架体竖 向荷载传递给竖向主框架的空间桁架或框架。(3).附着支承装置：附着在建筑结构上与脚手架架体连接，在升降、使用过 程中，承受脚手架架体荷载的支承结构。(4).支承跨度：相邻两竖向主框架轴线之间的水平距离。(5).脚手架高度：脚手架架体底面至架体顶端，不包括防护栏杆（围挡）高 度的距离。(6).防坠装置：架体在升降和使用过程中防止脚手架架体坠落的装置。(7)

2、.防倾装置：在升降和使用过程中，防止脚手架架体倾覆的装置。2.荷载规定和计算系数(1).荷载规定恒载：包括搭设架体的钢管和扣件、竖向主框架、水平支承框架、作业层脚手板、安全网、轨道以及固定于架体上的设备等传给附着支承点的全部材料、构配件、器具的自重。活荷载（施工荷载）：架体在工作状态下，结构施工时，按两层荷载（每层3N2）计算；装修施工时，按三层荷载（每层2N2）计算；架体在升降状态下，施工活荷载按每层0.5N2计算。风荷载：风压标准值按照编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定计算确定。挡风面积按挡风材料、杆件的实际挡风面积计算。(2).计算系数结构重要性系数o 取0.9;动力系数d取1.0

3、5恒载分项系数G 取1.2；活荷载分项系数Q 取1.4组合风荷载时的荷载组合系数 取0.85荷载变化系数1取1.3; 2取2.0;(1) 竖向主框架和水平支承框架 压杆 150 拉杆 300单一系数法复核时，其安全系数k值 对于强度设计时： k1.5 对于稳定性设计时： k2.0（2）吊索和绳索的安全系数 k6.03.计算方法与计算依据(1).计算方法 本计算书中“竖向主框架”、“水平支承框架”、“附着支承装置”等按照“概率极限状态设计法”进行计算。按承载极限状态设计的荷载值取设计值；按使用极限设计的承载值取标准值。防坠装置、吊具、索具按“容许应力设计法”进行设计计算，取强度容许值。 计算荷载

4、的传递过程 架体荷载水平支承框架竖向主框架附着支承装置建筑结构 有些安全措施是由水平支承框架直接传递给建筑物或者通过竖向主框架直接传递给建筑结构。(2).计算及设计参考规范及手册建筑施工安全检查标准（JGJ59-2011）、附着升降脚手架管理暂行规定、扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）、建筑结构荷载规范（GB5009-2012）、钢结构设计规范（GB50017-2012）、建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-91）、冷弯薄壁型钢结构技术规范（GBJ18-87）、机械设计手册、起重机设计手册。4 .DM-01型导轨框架式爬架结构分类及特点DM-01型导轨框架式爬架结构包

5、括几大部分组成：(1).架体：采用扣件式脚手架杆件组装的架体。(2).竖向主框架和水平支承框架：采用钢管及型钢定型焊接加工螺栓连接的桁架或框架。(3).爬升机构：包括：附着支承装置（预埋件、穿墙螺栓、垫板、挂座、销轴、卸荷导向件）、提升底座（包含防坠装置箱体）、防倾及导向装置（导轮组及导轨）、承重装置（限位锁、防坠圆钢、以及附着支承装置）。(4).自身提升设备：电动葫芦、电控柜、电缆线、同步检测控制系统。DM-01型导轨框架式爬架突出结构特点：a.同一提升点多层多点附墙。DM -01型导轨框架式爬架采用四套卸荷导向件、四根穿墙螺栓分别附着于四个标准楼层上并连接四层以上长度的导轨组成附着支承装置

6、。保证了有效的附着并满足建筑结构强度的要求。b.有效的防倾与导向特点。DM-01型导轨框架式爬架每一提升点沿全高度有四套导轮组件环抱导轨。在使用工况时，竖向主框架体内排上有两套限位锁直接将导轨及架体固定于卸荷导向件上。c.灵敏的机械式防坠装置。DM -01型导轨框架式爬架提升底座上焊接制动框，制动框内安装制动凹轴，防坠圆钢从凹轴间穿过，利用信号装置从葫芦提升钩取得信号，使制动轴上下运动，运用摩擦角自锁原理达到防坠自锁抱紧，起到阻止架体下坠的作用。d.同步性检测控制系统。DM -01型导轨框架式爬架安装有同步性安全预警保护系统，其控制架体升降同步性的关键是控制架体每一提升点的荷载或单个点位升降差

7、，如出现超载或欠载，则发出“声”、“光”报警及切断电源等各种明显信号；由于电动提升机本事同步效果完全满足爬架的安全需要，同步检测控制装置应每提升5-6次对爬架进行检测一次。e.竖向主框架和水平支承框架强度可靠。竖向主框架和水平支承框架均是采用钢管及型钢定型加工、定型安装的工具式桁架系统；竖向主框架与桁架式导轨形成双桁架并联加强体系，框架强度有效加强。f.采用桁架式导轨，强度大大加强，导向性能更好。解决了目前大部分爬架存在的导轨弯曲变形问题。g.导轨与架体同步升降，省掉了人工周转导轨的工序，升降时间更短，更好地满足施工进度和安全防护。5.荷载标准值计算(1)计算用荷载单元模型的确定选取架体支承跨

8、度为6.0米，脚手架高度按8步双排，上端外加一步单排防护，综合折算高度按14米的一片架体为荷载计算单元。架体内外排立杆中心距为0.75米，步高为1.8米，均布立杆柱距为1.5米。建筑物标准层层高2.9米的立杆设计为基准。(2)风荷载的计算 计算式：Wk=zszWo式中:z风压高度变化系数。按照田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中、小城镇和大城市郊区的C类地面粗糙度采用。（高度按100米考虑）查建筑结构荷载规范表8.2.1 z=1.50 w o 基本风压。依据建筑结构荷载规范中全国基本风压分布图，选取当地基本风压为wo=300N2。 s风荷载体型系数。按照编制建筑施工脚手架安全技术标准的统

9、一规定中，背靠建筑物的情况为“敞开框架和开洞墙”附着升降脚手架外排为密目安全网全封闭，故s=1.3，其中为挡风系数。 密目绿网挡风系数取 0.8s=1.3=1.30.8=1.04 风荷载标准值: Wk=zszWo= 11.041.5300=470N2(3)脚手板自重计算底层脚手板采用钢筋脚踏板，每50cm间距铺设501001200木方一条。架体内排立杆离墙450，脚手板铺设时离墙200，则脚手板宽度为:750 + 450 - 200 = 1000。脚手板的自重标准值为0.12N2，木方每条重量为0.042 N条,以上操作层采用竹笆，自重标准为0.06KN/2底层脚手板自重：6.01.00.12

10、N2+0.042 N条14条=1.31N 一层钢笆脚手板自重：6.0m1.00.06N2 = 0.36 N2-10层钢笆自重：0.36N9层= 3.24N(4)挡脚板自重计算在脚手板铺设层架体的外排搭设180高、18厚的木板作为挡脚板。 单层自重：6.00.180.12N2= 0.13N10层自重：0.13 N10层=1.3N(5)安装于架体上爬升机构自重计算包括:1个提升底座(导轨重量列在竖向主框架重量内)10.22N/个=0.22N(6)安全网自重计算 外排架外侧面、脚手板下面铺设密目式安全网，重量系数为0.01N2。架体上安全网自重：（186.01.86.03层）0.01N2=1.40N

11、(7)竖向主框架自重计算参见竖向主框架图纸重量计算:名称数量(节)单重(N)总重(N)图号主框架外立杆下节10.360.36DkJ-09-01-00主框架外立杆上节10.250.25DkJ-09-01-00主框架 廊道杆80.0780.624DkJ-08-03-00主框架小横杆90.030.27DkJ-08-02-00导轨上下节11.631.63DkJ-04-00-00合计总重（N）3.13(8)水平支承框架自重计算序号名称数量单重(N)总重(N)图号1小横杆H806根0.030.182支撑框架4片0.602.43螺栓M204022条0.00150.0337螺母M2022个0.000680.0

12、15合计总重（N）2.63(9)脚手架架体自重计算DM-01型导轨框架式爬架架体部分采用钢管扣件脚手架，本计算书引用钢管扣件式脚手架来统计架体自重荷载。架体钢管规格采用483.0，重量系数为0.0354 N。大横杆自重计算:按底步支撑框架以上8步架计算统计外排大横杆28根；内排大横杆9根外排大横杆：6.0m/根28根0.0354N= 5.95N(包括护栏杆)内排大横杆：6.0m/根9根0.0354N= 1.91N小横杆自重计算:1.3米/根3根/层8层0.0354N = 1.10N立杆自重计算:外排高度:14.4米内排高度:12.6米外排立杆自重：14米40.0354N=1.98N内排立杆自重

13、：12.6米40.0354N=1.78N外排剪刀撑自重计算:计算长度：下边L1= 6米cos55=10.5米； 上边L2=10.5米钢管自重：（10.5米10.5米）2根0.0354N=1.47N扣件自重计算:扣件自重按0.010N/个计算:大横杆用扣件:106个 外排大横杆扣件：70个 内排大横杆扣件：36个 小横杆用扣件:2个/根40根=80个 立杆用对接扣件:3个/点8点=24个外侧剪刀撑用扣件:9个/根2根7个/根2根=32个外排扣件自重：（106+40+12+32）0.01= 1.9N内排扣件自重：（36+40+12）0.01= 0.88N合计自重:(106+80+24+32)个0.

14、01N/个=2.42N以上脚手架自重合计：17.68N(10)活荷载标准值计算1.使用工况下，结构施工时，按2层作业层3N2计算。 6.0米1.0米2层3N2= 36N 装修施工时，按3层作业层2N2计算。 6.0米1.0米3层2N2= 36 N 升降工况下，施工活荷载:按照作业层0.5N2计算结构施工时：6.0米1.0米2层0.5N2= 6.0N装修施工时：6.0米1.0米3层0.5N2= 9.0N6.水平支承框架计算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483.0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

15、栓连接。计算说明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。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。将提升点处作为水平支承框架的支座进行计算。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。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。荷载计算 1.荷载计算方法分别计算水平支承框架外框架和内框架的节点荷载。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=

16、1.0220.75=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。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（3N2）和架体的全部恒载。（不包括水平支承框架自重）恒载标准值计算使用工况升降工况外框架（N）内框架（N）外框架（N）内框架(N)脚手板十层4.55330/1000=1.54.21670/1000=2.81.503.05挡脚板十层1.301.30爬升机构00220022安全网1.401.

17、40架体自重11.775.8911.775.89合计15.979.1615.979.16 活荷载标准值计算使用工况升降工况外框架（N）内框架（N）外框架（N）内框架（N）施工活荷载36330/1000=11.8836670/1000=246330/1000=1.986670/1000=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。恒载标准值计算使用工况升降工况外框架（N）内框架（N）外框架（N）内框架N脚手板一层1.27330/1000 =0.421.27670/1000 =0.850.420.85

18、踢脚板一层0.1300.130水平支承框架2.631/2 =1.321.321.321.32合计1.872.171.872.17节点恒载标准值0.470.540.470.54活荷载标准值计算升降工况外框架（N）内框架（N）施工活荷载3330/1000 =0.993670/1000 =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：使用工况外框架P使外上 = od（G G k + Q G Q）= 0.91.05（1.211.77+1.411.88）= 29.06（N）使用工况内框架P使内 上= od（G G k + Q G Q）= 0.91.05（1.25.89+1.

19、424.12）=38.6（N）升降工况外框架P升外上 = od（G G k + Q G Q）= 0.91.05（1.211.77+1.41.98）= 15.97（N）升降工况内框架P升内上= od（G G k + Q G Q）= 0.91.05（1.25.89+1.44.02）=12.00（N）作用于下弦杆荷载：使用工况外框架 使用工况内框架P使外下 = odG G k P使内下 = odG G k = 0.91.051.21.87 = 0.91.051.22.17= 2.12（N） = 2.46（N）升降工况外框架P升外下 = od（G G k + Q G Q）= 0.91.05（1.21.

20、87+1.40.99）= 3.43（N）升降工况内框架P升内下 = od。（G G k + Q G Q）= 0.91.05（1.22.17+1.42.01）= 5.12（N）汇总：表一：节点荷载设计值使用工况升降工况外框架（N）内框架（N）外框架（N）内框架（N）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 = 5.12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=0.5 p=1 p=1 p=1 p/2=0.5 NAG

21、=(20.5)=1.95（）NAC=1.95 = 1.25（+） NDG=（1.951.0）= 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 2343 1500NAG=1.5 =1.95（）NAC=1.95 = 1.25（+） 1800 2343 1800 2343NDG=（1.95 1.0） = 0.65（+） 2343 1800 1500NGH=（1.95+0.65） =1.66（-） 2343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，

22、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=1.955.89+1.952.17= 15.717N标准值：NAG标=1.95（1.85+6.03）+1.950.54 = 16.42N2.GH杆内力组合 设计值：NGH设=1.665.89+1.662.17= 13.38N标准值：NGH标=1.66（1.85+6.03）+1.950.54 = 14.1N 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=4892，抗弯截

23、面模量Wx=50803，ix=15.8。支座处斜腹杆AG的验算强度： NAG设 15.71 = = = 32.12N2f=205N2 A 489稳定性：计算长度：L=（18002+15002）12=2343 L 2343= = = 148.31.5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=d1L=208=1602 （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=d1L=207=1402 （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 20820 =

24、 = = 148.7N2fcb = 305N2 A2 140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： f：垂直于焊缝长度的正应力f =f ffw f：沿焊缝方向的剪应力 helw f：设计值增大系数1.22 N he：角焊缝有效厚度0.7hf=0.75=3.5f = ffw lw ：角焊缝计算长度 helw helw 每条焊缝实际长度减10 ffw：角焊缝强度设计值 1800=arctg = 50.2。 1500 NAG设=20820NNAGX=NAG设cos=13329NNAGy= NAG设cos（90-） = 15995N 附图（3） NAGX 13329f =23.8

25、N2f ffw =195.2N2 helw 3.5802 NAGy 15995f =28.56N2 ffw =160N2 helw 3.5802综合作用： f 2 23.82（）+f 2 = （ ）+ 28.562 = 34.3N2 ffw f 1.22 =160N27.竖向主框架计算结构说明竖向主框架是由主框架单元节组装而成的。单元节包括主框架下节、主框架上节和主框架加长节。每一单元节均是利用导轨立杆、外立杆、小横杆、廊道斜杆、节点板和M20螺栓连接而成的定型框架。根据具体工程选用主框架单元节。每一单元节外排立杆一根；内排立杆两根（导轨简化为一根立杆），其中心间距为0.25。竖向主框架的内、

26、外立杆中心距为0.75，大横杆的模数高度（即安装后的步高）为2.0，竖向主框架的上端防护栏杆高度1.5。竖向主框架单元节之间的连接采用同样的连接方法。内外排立杆采用套接，利用螺栓连接的方法。计算说明1.竖向主框架杆件轴线在一个平面内相交于一点且承受跨度为6.0的一榀架体的荷载。2.在使用工况下，竖向主框架与导向件有四处附着，包括上、下每层一个导轮组即四个导轮组和四道限位锁；导向件与每个楼层均有一根穿墙螺栓与结构附着。在升降工况下，提升电动葫芦承载，荷载包括恒载和作业层上0.5N2的施工荷载。3.从荷载分析可知，竖向主框架承担荷载在使用工况下最大，因此，着重验算使用工况下的强度与稳定。 根据附着

27、式升降脚手架设计和使用管理办法的规定，使用工况下，每层应设附着支承装置。对应导轨框架式爬架，在计算简图中，将上、下四个导轮组作为四个支座，其中导轮组可承受水平风荷载的作用，限位锁主要承受垂直荷载，但也可承受部分水平风荷载的作用。作为竖向主框架每个支座，风荷载作用下的支座反力按照弯矩分配法进行计算。 综上，竖向主框架按照平面内单片进行内力分析计算；计算简化是根据可能出现的最不利情况进行的偏于安全的简化，根据上述简化求出的支座反力和最大弯矩、剪力、轴力的截面进行最不利组合，验算强度和稳定。结构尺寸及简化计算简图【参见附图（4）】竖向主框架的总高度（不加防护杆）12.6，防护杆按1.8米计算,内外排

28、立杆中心距0.75，组装后步高2，最上一个导轮组以上的架体悬臂部分高度4，小于4.5。将导轮组和限位锁安装于结构楼层对应的架体2米步高的节点上。风荷载考虑水平作用于架体2米步高的节点上，以节点荷载考虑。荷载计算（3）风荷载：基本风压300N/m2 （取当地基本风压）高度修正系数1.50(建筑物高度按100m，地面粗糙度按照C类)密目安全网挡风系数0.8(挡风系数为挡风面积与迎风面积之比等于)1.3=0.81.31.04风荷载设计值：11.501.04300468N/m2 节点风荷载计算风荷载节点标准值风荷载节点设计值P1标=(1.01.0)4.8=9.6NP1设=(1.0+1.0)6.36=1

29、2.72(N)P2标=(1.01.0)4.8=9.6NP2设=(1.0+1.0)6.36=12.72(N)P3标=0.94.8=4.32NP3设=0.96.36=5.72N2.竖向主框架垂直荷载计算【参见附图（5）】由水平支承框架传递给主框架的支座反力作用于主框架下面R内和R外。竖向主框架自重按内外立柱分配系数23和13进行分配并简化到顶部由P1内和P2外均担。设计值计算：使用工况外立柱（N）R外= 3.5（P使外上+ P使外下） =3.5（7.37+0.53）=27.65P1外= 1.04内立柱（N）R内= 3.5（P使内上+ P使内下） =3.5（10.07+0.61） =37.38P1内

30、=2.08升降工况外立柱（N）R外= 3.5（P升外上+ P升外下）=3.5（4.1+0.86）=17.36P1外=1.04内立柱（N）R内= 3.5（P升内上+ P升内下）=3.5（3.42+1.27）=16.42P1内=2.08竖向主框架分配于内立柱的自重 竖向主框架分配于外立柱的自重 2 13.13 = 2.08 N 3.13 = 1.04 N 3 3风荷载作用下的支座反力计算【参见附图（6）】 综合计算得出:支座反力(合力A+B) RD = 35.07 ; RB= -29.16 RC=32.90 ; ;RA=28.17风荷载作用下杆件内力计算【参见附图（7）】 800/2000 = 0

31、.40 ；2000/800= 2.5； 2000/2154 = 0.92； 2151/2000= 1.08其中斜边计算长度：L=（20002+8002）12=2154N1-2=-8.34 N2-3=23.56 N2-4=21.9 N3-4=0N3-5=65.7 N3-6=47.23N4-6=21.9 N5-6=8.76N5-7=-65.7 N6-7=27.90N6-8=27.11 N7-8=0N7-9=-18.27 N7-10=-8.67N8-10=27.11 N9-10=7.88N9-11=-18.75 N10-11=69.66N10-12=43.81 N11-12=0N11-13=90.1

32、5 N11-14=-50.43N12-14=-47.81 N13-14=7.88N13-15=90.15 N14-15=（-40.35N14-16=-52.80 N15-16=23.64N15-17=53.43 N16-17=-58.31N16-18=0 N17-18=27.97最不利杆件垂直力与风荷载组合由竖向主框架内力图看出，压杆11-13、13-15内力值最大，只验算这几种杆件即可。简化到竖向主框架下部的垂直力R外有利于压杆11-13、13-15因此不用组合。1. 验算压杆11-13/13-15强度： N11-13设 90150 = = = 184 N2f=205N2 A 489稳定性：

33、计算长度：L= 1800 L 1800= = = 114 150 I 15.88.限位锁的计算计算说明限位锁是在导轨框架式爬架使用工况下承担架体全部恒载和活荷载的构件。其安装固定于导轨上，安装在导向件上，通过它承担架体的荷载并传至导向件，再由导向件通过穿墙螺栓传给结构，每一提升点安装二个限位锁。限位锁环抱住导轨，每个限位锁通过2个M20螺栓(4.8级)与导轨限位。限位锁主要承受架体垂直向下的竖向力。与限位锁同时作用的承担竖向荷载的还有提升底座防坠装置的构造措施。这里只考虑二个限位锁承担全部荷载，其他措施作为保险构造。另外，竖向主框架导轨上下与导向座之间水平拉接的四个导轮组抵抗水平偏心弯矩，所以，以下计算将只验算限位锁销轴的抗剪以及限位锁本身环抱导轨的钢板之间的焊缝强度，不考虑由于竖向主框架外排立杆担负的荷载对限位锁的偏心弯矩。此计算偏于安全地忽略了防坠锁的同时作用，只单独考虑限位锁承载。防坠装置作为安全保护装置将另行验算。安装及受力见图【参见（附图8）】荷载计算 1.恒载标准值：脚手板+挡脚板+爬升机构+安全网+竖向主框架+水平支承框架+脚手架架体=17.68N2. 施工活荷载标准值： 使用工况下活荷载标准值36.0N2) 荷载总值P标= 17.68+36.0=61.13N P设 =