淮安和府項目全鋼爬架專項施工方案富利建設集團有限公司2020年11月26日淮安和府項目全鋼爬架專項施工方案嘉興平翔建筑工程設備有限公司徐州分公司2020年11月26日全鋼型附著式升降腳手架專項施工方案①架體正立面圖及側立面圖導軌，②水平桁架，③立桿，④走道板，⑤內支撐架，⑥附墻支座9.1.2荷載傳遞路徑該架體的主要受力構件有走道板、立桿、主框架（橫撐及斜撐）、水平桁架、導軌及附墻支座。走道板、主框架、立桿及防護網組成了架體框架，整個架體框架的荷載由水平桁架傳遞至導軌，而后由導軌附墻支座傳遞至建筑物；而架體框架又根據受力特點分為兩部分，一是外側架體框架，其主要是外側立桿、外側走道板、外桁架及防護網，二是內側架體框架，其主要是內側立桿、內側桁架及內側走道板。外側架體框架的荷載會通過外桁架傳遞至主框架（橫桿及斜撐），而后由主框架傳遞至導軌。具體的恒載與活載傳遞路徑見圖a，風荷載傳遞路徑如圖b。 圖a恒載與活載傳遞路徑 圖b風荷載傳遞路徑在結構計算中將架體主要分為六部分計算，一是走道板的計算、二是立桿的計算、三是水平桁架的計算、四是主框架的計算、五是導軌的計算、六是附墻支座的計算。走道板及立桿為受力構件可根據受力直接進行構件驗算；桁架與主框架為結構性受力，需進行相應的受力分析，主框架計算簡圖見圖c，桁架計算簡圖見圖d。圖c主框架計算簡圖圖d桁架計算簡圖9.1.3本計算書計算內容本計算書參照如下現行規范進行設計：（1）《建筑結構荷載規范》GB50009-2012（2）《鋼結構設計規范》GB50017-2017（3）《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》JGJ202-2010關于腳手架的驗算內容參照《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》的規定確定如下：對結構各構件的計算及驗算順序如下：走道板（角鋼及小橫桿）、立桿、水平桁架、主框架（橫撐及斜撐）、導軌、附墻支座、升降機構。計算過程中考慮的工況包括三種，即：（1）腳手架升降工況，下文簡稱工況①；（2）腳手架使用工況，下文簡稱工況②；（3）腳手架墜落工況，下文簡稱工況③。9.2荷載統計《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》規定，爬升式腳手架的荷載分為恒載、活載和風荷載，分別計算如下。9.2.1恒荷載統計根據腳手架各個組成部分的規格參數，確定恒載標準值統計見表2.1。表2.1恒載統計表構件名稱規格材料容重N/mm3單個標準件自重平均自重構件數量合計導軌G18#槽鋼組合7.9×10-5900N150N/m12m1800N立桿G280·40·3方鋼管7.9×10-5105.66N52.83N/m81m4438N走道板G33m7.9×10-5361.3N120.4N/m42m5057N小橫桿G3’0.64m7.9×10-519.9N19.9N/根28根557N大橫桿G3’’3m7.9×10-595.7N31.9N/m84m2680N標準網片G41500mm×2000mm7.9×10-555.9N/m290m25031N斜撐桿G50.5m7.9×10-537.6N37.6N/根14根526.4N承重輪G6127.4N/個127.4N/個2個254.8N電動機G71029N/臺1029N/臺1個1029N內外桁架G8高0.8m7.9×10-51320N/個1320N/個2個2640N合計24014N9.2.2活荷載統計活載標準值按《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》表4.1.2-3選取。取使用工況下結構施工活載q=3kN/m2計算；升降工況下結構施工活載q=0.5kN/m2計算；墜落工況下結構施工活載q=3kN/m2計算，結構施工層數取兩層。9.2.3風荷載統計風荷載標準值ωk按《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》式4.1.2計算，計算如下：迎風與背風：=1.0×1.79×1.3×0.25=0.58kN/m2（式2-1）其中： βZ—陣風系數，取1.0；μZ—風壓高度變化系數，按《建筑結構荷載規范》GB50009表8.2.1選取，該構架按C類粗糙度地面、150m高程計算，取μZ為1.79；μS—腳手架風荷載體型系數，該構架按全封閉計算，取μS為1.3×?=1.3×1=1.3其中φ為擋風系數，為腳手架擋風面積與迎風面積之比即?=1.2An/A。鋼板網孔徑6mm，孔距15mm，每平方網片有孔洞3600個孔， 擋風系數按下式計算：φ=1.2×(1000000mm2-3600×28.27mm2) /1000000=1.08，由于φ=1.08＞1，故φ取1；ω0—基本風壓，按《建筑結構荷載規范》附錄E選取0.25kN/m2。9.2.4荷載效應組合該構架按《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》中4.1.5與4.1.7進行荷載組合。具體如下：不考慮風荷載時按 計算 （式2-2）考慮風荷載時按 計算（式2-3）式中： S—荷載效應組合設計值；γG—恒荷載分項系數，取1.2；γQ—活荷載分項系數，取1.4；SGk—恒荷載效應的標準值；SQk—活荷載效應的標準值；Swk—風荷載效應的標準值；γ—主框架與附墻支座需考慮附加荷載不均勻系數γ1，使用工況取1.3，墜落工況取2.0；水平桁架考慮附加安全系數γ2=1.43。9.3構件受力計算及承載力驗算本章將對各構件的內力進行計算，并根據所計算的內力進行組合后對構件進行承載力驗算。構件驗算順序為走道板、立桿、水平桁架、主框架、導軌、附墻支座、防墜器、提升設施。對于主要構架還需進行傾覆荷載的疊加驗算，具體計算見各構件的驗算。9.3.1走道板及大小橫桿驗算圖3.1.1走道板大橫桿示意圖走道板驗算主要是大橫桿（走道板角鋼）的抗彎驗算，由于該走道板可視為單向板，因此無需對小橫桿進行驗算，小橫桿只起構造作用。恒載需考慮走道板、小橫桿及大橫桿自重，可得走道板兩側大橫桿的作用荷載如下： （式3-1）式中： G3—走道板自重，為120.4N/m；G3’—小橫桿自重，為19.9N/根，在荷載統計中將小橫桿的自重按均布荷載統計作用于大橫桿上；G3’’—大橫桿自重，為31.9N/m。各值的選取見表2.11、內力計算（1）荷載統計走道板示意圖如圖3.1.1所示，其內力計算簡圖如圖3.1.2所示。圖3.1.2走道板內力計算簡圖圖中SG為走道板所承受的恒載，為：SG=SG合÷2根=194.2N/m÷2=97.1N/m （式3-2）SQ為走道板所承受的活載，使用工況及墜落工況下活載為：SQ=q×d÷2根=3000N/m2×0.64m÷2=960N/m； （式3-3）提升工況為：SQ=q×d÷2根=500N/m2×0.64÷2=160N/m。 （式3-4）式中:SG合—每層大橫桿（2根）所受到的均布荷載，為194.2N/m；q—走道板所承受的活荷載，使用工況為3000N/mm2；提升工況為160N/mm2（2）內力計算恒載與活載產生的內力計算如下：恒載內力： （式3-5）使用工況及墜落工況活載內力（工況①）：（式3-6）提升工況活載內力（工況②）：（式3-7）（3）內力組合對內力按照式2-3進行內力組合，對于走道板橫桿無需考慮不均勻系數，計算如下：工況①內力組合： （式3-8）工況②內力組合： （式3-9）可得最不利彎矩為730N·m。2、截面驗算按照《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》中4.3.1計算，其荷載取不利工況的荷載組合，驗算方法如下：抗彎強度：（式3-10）由驗算可知走道板大橫桿抗彎滿足要求。式中： Mmax—走道板大橫桿最大彎矩設計值，為730000N·mm；Wn—走道板大橫桿凈截面抵抗矩，為3870mm3；f—鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，Q235B鋼為215N/mm2。3、撓度驗算按照《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》中4.3.1計算，驗算方法如下：撓度驗算： （式3-11）可見走道板大橫桿角鋼撓度滿足要求。式中： q—荷載標準值，為SG+SQ=960+97.1=1057.1N/m；l—走道板大橫桿角鋼長度，為2m；EI—截面的抗彎剛度，為33000N·m2。9.3.2立桿圖3.2.1立桿截面尺寸示意圖立桿驗算主要包括立桿的抗壓驗算及其抗風驗算，立桿的受力示意圖及截面示意圖如圖3.2.1所示。1、內力計算及組合（1）荷載及內力統計立桿的受力示意見圖如圖3.2.2所示。圖3.2.2立桿傳力示意簡圖如圖可以看出立桿需要承受2m范圍的結構自重及活載，且為受壓桿。取最不利桿件立桿進行驗算，考慮該立桿承受其兩米范圍內的所有構件自重，包括立桿自重、走道板及其配件自重以及防護網自重，其所需承受的恒載為：SG=G2×15m+G3×2m×7層÷2+G3’×7根+G3’’×2m×7層+G4×15m×2m=3898.15N （式3-12）正常使用工況下活載為：SQ=q×L×d×2層÷2=3000N/m2×2m×0.64m×2層÷2=3840N（式3-13）提升工況下活載為：SQ=q×L×d×2層÷2=500N/m2×2m×0.64m×2層÷2=640N（式3-14）式中： G2—立桿自重，為52.83N/mG3—走道板自重，為120.4N/m；G3’—小橫桿自重，為19.9N/根，在荷載統計中將小橫桿的自重按均布荷載統計作用于大橫桿上；G3’’—大橫桿自重，為31.9N/m；G4—防護網自重，為55.9N/m2；恒載參數G選自表2.1q—走道板活載，工況①為3000N/mm2；工況②為500N/mm2；L—立桿間距，為2m；d—走道板寬度，為0.64m。上述荷載直接作用在立桿，即其受到的軸力。立桿還會受到均布的迎風荷載，荷載示意簡圖如圖3.2.1所示，圖中Sw為立桿所受到的風荷載，為：Sw=wk×d=1160N/m （式3-15）式中： wk—風荷載標準值，為580N/m2；d—立桿間距，為2m。由此產生的立桿最大彎矩標準值為： （式3-16）風荷載彎矩設計值為：內力按式2-4進行內力組合： （式3-17）可得風荷載作用下立桿最大內力出現在跨中，最不利組合彎矩為659.6N·m。（2）內力組合對內力按照式2-3進行內力組合，計算如下：工況①內力組合：（式3-18）工況②內力組合： （式3-19）可得最不利內力為14376.6N。2、截面及構件幾何性質計算立桿截面尺寸示意圖如圖3.2.1所示。其截面面積 A=40×80-34×74=684mm2凈截面面積 An=A-3×18×2=576mm2 弱軸慣性矩 Iy=(31×403÷12-28×343/12)×2=147248mm4受彎構件凈截面抵抗矩Wn=Iy/(d桿/2)=147248mm4/20mm=7362.4mm3回轉半徑 =14.7mm （式3-20）長細比 （式3-21）根據《鋼結構設計規范》GB50017-2003中5.3.8可知受壓構件需滿足一定的剛度，及最大長細比，可知立桿剛度滿足要求。3、立桿壓彎驗算由于外側框架的立桿主要承受了風荷載所引起的彎矩，故外側立桿可視為壓彎構件，按照《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》第4.3.1條，需對該立桿進行抗彎及撓度驗算，其荷載取風荷載的組合荷載進行驗算，驗算如下：穩定 （式3-22）撓度 （式3-23）式中： N—最不利荷載所產生的軸力，為14376.6N；A—立桿毛截面面積，為684mm2；φ—穩定性系數，按照截面類型及長細比λ查《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》中附錄A表A選取，可得立桿1為0.4；Mmax—最大彎矩設計值，由式3-16得Mmax=659600N·mm；Wn—受彎構件凈截面抵抗矩，為7362.4mm3；qk—風荷載標準值，為1160N/m；Iy—風荷載作用方向的慣性矩，為147248mm4；E—鋼材的彈性模量，為200000N/mm2；f—鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，Q235B鋼為215N/mm2。故外側框架立桿抗彎承載力及變形滿足要求。9.3.3水平桁架驗算水平桁架示意圖如圖3.3.1所示，桁架利用M16螺栓安裝于第一步內立桿，導軌內側形成桁架結構。沿長方向連貫設置，用于與立桿連接，構成架體水平桁架結構。其采用5#槽鋼裁剪安裝接口，安裝跨度一般不大于2m，取標準模數跨6m計算斜撐桿強度。圖3.3.1水平桁架示意圖1、桁架受力分析從立桿計算得出，內立桿處最底部軸向壓力為S=7.8132KN架體使用工況下受力：架體在升降和墜落工況下受力：以最不利工況進行計算。其水平支撐桁架計算簡圖如下：軸力圖如下所示：從軸測圖得知，斜撐桿為受拉桿件，其值為8458.34N中心受拉桿件強度計算公式如下：因此斜撐桿強度滿足要求。斜撐桿位移示意圖：通對該靜定結構求解，可得跨中撓度，撓度結構示意圖如圖所示，撓度值見表，可見桁架撓度滿足要求。水平桁架撓度驗算方向撓度υ/mm撓度限值[υ]/mm豎向5.5L/250=202、斜撐桿螺栓計算斜撐桿兩端采用4.8級M16螺栓連接，需承受架子較大剪切力，對其螺栓抗剪進行驗算：對結構進行組合受力分析，則立桿上反力為15354N；每個螺栓受剪切力計算：Nvb—受剪承載力設計值nv—受剪截面數，為1；n—螺栓個數，為1；d—螺栓直徑，為16mm；fvb—螺栓的抗剪強度設計值，為190N/mm2；N—螺栓的作用力，為支座反力，通過反力簡圖可知。故水平桁架螺栓滿足要求架體自重減小，因此其余構件計算強度計算參考架體評估證書設計計算，構件均可滿足一線使用要求。9.4主框架1、主框架受力分析（1）荷載統計根據結構內力分析，獲得主框架內力示意如圖4.1所示，其中a圖為使用及墜落工況受力簡圖，圖b為提升工況受力簡圖。圖中SG1、SG2和SQ分別為外桁架傳遞的恒載、內桁架傳遞的恒載的恒載與活載，SW為立桿所傳遞的風荷載。 (a)使用及墜落工況 (b)提升工況圖4.1荷載示意圖外桁架傳遞的恒載包括走道板自重、大小橫桿自重、3根立桿自重、水平桁架的自重以及外防護的自重，內桁架傳遞的恒載包括走道板自重、大小橫桿自重、3根立桿自重、導軌自重以及水平桁架自重，SG1和SG1的統計如下：SG1=G2×15m×3+G3×6m×7÷2+G3’×28根÷2+G3’’×84m÷2+G4×15m×6m+G8=12875N （式3-40）SG2=G1×12m+G2×15m×3+G3×6m×7÷2+G3’×28根÷2+G3’’×84m÷2+G8=9644N （式3-41）活載為考慮2層走道板所傳遞的荷載，活載須向內外角鋼分別傳遞，故取總活載的一半，活載統計如下：墜落工況： SQ=q×L×d×2層÷2=11520N （式3-42）提升工況： SQ=q×L×d×2層÷2=1920N （式3-43）主框架所傳遞風荷載為框架附近2m的風荷載為：SW=wk×2m=1164N/m （式3-44）式中： G2—立桿自重，為52.83N/mG3—走道板自重，為120.4N/m；G3’—小橫桿自重，為19.9N/根，在荷載統計中將小橫桿的自重按均布荷載統計作用于大橫桿上；G3’’—大橫桿自重，為31.9N/m；G4—防護網自重，為55.9N/m2；G8—桁架自重，為1320N。恒載參數G選自表2.1q—走道板活載，工況①為3000N/mm2；工況②為500N/mm2；L—主框架間距，為6m；d—走道板寬度，為0.64m；wk—風荷載標準值，為581N/m2。（2）內力計算通過PKPM對主框架進行內力計算，使用及墜落工況荷載示意圖如圖4.2所示，已知使用及墜落工況下SG1=12.8kN、SG2=9.6kN、SQ=11.52kN、Sw=1.16kN/m，計算結果如下：圖4.2PKPM計算內力圖（使用及墜落工況）表4.2使用及墜落工況內力統計表構件恒載kN活載kN彎矩kN·m立桿最大軸力處12.8（拉）11.5（拉）0.6最大彎矩處2.4（拉）2.0（拉）0.9導軌13.7（壓）11.5（壓）3.2提升工況荷載示意圖如圖4.3所示，已知提升工況下SG1=12.8kN、SG2=9.6kN、SQ=1.92kN、Sw=1.16kN/m，計算結果如下：圖4.3PKPM計算內力圖（提升工況）表4.3提升工況內力統計表構件恒載kN活載kN彎矩kN·m立桿最大軸力處12.8（拉）1.9（拉）0.6最大彎矩處2.2（拉）0.4（拉）0.9導軌最大彎矩處13.9（壓）1.7（壓）3.4最大軸力處15.8（壓）1.9（壓）0.9立桿及導軌的內力統計表如表4.2與表4.3所示，斜撐與橫撐的內力圖如圖4.2與圖4.3所示，圖中為按照2×(1.2×SG+1.4×0.9×SQ)+1.4×0.9×Sw所求得的最不利組合的內力。（3）內力組合立桿及導軌需按照墜落工況及提升工況對恒載、活載及風荷載內力進行組合，組合如下：1）墜落工況立桿最大軸力處組合：軸力（拉）（式3-45）彎矩 （式3-46）立桿最大彎矩處組合：軸力（拉）（式3-47）彎矩 （式3-48）導軌最不利組合：軸力（壓）（式3-49）彎矩 （式3-50）由圖4.2可知橫撐最不利組合軸力為21kN，受壓；斜撐最不利組合軸力為24.9kN，受拉。2）提升工況立桿最大軸力處組合：軸力（拉） （式3-51）彎矩 （式3-52）立桿最大彎矩處組合：軸力（拉）（式3-53）彎矩 （式3-54）導軌最大彎矩處最不利組合：軸力（拉） （式3-55）彎矩 （式3-56）導軌最大軸力處最不利組合：軸力（壓） （式3-57）彎矩 （式3-58）由圖3.3可知橫撐最不利組合軸力為12.8kN，受壓；斜撐最不利組合軸力為15.2kN，受拉。選取提升工況及墜落工況的最不利荷載對構件進行驗算，荷載對比統計表見表4.4。根據表4.4選取立桿與導軌的最不利荷載，其中立桿的最不利荷載為：最大軸力處軸力為53.22kN（受拉），彎矩為0.756kN·m；最大彎矩處軸力為6.9kN（受拉），彎矩為1.13kN·m。導軌最不利荷載為：最大軸力處軸力為56.1kN（受壓），彎矩為4kN·m；最大彎矩處軸力為31.88kN（受壓），彎矩為4.28kN·m。橫撐最不利組合軸力為21kN，受壓；斜撐最不利組合軸力為24.9kN，受拉。表4.4最不利內力選擇表構件軸力kN彎矩kN·m立桿墜落工況最大軸力處59.7（拉）0.756最大彎矩處8.8（拉）1.13提升工況最大軸力處35.51（拉）0.756最大彎矩處6.3（拉）1.13導軌墜落工況最大軸力處61.9（壓）4提升工況最大軸力處42.71（壓）1.14最大彎矩處37.64（壓）4.28（4）構件驗算1）立桿驗算立桿采用80×40×3的矩形管，其截面面積 A=40×80-34×74=684mm2凈截面面積 An=A-3×18×2=576mm2 弱軸慣性矩 Iy=(31×403÷12-28×343/12)×2=147248mm4受彎構件凈截面抵抗矩Wn=Iy/(d桿/2)=147248mm4/20mm=7362.4mm3驗算如下：最大軸力處 （式3-59）最大彎矩處 （式3-60）式中： N—軸力；最大軸力處的軸力組合為59.7kN，受拉；最大彎曲處的軸力組合為8.8kN，受拉；M—彎矩；最大軸力處的彎矩為0.756kN·m；最大彎曲處的彎矩為1.13kN·m；f—鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，Q235B鋼為215N/mm2。由驗算可知立桿滿足要求。2）導軌驗算導軌示意圖如圖4.4所示。圖4.4導軌示意圖其截面面積 A=2348.00mm2凈截面面積 An=A-18×5=2258mm2弱軸慣性矩 Iy=2020000mm4受彎構件凈截面抵抗矩Wn=50500mm3回轉半徑 =62.8mm （式3-61）長細比 （式3-62）根據《鋼結構設計規范》GB50017-2003中5.3.8可知受壓構件需滿足一定的剛度，及最大長細比，可知導軌剛度滿足要求。驗算如下：最大軸力處（式3-63）最大彎矩處（式3-64）式中： N—導軌所受的軸力，最大軸力時為61.9kN（受壓），最大彎矩時為37.64kN；φ—穩定性系數，按照截面類型及長細比λ查《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》中附錄A表A選取，導軌λ=56時φ=0.83；M—導軌所受彎矩，最大軸力時為4kN·m；最大彎矩時為4.28kN·m。由驗算可知導軌滿足要求。3）橫撐與斜撐驗算主框架橫撐與斜撐截面示意圖如圖4.5所示。圖4.5橫撐與斜撐示意圖其截面面積 A=50×5+45×5=475mm2凈截面面積 An=A=475mm2慣性矩對弱軸 Iy=112100mm4回轉半徑 =9.8mm （式3-65）長細比走道板橫撐： （式3-66）根據《鋼結構設計規范》GB50017-2003中5.3.8可知受壓構件需滿足一定的剛度，及最大長細比，可知主框架橫撐與斜撐剛度滿足要求。截面驗算如下：橫撐： 強度 （式3-67）整體穩定 （式3-68）斜撐： 強度 （式3-69）式中： N—橫撐與斜撐軸力，橫撐為21kN，受壓；斜撐為24.9kN，受拉；An—凈截面面積，角鋼為475mm2；A—截面面積，為475mm2；φ—穩定性系數，按照截面類型及長細比λ查《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》中附錄A表A選取，可得橫撐λ=68時φ=0.797，斜撐為受拉桿無需驗算其穩定性；f—鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，Q235B鋼為215N/mm2。由驗算可知主框架斜撐、橫撐的強度與穩定性滿足要求。4）導軌柵格桿及其焊縫驗算①荷載統計對導軌柵格桿及其焊縫需進行抗剪驗算，其荷載取墜落工況的組合內力S=120177N，導軌柵格的剪力為V=S/2=60088N。其中S為總恒載及總活載的墜落工況組合值，總恒載SG=23194N，總活載SQ=23040N，故S=2×(1.2×SG+1.4×SQ)=120177N。②截面驗算導軌柵格桿抗剪：（式3-70）焊縫抗剪： （式3-71）式中： V—導軌柵格桿的剪力，為60088N；An1—導軌柵格桿的截面面積，為πd2/4=490.63mm2；An2—導軌柵格桿焊縫面積，焊腳高度取7mm，為An2=πd×0.7hf=π×25×0.7×7=384mm2；f—鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，Q235B鋼為215N/mm2；fwf—角焊縫的強度設計值，為160N/mm2。故導軌柵格桿及其焊縫滿足要求。9.5附墻支座9.5.1標準支座安裝附墻支座時，按照每層設置附墻支座，共設置3道附墻，且每道附墻支座應能承受該機位處全部載荷設計值。標準的附墻支座采用5#槽鋼組焊而成，整體長度為295mm，有效受力長度210mm，整體高度為360mm，具體尺寸形式如圖9.5-1所示：圖9.5-1FF荷載分析圖9.5-21、受力分析在前面計算分析得出，架體發生使用、墜落時載荷最大，同時計算時應考慮最不利墜落工況，需在載荷設計值上乘以2倍放大系數，計算如下：使用、防墜工況：組合效應最大值為：F=2×（25528+29962.6）=110981.2N風載載荷設計值按最大6m跨度計算，其載荷計算為：風荷載標準值為：S=393.8×6×13.5=31897.8N每個支座水平風載荷為：Fw=S/3=10632.6N根據力學結構分析：F1=F×Sin69°=110981.2×0.934=103609.88NF2=F×Cos69°=110981.2×0.358=39772.11NF水平=F2+Fw=39772+10632.6=50404.6N2、附墻支座強度計算標準附墻支座采用兩根5#槽鋼背焊焊接在底座上，根據受力圖分析，受力點支座長度為210mm，斜撐桿樣時采用兩根5#槽鋼背焊焊接在底座和橫梁上，底板受力三角模型上長度為360-119=241mm。受力簡圖軸力圖（1）支座強度計算從力學分析得出，1號和3號桿件為受拉構件，2號桿件為受壓桿件。受壓桿件穩定性計算：根據JGJ202-2010附錄A查表得出穩定系數為：0.987則容許強度滿足：結論：附墻支座壓桿強度滿足使用要求。同理：桿件1和3與桿件2材質相同，并且所受拉力小于桿件2，故從中心受拉分析無需進行強度計算，該桿件強度滿足使用要求。（2）焊縫計算附墻支座為組焊件，在進行焊接時全部焊縫為直角焊接，全部滿焊，焊接高度為5mm。其連接焊縫受壓力和剪力的共同作用：焊縫組合效應力：結論：附墻支座焊縫滿足使用要求。9.5.2飄窗加長支座驗算1200mm附墻支座處由于安裝位置處于飄窗位置，由于飄窗預埋和安裝位置有限，因此采用斜拉形式卸荷，并保證規范要求懸挑比4:3。具體安裝形式及尺寸如右圖所示：1200mm加長附墻支座采用兩根8#槽鋼背焊而成，斜向拉接采用ф48X3mm鋼管組焊而成，底部兩受力位置距離為520mm，斜拉點距離底邊距離為730mm；(1)從軸力圖中得出，1號桿件受壓，2號桿件受拉。1號桿件為8#槽鋼，且受壓力，其穩定性計算為：根據JGJ202-2010附錄A查表得穩定系數為：根據JGJ202-2010公式4.3.2-1得受壓桿件強度計算為：結論：1號桿件滿足使用要求。(2)2號桿件為ф48鋼管兩側分別加焊25×4角鋼，其抗拉強度取205Mpa作為計算依據，則計算其拉力承載力設計值為：結論：2號桿件滿足使用要求。可調拉桿截面從圖中得出，2號桿件為主要受力桿件，且受力為正拉力，其拉力為：158540.85N螺母與鋼管采用直面焊接，單面焊對接系數取0.9，有效長度取實際長度減10mm，焊縫高度取L=5mm。則焊縫正應力σ=158540.85/0.9×5×（3.14×242-10）=22.9N/mm2＜fc=195N/mm2因為拉桿無側向力，因此焊縫滿足使用要求。(3)由于該處配筋與混凝土強度與正常安裝支座強度相同，滿足現場支座安裝。9.5.3橫桿附墻支座新型支座產品圖樣如圖5.3-1：圖5.3-1新型支座產品圖樣（1）計算荷載1、墜落工況墜落工況支座計算力學模型見圖5.3-2。圖5.3-2墜落工況支座計算力學模型在墜落工況中，支座以C為支點轉動。根據同類構造產品，腳手架墜落工況支座承受垂直荷載、水平荷載，列出平衡方程：，，，2、使用工況使用工況支座計算力學模型見圖5.3-3。圖5.3-3使用工況支座計算力學模型在使用工況中支座承受垂直荷載、水平荷載，支座以C為支點轉動。由各工況架體水平荷載計算結果知，支座承受的最大水平荷載、承受垂直荷載。，，，（2）構件強度1、穿墻螺栓據參考文獻[2]，螺栓受拉力和剪力共同作用時，應滿足下式：式中：—螺栓抗剪承載能力，M30、8.8級高強度螺栓；—螺栓抗拉承載能力,M30、8.8級高強度螺栓；—各工況中螺栓承受的剪切力；—各工況中螺栓承受的拉力；每個支座按照1根M30、8.8級螺栓作用，另一根備用的模式計算。1）墜落工況由前面計算結果知，墜落工況中、，則有：<1，滿足。2）使用工況由前面計算結果知，使用工況中、，則有：<1，滿足。2、支座背板底板兩側增加高60mm、厚12mm、長至槽鋼的加強肋板。（3）幾何參數計算1、B截面：B截面形狀見圖5.3-4。圖5.3-4B截面計算簡圖1）截面積：①底板：②襯板：③肋板：合計：2）偏心距：3）轉動慣量：①底板：②襯板：③肋板：合計：4）抗彎模量：①上邊：②下邊：2、G截面：G截面形狀見圖5.3-5。圖5.3-5G截面計算簡圖1）截面積：①底板：②肋板：合計：2）偏心距：3）轉動慣量：①底板：②肋板：合計：4）抗彎模量：①上邊：②下邊：3、截面強度1）B截面：2）G截面：滿足。9.6連墻螺桿（1）荷載及內力計算連墻螺栓需對豎向荷載（恒載及活載）以及水平荷載（背風荷載）進行組合驗算，其中恒載統計如下：SG=G1合+G2合+G3合’+G3合’’+G4合+G5合+G6合+G7合+G8合=24014N （式3-87）活載為考慮兩層走道板6m跨所傳遞的荷載，活載統計如下：工況①與③ SQ=q×d×L=3000N/m2×0.64m×6m×2=23040N （式3-88）工況② SQ=q×d×L=500N/m2×0.64m×6m×2=3840N （式3-89）背風荷載由3個附墻支座共同承擔，統計如下：W=wk×15m×6m/3=17453N （式3-90）連墻螺栓采用2個M32螺栓。螺栓受力示意圖如圖9.6-1所示。圖中F為作用在附墻支座上的荷載，為恒載SG及活載SQ的組合值，無風荷載組合時F=122145N，背風荷載W=17453N。F1與F2為恒載、活載及風荷載轉換到連墻螺栓上的荷載，其中F1為連墻螺栓所受的拉力，是由豎向恒載、活載以及水平風荷載共同組合而成，因此需對F1進行組合計算，F2為螺栓桿的剪力，通過力學計算可得F2=F=120177N。F1的內力組合如下：工況① （式3-91）工況② （式3-92）工況③ （式3-93）可得連墻桿拉力F1的最不利組合值為137684N。圖9.6-1連墻螺栓受力示意圖（2）連墻螺桿驗算連墻桿所受剪力Nv=F2/2=61073N；拉力Nt=F1/2=137684/2=68842N。連墻螺栓驗算如下： （式3-94）式中： Nv—連墻螺栓的剪力，為61073N；Nt—連墻螺栓的拉力，為68842N；Nbv、Nbt—連墻螺栓的抗剪及抗拉強度，分別為Nbv=140×804=112560N、Nbt=170×804=136680N。9.7防墜擺塊驗算防墜桿荷載示意圖如圖所示，圖中F為主體框架所傳遞的荷載，在墜落過程中每榀導軌的防墜器按1個作用計算，即圖中的F為半榀構架的組合荷載，為106309.88N；F1與F2分別為防墜器兩個支座點所受的荷載：防墜擺塊處的驗算包括F2處銷軸的驗算及防墜擺塊的抗剪驗算，取墜落工況的荷載組合，其中螺桿為ф20mm的銷軸，防墜擺塊的開孔處薄弱截面面積為760mm2，驗算如下：防墜器受力示意圖銷軸所受剪力為支座荷載的一半，即為F1=F2=106309.88N。銷軸抗剪驗算：V1/A1=106309.88/314=338N/mm2＜fvb=392N/mm2防墜擺塊抗剪驗算：V2/A2=106309.88/760=140N/mm2＜fv=180N/mm2式中： V1—銷軸所受到的剪力，為106309.88N；A1—銷軸截面受力面積，為πr2=π×102=314mm2；V2—防墜板所受到的剪力，為106309.88N·mm；A2—防墜板的抗彎凈截面抵抗矩，為760mm2；fvb—銷軸的抗剪強度，該銷軸為ф20的Q345鋼，fvb=392N/mm2；fv—防墜擺塊的抗剪強度，防墜擺塊用Q345鋼，fv=180N/mm2結論：防墜器強度滿足使用要求。9.8提升吊板1、提升上吊板1）荷載分析提升上吊板受力示意圖如圖9.8-1所示，圖中F為結構所傳遞荷載，此荷載為構架恒載與構架活載在提升工況下的組合荷載為F=68385N（見3.6節F的工況②組合），N1與N2為F分解后的荷載計算如下N1=F/2=34192.7N （式3-97）N2=F×0.14m÷2m÷2=23935N （式3-98）圖9.8-1提升上吊板受力示意圖2）焊縫驗算焊縫高度為12mm。采用E43焊條自動焊。按照《鋼結構設計規范》GB50017-2003第7.1.3條對角焊縫進行驗算，取提升荷載的荷載組合進行驗算，驗算如下：正面角焊縫： （式3-99）側面角焊縫： （式3-100）共同作用： （式3-101）式中：N1、N2—焊縫作用荷載，分別為34192.7N與23934.89N；he—焊縫的計算厚度，為0.7h=8.4mm；Lw—焊縫的計算長度，為L-8he=（80+63）×2-8×7.4=226.8mm；fwf—角焊縫的強度設計值，為160N/mm2；βf—正面角焊縫強度設計值增大系數，由于承受的為動荷載，故取1.0。故提升吊板焊縫滿足要求。由于在水平桁架中已進行螺栓驗算，進行荷載及螺栓數量的對比可知此處螺栓可滿足要求，故不再詳細驗算。3）、橫梁驗算橫梁計算簡圖如圖9.8-2所示，N1按槽鋼及角鋼的剛度進行分配，分配過程見表8.1。圖9.8-2提升板橫梁計算示意圖表8.1荷載分配示意圖荷載分配Ix（mm4）E(Mpa)EIx傳遞荷載N1/N荷載分配/N槽鋼1010000.00200000.00202000000000.0034192.729064角鋼164900.00200000.0032980000000.005129通過位移法或力法將分配后的荷載分別代入圖9.8-2的結構中計算，可得槽鋼最大彎矩為4940845N·mm，角鋼所受到的最大彎矩為769336N·mm。按照《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》中4.3.1計算，取提升工況的荷載組合進行驗算，驗算方法如下：槽鋼抗彎強度（式3-102）角鋼抗彎強度（式3-103）式中： Mmax—最大彎矩設計值，槽鋼為4940845N·mm，角鋼為769336N·mm；Wn—受彎構件凈截面抵抗矩，槽鋼為25300mm3，角鋼為3870mm3；f—鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，Q235B鋼為215N/mm2。由驗算可知提升板橫梁滿足要求。4）、副立桿驗算副立桿為提升吊板兩側的固定吊板，其尺寸與立桿一致，所受的荷載按提升吊板的荷載的一半計算，即為68385.41/2=34193N受壓，取提升工況荷載組合進行驗算，驗算如下：強度 （式3-104）整體穩定 （式3-105）式中： N—最不利荷載所產生的軸力，為34193N；An—凈截面面積，為576mm2；A—截面面積，為684mm2；φ—穩定性系數，按照截面類型及長細比λ查《建筑施工工具式腳手架安 全技術規范》中附錄A表A選取，為0.4；f—鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，Q235B鋼為215N/mm2。由驗算可知副立桿強度與整體穩定性滿足要求。2、提升下吊板驗算提升下吊板受力示意圖如圖9.8-3所示，圖中N為結構所傳遞荷載，此荷載為構架恒載與構架活載在提升工況下的組合荷載，為：N=F/2=68385/2=34193N（F見3.6節），N1與M為N分解后的荷載，分別為：N1=34193N，M=3.42×106N·mm。圖9.8-3下吊板受力簡圖吊板需要進行抗剪及吊板孔的局部承壓驗算，驗算如下：1）抗剪驗算N1/A=34193/(12×300)=9.5N/mm2＜fv=125N/mm2 （式3-106）吊板孔的局部承壓計算F/(r×t)=34193/(50×12)=57N/mm2＜fce=325N/mm2（式3-107）故吊板驗算滿足要求。2）槽鋼驗算槽鋼的受力示意圖如圖9.8-4所示，槽鋼承擔偏心引起的平面外彎矩，大小為M=3.42×106N·mm。圖9.8-4槽鋼簡化示意圖通過計算可知槽鋼最大彎矩M為3.42×106N·mm，槽鋼在扭轉慣性矩W=50105mm3，驗算如下：M/W=3.42×106N·mm/50105mm3=68.24N/mm2＜f=215N/mm2（式3-108）故槽鋼能滿足要求。3）螺栓驗算通過荷載分析可知下吊板的螺栓以受剪為主，螺栓受到的剪力為2N1=68385N。螺栓采用M16B級螺栓，螺栓面積為201mm2，其抗剪強度fvb=190N/mm2。螺栓驗算如下。抗剪驗算 （式3-109）局部承壓驗算 （式3-110）式中： N—連墻螺栓的作用力，為68385N；Nbv—連墻螺栓的抗剪強度，為6×210×201=253260N。n—螺栓個數，為6；d—螺栓直徑，為16mm；∑t—承壓構件總厚度的較小值，為Min（2×3,12）=6mm；fcb—螺栓的承壓強度設計值，為210N/mm2；故螺栓驗算滿足要求。3、提升掛座驗算提升掛座的荷載計算簡圖如圖9.8-5所示，圖中2F1為結構傳遞的荷載，計算如下（F見3.6節荷載組合部分）：F1=F/2=34193N （式3-111）將結構荷載進行分解得到剪力N1及彎矩組合荷載N2，其中N1=34193N，N2=18996N。對掛座驗算分為掛板驗算、后背板驗算及螺桿驗算，詳細驗算如下。圖9.8-5掛座計算簡圖1）掛板驗算需對掛板分別進行抗剪驗算及掛板掛孔的局部承壓計算，掛板的剪力及局部壓力均為34193N。驗算如下：抗剪：N1/A=34193N/(8×290)mm2=14.7N/mm2＜fv=125N/mm2（式3-112）局部承壓：F1/(t×r)=34193N/(8mm×80mm)=53.4N＜fce=325N/mm2（式3-113）故掛板驗算滿足要求。2）背板驗算將背板簡化為N2作用下的懸臂梁進行驗算，簡化示意圖如圖9.8-6所示，懸臂長度為35mm，其所受彎矩M=664858N·mm，截面抵抗矩W=(145×122)/6=3480mm3，后背板驗算如下M/W=191N/mm2＜f=215N/mm2 （式3-114）圖9.8-6后背板計算示意圖3）螺桿驗算螺桿采用M30螺桿，每個螺栓的截面面積為706mm2。已知螺桿所受到的剪力為2N1=68385N，拉應力為2N2=37992N，驗算如下： （式3-115）式中： Nv—掛座連墻螺栓的剪力，為68385N；Nt—掛座連墻螺栓的拉力，為37992N；Nbv、Nbt—連墻螺栓的抗剪及抗拉強度，分別為140×706=98840N、170×706=120020N。故掛座連墻螺桿滿足要求。4）提升工況豎向載荷計算提升工況豎向載荷=0.9X1.05X（1.2X豎向恒載荷+1.4X提升活荷載）=0.9X1.05X（1.2X24+1.4X5）=33.83KN①結構重要性系數γo取0.9;動力系數γd取1.05；②恒載分項系數γG取1.2；活荷載分項系數γQ取1.4；③提升活載荷取5KN；恒載為架體自重取24KN；9.9電動提升葫蘆荷載的核算該工程選用的提升動力設備為電動葫蘆，額定提升重量為7.5噸的電動葫蘆。根據規范要求，升降動力設備荷載設計值Ns不得大于其額定值Nc。Ns=恒載+活載=（24kN+5.7kN）×2=59.4kN＜Nc=75kN （式3-116）因此起吊葫蘆完全滿足強度要求。9.10附墻螺栓處混凝土局部承壓驗算連墻螺栓螺孔處混凝土需按《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》4.3.7驗算混凝土強度。取墻體為C20混凝土，墻體厚取200mm，連墻螺栓共兩個，故混凝土局部承壓計算荷載按框架總荷載÷2進行驗算，單個連墻螺栓所承受的剪力為Nv=F/2=61073N，其荷載取墜落工況的荷載組合，混凝土驗算如下： （式3-117）上式中：βb—螺栓孔混凝土受荷計算系數，為0.39；βt—混凝土局部承壓強度提高系數，為1.73；fc—混凝土軸心抗壓強度設計值，C20為9.6N/mm2；b—混凝土外墻厚度，為200mm；d—穿墻螺栓直徑，為32mm；Nv—螺栓剪力設計值，為61073N。故穿墻螺孔混凝土局部抗壓滿足要求。9.11落地架承載驗算計算依據：1、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術標準》T/CECS699-20202、《建筑施工腳手架安全技術統一標準》GB51210-20163、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》JGJ130-20114、《建筑結構荷載規范》GB50009-20125、《鋼結構設計標準》GB50017-20176、《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011一、腳手架參數結構重要性系數γ01腳手架安全等級II級腳手架搭設排數雙排腳手架腳手架鋼管類型Φ48×2.7腳手架架體高度H(m)24步距h(m)1.8立桿縱距或跨距la(m)1.5立桿橫距lb(m)0.9內立桿離建筑物距離a(m)0.2雙立桿計算方法不設置雙立桿二、荷載設計腳手架設計類型結構腳手架腳手板類型鋼笆腳手板腳手板自重標準值Gkjb(kN/m2)0.1腳手板鋪設方式2步1設安全防護網自重標準值(kN/m2)0.01擋腳板類型木擋腳板欄桿與擋腳板自重標準值Gkdb(kN/m)0.17擋腳板鋪設方式2步1設每米立桿承受結構自重標準值gk(kN/m)0.129結構腳手架作業層數njj1結構腳手架荷載標準值Gkjj(kN/m2)3地區江蘇淮陰市安全網設置全封閉基本風壓ω0(kN/m2)0.25風荷載體型系數μs1.04風壓高度變化系數μz(連墻件、單立桿穩定性)0.81，0.81風荷載標準值ωk(kN/m2)(連墻件、單立桿穩定性)0.211，0.211計算簡圖：立面圖側面圖三、縱向水平桿驗算縱、橫向水平桿布置方式縱向水平桿在上橫向水平桿上縱向水平桿根數n2橫桿抗彎強度設計值[f](N/mm2)205橫桿截面慣性矩I(mm4)98900橫桿彈性模量E(N/mm2)206000橫桿截面抵抗矩W(mm3)4120縱、橫向水平桿布置承載能力極限狀態q=1.3×(0.03+Gkjb×lb/(n+1))+1.5×Gk×lb/(n+1)=1.3×(0.03+0.1×0.9/(2+1))+1.5×3×0.9/(2+1)=1.428kN/m正常使用極限狀態q'=(0.03+Gkjb×lb/(n+1))+Gk×lb/(n+1)=(0.03+0.1×0.9/(2+1))+3×0.9/(2+1)=0.96kN/m計算簡圖如下：1、抗彎驗算Mmax=0.1qla2=0.1×1.428×1.52=0.321kN·mσ=γ0Mmax/W=1×0.321×106/4120=77.993N/mm2≤[f]=205N/mm2滿足要求！2、撓度驗算νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×0.96×15004/(100×206000×98900)=1.615mmνmax＝1.615mm≤[ν]＝min[la/150，10]＝min[1500/150，10]＝10mm滿足要求！3、支座反力計算承載能力極限狀態Rmax=1.1qla=1.1×1.428×1.5=2.356kN正常使用極限狀態Rmax'=1.1q'la=1.1×0.96×1.5=1.584kN四、橫向水平桿驗算承載能力極限狀態由上節可知F1=Rmax=2.356kNq=1.3×0.03=0.039kN/m正常使用極限狀態由上節可知F1'=Rmax'=1.584kNq'=0.03kN/m1、抗彎驗算計算簡圖如下：彎矩圖(kN·m)σ=γ0Mmax/W=1×0.71×106/4120=172.34N/mm2≤[f]=205N/mm2滿足要求！2、撓度驗算計算簡圖如下：變形圖(mm)νmax＝2.023mm≤[ν]＝min[lb/150，10]＝min[900/150，10]＝6mm滿足要求！3、支座反力計算承載能力極限狀態Rmax=2.374kN五、扣件抗滑承載力驗算橫桿與立桿連接方式單扣件扣件抗滑移折減系數0.85扣件抗滑承載力驗算：縱向水平桿：Rmax=1×2.356/2=1.178kN≤Rc=0.85×8=6.8kN橫向水平桿：Rmax=1×2.374=2.374kN≤Rc=0.85×8=6.8kN滿足要求！六、荷載計算腳手架架體高度H24腳手架鋼管類型Φ48×2.7每米立桿承受結構自重標準值gk(kN/m)0.129立桿靜荷載計算1