计算书及相关图纸1.1计算依据1.1.1主要施工规范、规程、标准1.1.2其他文件1.1.3 参考手册1.1.4 项目图纸1.2 构件计算1.2.1 计算说明附着式升降脚手架的结构为附着支承结构及建筑物结构。
鉴于进入施工现场的附着式升降脚手架,具有建设行政主管部门组织鉴定或验收的合格证书,附着式升降脚手架为合格定型产品,故本验算不包括附着升降脚手架的竖向主框架、水平支承桁架、架体杆件及扣件、定型附墙支座、定型防倾及防坠装置的验算内容。
附着支承结构的加高件,系依现场具体情况确定;竖向主框架的连墙杆(件),系依安装、提升、拆卸的情况确定,故本验算不包括该部分内容。
附着式升降脚手架的荷载通过附着支承结构传给建筑物结构构件,建筑物的平面形状、层高等,导致附着支承结构的设置及建筑物结构构件不同于鉴定时的情况,现针对以下情况给出内力及荷载,用于附着支承结构及建筑物结构构件的验算:⑴、附着式升降脚手架与建筑物结构连接的附着支承结构构件。
⑵、与附着支承结构连接的建筑物结构构件。
1.2.1.1附着支承结构构件根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》(JGJ202-2010)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等,附着支承结构构件应进行以下验算:○1附墙支座的受弯、受剪、焊缝;○2穿墙螺栓的受剪和受拉承载力;1.2.1.2建筑物结构构件根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》(JGJ202-2010)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)等,支承附着式升降脚手架的建筑物结构构件应进行以下验算:○1穿墙螺栓在螺栓孔处,梁混凝土的局部受压承载力;○2穿墙螺栓所在框架梁,梁平面内、外的受弯及受剪扭承载力;1.2.2 荷载及荷载组合设计值附着式升降脚手架的附着支承结构验算、与附着支承结构连接的建筑物结构构件验算,应按实际选取承受架体荷载最大的附墙支座。
根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》(JGJ202-2010)4.1规定,附着式升降脚手架的恒荷载按实际计算,各工况作用在附着支承结构及建筑物结构构件上的活荷载、荷载不均匀系数γ2及荷载冲击系数γ3(均可取2.0)、用于验算的荷载效应组合设计值表达式S,按表2.1计算,并取各种工况下较大的S乘以2.0,进行附着支承结构及建筑物结构构件验算。
表2.1 活荷载及用于验算的荷载效应组合设计值表达式S×2.0注:表中“受力的附墙支座个数”,系指一个主框架竖向范围内的附墙支座(或吊挂件)个数。
1.2.3计算荷载1.2.3.1架体参数如下:表3.1 架体相关参数1.2.3.2计算所采用的楼层相关信息如下:表3.2 楼层相关参数1.2.3.3各类材料物理性能指标选用值见表3.3。
表3.3 各类材料物理性能指标选用值1.2.3.4计算参数见表3.4。
表3.4 相关计算参数1.2.3.5计算单元计算单元简图如图1:图1 附着式升降脚手架示意图1.2.3.6荷载统计取一个计算单元计算,各部位的荷载标准值如下表:表6 荷载标准值1.2.3.7根据工程实际,最大点距为6m(四个单元),永久荷载:FA =A1+A2+4×A3+A4+4×A5+4×A6+6×A7+A8=26.13 kN 使用状况可变荷载:FB =4×B=32.4 kN升降状况可变荷载:FC =4×C=5.4 kN风荷载:FE =4×E=12.72 kN1.3受力验算1.3.1使用及坠落工况(1) 附墙支座受力计算:使用工况下,导轨式附着升降脚手架的附墙支座为3个。
假定虚线1-1以上架体荷载P1由节点A 承受,虚线1-1和2-2间架体荷载由节点C 承受,虚线2-2以下架体荷载由节点E 承受。
考虑使用及使用过程中坠落,P1为相应S ,按表2.1序号1使用工况、序号3坠落工况计算。
图1.1导轨式附着架使用时附着支承结构受力情况140427π4π22⨯⨯==bv bvf D N 螺17042.24π2⨯⨯b t btf d N 4π20=考虑使用及使用过程中坠落,计算附墙支座水平反力时,应考虑设该机位范围内架体的全部竖向荷载P ,P 为相应S ,按表2.1序号1使用工况、序号3坠落工况计算,M 为架体荷载P 对节点B 产生的附加弯矩:M =P(L+a/2)=4/9×(1.2×FA+1.4×FB )×(0.4+0.9/2)×2=57.96kN •m M 对附墙支座产生水平拉、压力,建筑物楼层层高按4m ,则3个附墙支座的距离相等,可近似认为位于中间的附墙支座不承受水平力,即X2 =0,简化计算模型见图7.1,附加弯矩M 引起的附墙支座水平力为:X 1=-X 3=M/(2H )=P (L+a/2)/(2H) =57.96/(2×4)=7.35kN(2)用于验算附着支承结构、建筑物结构构件的内力及荷载设计值。
①螺栓剪力: N V =P 1=68.18kN轴向拉力: P (L+a/2)/(2H)=9.99kN附着支座处为M27螺栓:=86.16kN= =78.19kN则:〔(Nv/Nvb )2+(Nt/Ntb )2〕1/2=〔(68.18/86.16)2+(7.35/78.19)2〕1/2=0.65<1 满足要求。
②附着支座附着支座最不利处在与结构紧贴背板处,背板螺孔内穿M27穿墙螺杆将之与结构墙体固定,背板尺寸样式如下图所示:图1.2 附着支座背板简图其截面特性如下:A=1600mm2,Ix=1037.65×104mm4,Iy=45.33×104mm4Wx=162.13×103mm4,Wy=16.48×103mm4背板按受弯钢构件计算,其所受力与穿墙螺杆受力互为反力,则:Fx= Nv=68.18kN,Fy= Nt=8.06kN故:Mx=1/4 Fx L=1/4×68.18×103×250=42.61×105N·mmMy=1/4 Fy L=1/4×8.06×103×250=5.66×105N·mm依GB50017规范中式4.1.1,得:=42.61×105/(1.05×162.3×103) +5.66×105/(1.05×16.28×103) =58.11 N/mm2< f=205N/mm2 , 满足要求焊缝强度验算:焊缝采用母材直角焊,双面满焊hf≥6,当力平行于焊缝长度方向时:τf=Nv/heLw≤fwf查表fwf =160N/mm 2he =0.7hf =0.7×6=4.2(mm )Lw =2×50×2-10×2+33.5×π×2=390.5(mm)τf =Nv/heLw =68180/4.2×390.5 =41.57(N/mm 2) <fwf 满足要求。
当力垂直于焊缝长度方向时(拉力时) σf =Nt/heLw ≤βtfwtfwt =160N/mm 2, βt =1.22(表15-142) σf =Nt/heLw =8060/4.2×390.5=4.9(N/mm 2) σf <βtfwt =1.22×160=195.2(N/mm 2) 满足要求。
○3混凝土梁 螺栓孔处混凝土局部压力:N v =P 1=68.18kN 竖向集中荷载: N v =P 1=68.18kN水平集中荷载:N p = P (L+a/2)/(2H)+N lw = 9.99+12.72= 22.71 kN混凝土梁承受的扭矩Vt T ,将下图的压力改成拉力计算:2Vt V t T N b N c =⨯±⨯=68.18×0.2/2-22.71×0.2=2.28 kN •m按《混凝土结构设计规范》7.8.1,轴向压力:1V N P = =68.18kN<=1.35×1.0×2.68×20.1×103×0.112 =8144.8kN ,满足要求按《混凝土结构设计规范》7.6.2,在弯、剪、扭共同作用下:Nv/bh 0+TNt/8Wt=68.18/(0.2×0.57)+8.552/(8×0.057) =616.82kN/m 2<0.7×ft+0.07×0.3×fc ×A 0/bh 0=0.7×2010+0.07×0.3×20100×1=1829.1 kN/m 2 满足要求 式中Wt=b2×(3h-b)/6=0.057m 3 1.3.2升降及坠落工况升降工况时,仅有一处附着支承结构承受该机位范围内的架体全部竖向荷载P ,考虑升降及升降过程中坠落,P 为相应S ,按表2.1序号2升降工况、序号4坠落工况计算。
导轨式附着架升降时吊挂件受力情况 用于验算螺栓和混凝土构件的荷载设计值为: ○1螺栓 剪力:V N P =(1.2×FA+1.4×FC )×2 =77.832kN140430422⨯⨯==ππb v b v f D N 螺此时为吊挂件处M30螺栓受力:=98.96kN > Nv 满足要求②吊挂件吊挂件吊环及吊环轴受力即为:P 吊环验算: 吊环采用Φ28圆钢 吊环截面积:As =615.75mm 2σ=P/2As =77.832×103/(2×615.75) =63.2N/mm2 < f=205N/mm 2 满足要求 吊环轴验算:吊环轴采用Φ32圆钢,承受剪力: 吊环轴截面积:As =804.25mm 2 σ=P/2As =77.832×103/(2×804.25)=48.39N/mm 2< 2/140mm N f v = ,满足要求焊缝强度计验算:焊缝采用母材直角焊,双面满焊hf ≥6mm 焊缝强度许用设计值: 抗压:fwc =160N/mm 2 抗拉、抗剪:fwt =160N/mm 2 总焊缝长度:ΣL =250×4=1000mm 焊缝有效高度:he =0.7hf =0.7×6=4.2mm 故:ft =P/he ΣL =77.832×103/4.2×1000 =18.83N/mm 2 < fwt =160N/mm 2 , 满足要求 ③混凝土梁螺栓孔处混凝土局部压力:V N P ==77.832kN竖向集中荷载:VN P ==77.832kN混凝土梁承受的扭矩:2VV T N b =⨯=77.832×0.2/2=7.78kN •m按《混凝土结构设计规范》7.8.1,轴向压力:1V N P = =77.832N<=1.35×1.0×2.68×20.1×103×0.112 =8144.8kN 满足要求按《混凝土结构设计规范》7.6.2,在弯、剪、扭共同作用下: Nv/bh0+TNt/8Wt=77.832/(0.2×0.57)+11.67/(8×0.057) =708.33kN/m 2<0.7×ft+0.07×0.3×fc ×A0/bh0=0.7×2010+0.07×0.3×20100×1=1829.1 kN/m 2 , 满足要求 式中Wt=b2×(3h-b)/6=0.057m 3。