富力广场附着式脚手架计算书.docx

浚达
JUNDA
富力广场1#楼A、C座附着升降脚手架

设计计算书

陕西浚达技术工程有限责任公司

二〇〇七年十月五日
附着升降脚手架设计计算书审批表
工程名称
富力广场1#楼A、C座
工程地址
西安市风城五路
建设单位
陕西省富力房地产开发有限公司
设计单位
陕西省建筑科学研究院设计研究院
施工单位
中国华西企业有限公司西安分公司
性质
设计计算书
编制单位
陕西浚达技术工程有限责任公司
计
算
书
编
制

编制人：

编制部门：

年 月 日
计

算

书

审

批

意

见

审批人：

审批单位：

年 月 日

目 录
第1章 设备提取参数 3
1.1主体结构基本参数 3
1.2结构配件提取数量及性能指数 3
第2章 架提自重计算 3
第3章 荷载计算 4
3.1静态载标准值GK 4
3.2风荷载 6
3.3施工活载受力分析与计算 7
3.4使用状态荷载计算 9
第4章 结构性能计算 9
4.1荷载分项系数 9
4.2架体结构构件性能计算 10
4.3架体主框架结构荷载标准值计算 12
4.4架体结构载荷性能计算 12
4.5结构件杆件内力计算 17
4.6架体材料强度工艺及结构稳定性验算 18
4.7正常使用状态下钢梁计算 21
4.8砼墙、梁、楼板受冲切承载力计算 21
4.9穿墙螺栓强度验算 22
4.10钢丝绳验算 23
第5章 本计算参考依据 23

第1章 设备提取参数
1.1主体结构基本参数（按设计使用最大范围提取）
最大跨度 6000mm 外排高度 16200 mm
内排高度 14400 mm 架体宽度 900 mm
立杆横向间距 1800 mm 大横杆垂直间距 1800 mm
内立杆离墙间距 450 mm 廊道宽度 900mm

1.2 结构配件提取数量及性能指数
序号
名 称
质量
等级
基本尺
寸（mm）
数量
材质
质量单
件(kg)
屈服点ǒ
N/mm2
屈服强度N/mm2
抗拉强度N/mm2
1
导轨1
A
L=4100
2
Q235
67.8
225
26
375-460
2
导轨2
A
L=5400
2
Q235
98.29
235
25
375-460
3
立杆1
B
L=6000
2
Q235
29.15
235
25
410
4
立杆3
B
L=3400
2
Q235
14.58
235
25
410
5
通用立杆1
C
L=2200
4
Q235
11.73
225
25
410
6
通用立杆2
C
L=2200
4
Q235
12.41
225
25
410
7
大横杆
A
L=1442
16
Q275
9.48
225
26
460
8
小横杆
A
L=782
20
Q275
4.25
235
26
460
9
桁架斜杆
A
L=2096
8
Q275
9.19
235
26
460
10
廊道斜杆
A
L=1983
10
Q275
7.64
235
25
460
注;该数量仅为提取基本参数部分所需桁架材料

第2章 架体自重计算
注；自重计算包含结构主体所需钢管.扣件.密封板.脚手板.装饰板及密目网所有配件材料重量
架体自重ΣM = MH + MZ + MF
（1） MH = MD + MT+ MC + MJ + ML
= mDnD + mCnC + mJnJ + mLnL
= (67.8×2+98.29×2)+(29.15×2+14.58×2)+(11.73×4+12.41×4)+(9.84×16+4.25×20)+(9.19×8+7.64×10)≈902.8Kg
（2） MZ = Lλδ=(LWλ+LNλ+LXλ+LNλ) δ
=(QWNWλ+QNNNλ+QXLXλ+LHNXλ) δ
=[(1.8×8×4×3.84)+(1.8×7×4×3.84)+(1×9×5×3.84)] ×1.02≈1276.1 Kg
（3）MF=MK+MB+MW
=(QKNK+QBVBNB+QWNV) λF
={[(20×8)+(9×5)] ×0.75×1.02+7.2×1.3×3.5×3×1.2+1×7.2×1.8×9}×1.8≈704.538Kg
ΣM=NH+MZ+MF
=902.8+1276.1+704.538≈2883.438 Kg
G=Mg=1183.438×9.8≈18257.692N≈28.3KN
该计算所提取应用系数如下；
λ ： 钢管质量系数取0.038 KN/m δ ：钢管应用系数为1.02
λF：辅助配件应用系数1.8 g ：重力系数9.8N/Kg
λM：木质材料质量系数0.35 KN/m2 λW：密目网质量系数0.01 KN/m2
NH ：桁架材料自重 MZ；主体材料自重
MF；辅助配件自重
(钢管,扣件,安全网,脚手板等材料自重系数按<<建筑结构载荷规范>>GBJ9-87及有关规定取值,部分结构配件应用系数通过<<结构力学>>应用系数计算方法计算获得)
第3章 荷载计算
3.1静态载标准值GK
主框架及架体所采用的材料规格及截面特征参数为：
匚6.3
φ48×3.5
A=8.4cm2
Ix=51cm4
Iy=11.9cm4
ix=2.45cm
iy=1.18cm
Zo=1.36cm
A=4.89cm2
I=12.19cm4
i=1.58cm
W=5.08cm3

（1）采用φ48×3.5钢管的构件的长度：
立 杆：L=13×3×2=78ｍ；
大横杆：L=2×7×8.5=119 m(每根长度按8.5m计算）；
小横杆：L=9×7×1.2=76m (每根长度按1.2m计算)；
纵向支撑（剪刀撑）：L=4×+4×=61m(按单片剪刀撑计算) L=2×(6×)=41m
水平支撑（水平剪刀撑）：L=2×(1.8+4×)=39m
架体内的水平斜杆：L=3×4×=27m
护拦：L=2×9×3=54m
采用钢管的构件的总长度为：78+119+76+61+41+39+27+54=495m
所用钢管的总重量为：=495×3.89=1926kg
采用匚6.3的架体构件为架体结构的边柱，长13m共四根。
所用槽钢匚6.3的总重量为： =4×13×6.6=345kg
采用Φ48钢管的架体构件为架体结构的边柱，长13m共2根。
所用Φ48钢管的总重量为： =2×13×3.84=99.84kg
则架体结构的自重为（对架体边柱考虑的构造系数）：
G=+( +）×1.1=1926+1.1×(345+99.84）=2510kg
(2)脚手板自重：
宽0.9m，长8m,厚4cm，按原计算考虑有四步脚手板，脚手板为800Φkg/m3的木材。
根据荷载规范木脚手板自重取0.35KN/ｍ2。
(3)安全网：
仍用原计算的数据但按面积比增大。
安全网的重量为：=×8×13=130kg
(4)固定支架及支座：
仍用原计算的数据但由于长度增加而相应增大。
固定支架及支座的重量为：固定支架重量减去1000kg
=×1.8-1000=130kg
永久荷载总表：
序号
构件
重量
备注
1
架体结构G
2510kg

2
脚手板GP
930kg

3
安全网GN
130kg

4
支座GC
130kg

总计
3700kg

3.2风荷载

根据《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87）附图《全国基本风压分布图》中提取:

式中： ------ 瞬间风压系数，在取当地基本风压值时，取0.7；
------ 风压高度变化系数，按B类地区高100米的高层建筑上施工考虑，取2.1；
------ 风荷载体型系数，其计算如下：
　　　　　　背靠建筑物状况全封闭取，敞开、开洞
　　　　　　为脚手架封闭情况确定的挡风系数

WO ------ 标准基本风压，按照《建筑结构载荷规范》西北地区取0.8 KN/m2，升降及坠落工况取
所以 风荷载Wk为：
＝0.7×1.3×2.1×0.25≈0.478 KN／m2
考虑架体外侧有安全网，增加挡风系数，所以将风荷载WK增加10％
WK =0.478×1.1 ≈0.526 KN／m2
3.3施工活荷载受力分析与计算
标准值QK

根据荷载规范：
施工均布活荷载标准值
类别
标准值（kN/m2）
备注
装修脚手架
2

结构交手架
3

按照《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》第二章第九条：
结构施工按二层同时作业计算，使用状况时按每层3KN/ｍ2计算，升降及坠落状况时按每层0.5KN/m2计算；
装修施工按三层同时作业计算，使用状况时按每层2KN/ｍ2计算，升降及坠落状况时按每层0.5KN/ｍ2计算。
计算； GJ =28.3KN FJ = WJAλ
(1) 按架体结构及附着方式解；
FB + FC = G FB=0.5G = 28.3×0.5 =14.15 KN
解析 FO =-FB= -.5G=-14.5 KN
FA = FD = -0.25G =-70075 KN
（2）主体施工结构按两层3 KN／m2计算
G = LBnη =7.2×1.35×3×2 =58.32 KN
（3）装饰施工结构按三层2KN／m2计算
G = LBnη =7.2×1.35×3×2 =58.32 KN
所以 G总 = 58.32 KN
FB总 = 0.5G总 = 58.32×0.5 = 29.16 KN
FO　＝-ＦＢ＝-０.５Ｇ总　＝-.５×５８.３２＝２９.１６KN
　　　　ＦＡ＝ＦＤ＝-０.２５Ｇ总＝-.２５×５８.３２＝-１４.０８KN
（4）升降作业时的受力计算

取动态冲击系数为δ =1.5
桁架受力为PS = GSδ =58.32×1.5 =87.38KN
廊道斜感受拉力合力=0.6P／cosβ≈35.052KN
P =P1+P2+P3。。。。。。+P8廊道斜杆=35.052KN
∴P1=P2……..=P8=1／8P=35.052×1／8≈4.3815KN
小横杆受力合力为1／2　PCBtgβ=1／2Gtgβ≈29.16KN
PCB合=P1+P2+P3……..+P8小横杆=29.16KN
∴P1=P2……..=P8=1／8PCB=29.16／8=3.645KN
G总=28.3 KN 按最大值G=58.32 KN计算
立杆受压力；F压 =G总 =58.32 KN
∴FA=FA=FC=FD=FE=58.32×1÷10=5.832 KN
大横杆受力；PLB =FA = 5.832 KN
桁架斜杆受拉力为；
PLB／sin45≈4.12 KN
3.4使用状态荷载计算
（1）结构施工
使用状态 ：3×0.8×8×2=38.4KN
升降、坠落状态 ：0.5×0.8×8×2=6.4KN
(2) 装修施工
使用状态 ：2×0.8×8×3=38.4KN
升降、坠落状态 ：0.5×0.8×8×3=9.6KN
施工活荷载标准值QK取：38.4KN
3.5脚手架施工载荷明细表
架体结构件结构载荷参数表
结构名称
外围尺寸（mm）
荷载范围
主体结构
900×7200×14400
27　～　30 KN
桁架
900×7200×1800
12　～　17 KN
扣件
按《建筑施工材料手册》提取
3　～　7 KN
安全网
按《建筑施工材料手册》提取
1　～ 1.5 KN
挡脚板
按《建筑施工材料手册》提取
0.9 ～　1.2 KN
钢管
按《建筑施工材料手册》提取
2.41 ～ 3.2 KN
脚手板
按《建筑施工材料手册》提取
7.26 ～　8.3 KN
主框架受力要求
受力项目及部件
受载范围
备注
主体结构使用使用受力
50　～　59 KN
按最大值计算
主体结构升降作业受力
62　～　71 KN
按最大值计算
大横杆
4　～　6 KN

立杆
5.8　～　6.0 KN

小横杆
3　～　3.6 KN

廊道斜杆
7.29 KN

桁架斜杆
3　～　4.5 KN

第4章 结构性能计算
4.1荷载分项系数
静荷载：　 　
活荷载：　　
结构重要性系数：　　
可变荷载组合系数：　
荷载变化系数：　　　　（使用工况）
荷载变化系数：　　　　（升降及坠落工况）
动力系数； η= 1.05
冲击系数； kz == 1.5
螺栓受剪系数； 穿墙螺栓 取0.98
M30 x 110 取0.8
M20 x 40 取0.8
M14 x 40 取0.6
杆件受拉系数； λ≤　　150

杆件受压系数； λ≤ 300
4.2架体结构的构件性能计算：
本节所计算的架体的构件主要包括脚手板、脚手架钢管强度的计算。
(1) 脚手板强度计算
脚手板取自重标准值为0.35，板上的活荷载为2；

按跨度为1.5米的三跨连续梁进行计算，并考虑最不利的活荷载位置，
M = 0.1ql2=0.1 x3.22 x1.82=1.04KN.m

a、强度计算

所以，脚手板的强度满足要求。
b、挠度计算
计算公式：
式中：

∴ν／ι=0.99×2.9×103×1.82×106／100×9×103×48×105
≈0.022

脚手板的挠度满足要求。
（2）大横杆计算
大横杆按跨度为1.5米，跨中承受一个集中力为P的三跨连续梁进行计算，并考虑连续梁活荷载的最不利位置。
(计算值)
(标准值)
a、强度计算：

式中：

大横杆强度满足要求。
b、挠度计算

式中：

大横杆的挠度满足要求。
（3）立杆强度计算
材料特征：采用φ48×3.5钢管
材料细长比：
λ= l／V= εl／（V1+V2）
=1.2×1800／（3.14×242－3.14×20.52）
=2160／489.05
≈4.417＞1
ε；普通碳素钢管钢性系数取1.2

立杆强度.钢度符合安全使用要求。
4.3架体主框架结构荷载标准值计算
恒载标准值Gk 37.53KN
施工活荷载标准值QK
结构施工：
使用状态 QK=3×0.8×8×2=38.4KN
升降、坠落状态 QK=0.5×0.8×8×2=6.4KN
装修施工：
使用状态 QK=2×0.8×8×3=38.4KN
升降、坠落状态 QK=0.5×0.8×8×3=9.6KN
施工活荷载标准值QK取：38.4KN

在使用工况下单榀主框架的计算荷载为：

在提升、坠落工况下单榀主框架的计算荷载为：

在使用工况状态下风荷载为：

在升降及坠落工况状态下风荷载为：

4.4桁架结构载荷性能计算
（1）桁架底部结构载荷
a、使用工况下；
架体外立面；P 外= VOdd（VGGK+VO+VQGQ）
=0.9×1.05×（1.2×3.14+1.4×3.74）
=8.51KN
架体内立面；P 内= VOdd（VGGK+VO+VQGQ）
=0.9×1.05×（1.2×2.24+1.4×6.56）
=11.21KN
b、升降工况下；
架体外立面；P 外= VOdd（VGGK+VO+VQGQ）
=0.9×1.05×（1.2×3.14+1.4×0.62）
=3.37KN
架体内立面；P 内= VOdd（VGGK+VO+VQGQ）
=0.9×1.05×（1.2×2.24+1.4×1.1）
=4.00KN
（2）桁架上部结构载荷
a、使用工况
架体外立面；P 外= VOddVGVK
=0.9×1.05×1.2×0.6
=0.68KN
架体内立面；P 内= VOddVGVK
=0.9×1.05×1.2×0.68
=0.77KN
b、升降工况
架体外立面；P 外= VOdd（VGGK+VO+VQGQ）
=0.9×1.05×（1.2×0.6+1.4×0.31）
=1.09KN
架体内立面；P 内= VOdd（VGGK+VO+VQGQ）
=0.9×1.05×（1.2×0.68+1.4×0.55）
=1.49KN
c、架体受载弯距分析计算
主框架承受的荷载作用在截面型心处，若将受力点移至槽钢侧，则等效附加弯矩为：

a)使用状态1，拆下C附着点，风力向墙
①受力简图如图4-1
②主框架受力如图4-2，主框架弯矩图如图4-3。

③计算

主框架受弯矩解析式为：

主框架的弯矩图如图4-3
b)使用状态2，拆下C附着点，风力背墙
①受力简图如图4-4
②主框架受力如图4-5，主框架弯矩图如4-6。

③计算

主框架受弯矩解析式为：

主框架的弯矩图如图4-6

c）因升降及坠落状态的计算荷载小于使用状态荷载，所以不用验算。
3）扭矩分析
1） 根据提取参数计算架体两提升点各点负重载荷
Q1 = Q/2
=38.5x1/2
= 19.25KN
2)单位提升点扭距分项计算
注；根据活载受力图计算
a) 单片结构整体扭距计算
N = Q1H
=19.25 X 16.21
= 312.0425KN.m
NF = N/1/4
= 312.0425 X 1 / 4
=78.01KNm
N1 = NF/1/4
= 78.01 / 4
=19.502KNm
求得；单元架体按设计结构计算最大外张力为19.502KNm

4.4架结构杆件内力计算
（1）桁架上部杆件内力计算
设单位集中载荷系数P=1作用下计算
NAF=（1－0.5）×2096／1500=0.677－
NAG=0.7×1500／2096=0.517－
NCG=（2－1）×2096／1500=1.353+
NGB=（2－1.5）×1500／2096=0.369+
（2）桁架下部杆件内力计算
设单位集中载荷系数P=1作用下计算
NBF=（1.5－0.5）×2096／1500≈1.354－
NAB=0.7×1500／2096=0.52－
2
NBH=（1.5+1）×2096／1500=3.38+
4.6体材料强度工艺及结构稳定性验算
主框架选用￠48×3.5m钢管，材料Q235
特性参数，A=489mm2 I=121900mm2 W=5080mm3
L=15.8mm
Q235 σs=150N／mm2
（1）AG类杆件性能验算
a、强度验算
σ=N／A=23360／489=47.77N／mm2＜σs
b、稳定性
ψ= L／τ=2437／15.8=154.24
根据《冷弯型钢结构技术规范》附表3—1—1查得AG管稳定系数ψ=0.0489
σ=ψN／A =0.489×23360／489=23.36N／mm3＜σs
c、 安全系数
σ=ψNAG／A=18490／489／0.489=77.32N／mm2
K=[σs]／σ=150／77.32=1.93
（2）GH类杆件验算
a、强度验算
σ=N／A=23980／489=49.04N／mm2
b、稳定性
ψ=L／f =1800／15.8=113.9
根据《冷弯型钢结构技术规范》附表3—1—1查得AG管稳定系数ψ=0.679
∴σ=L／f =0.679×23980／489=72.22N／mm2
C、安全系数
σ=ψ×NGH／A=0.679×18960／489=57.1N／mm2
K=[σs]／σ=240／57.1=4.27
（3）杆件焊缝强度验算
按设计要求焊缝高度h =5mm 焊缝长度提取l=120mm
使用冲击系数δ= 0.7
使用普通碳钢焊接设备σs=170N／mm2
a、AG类杆件焊缝强度计算
σH=N／δhl=23600／（0.7×120×5）
=56.19N／mm2
b、GH类杆件焊缝强度计算
σH=N／δhl=23980／（0.7×120×5）
=57.095N／mm2
（4）主框架整体稳定验算
a、主框架整体结构验算
取：

主框架计算长细比：

面积：4.89cm2
，查表得：

主框架整体结构安全。
b、主框架单附着点验算：
，

附着点1：
查表

∴ 点1达到安全使用要求

附着点2 受拉

∴点2符合使用要求。

4.7正常使用状态下钢梁计算
（1）钢梁计算说明
荷载取值均为最不利位置可能出现的最大值。
（2）标准钢梁强度计算
a、钢梁简图及受力分析图
受力分析如图所示；

b、强度计算
支座材料及各参数
AE、BE杆为2×∠75×6
A=17.6cm2
I=93.8cm4
i=2.31

· （受压）
· (受拉)
从上可以看出，BE杆受力最大（压应力），BE强度验算：
查表得：
<205
· 该型支座能满足安全使用要求。

4.8砼墙、梁、楼板受冲切承载力计算
在墙板砼强度达到C15等级时，允许爬架爬升，验算此时的墙、梁、板强度按下列公式计算：

式中：------局部荷载设计值
------砼轴心抗拉强度设计值
------距局部荷载作用面积周边H/2处的周长
------截面有效高度

墙暂按200计算，，砼强度等级为C15时，砼抗拉强度设计值为，一个支座或斜拉杆传给墙、梁的集中荷载设计值为140KN。墙、梁面受冲切承载力为：

>140KN
∴墙、梁完全能满足安全使用要求。

4.9穿墙螺栓强度验算
（1）材料（Ｑ235）
M36 × 370
Ａ＝9.21ｃｍ2
（2）强度验算
穿墙螺栓可能承的最大水平拉力Ｎ1及垂直剪切力Ｎ2作用如下：

所以

（3）螺母受力验算
材料 Q235
螺纹小径 d1 31mm
螺栓相对刚性系数 0.2----0.3查《机械设计原理》表10-4得
强度极限σB 410∽470N／mm2查《机械设计原理》表10-5得
屈服极限σS 240 N／mm2查《机械设计原理》表10-5得
各项载荷需用应力[σ] [σ]= σS／S
静载荷 [τ]= σS／2.5
变载荷 [τ]= σS／3.5～5
螺纹连接安全系数S 2～1.3
工作载荷Q Q=16KN
强度计算；
σ= Q／πd12／4
=1600／3.14×31×31／4
=1600／754.385
≈2.12N／mm2
[σ]= σS／S
=450／2 = 225
∴σ＜[σ]

所以，螺母能满足安全使用要求！

4.10钢丝绳验算
6×37ф15.5的钢丝绳断裂极限为155KN，其安全系数为
2×155／（31.12／0.97）=9.66＞6
所以，钢丝绳符合使用要求

结论：根据以上计算结果，说明PJ-01型导轨式附着升降脚手架架各项目参数及性能完全满足施工要求，完全能保证升降架工程的安全施工。

第5章 本计算参考依据
《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》　建建〔2000〕230号
《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
《建筑结构荷载规范》　（GBJ9-87）
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 （GBJ18-87）
《钢结构设计规范》　（GBJ17-88）
《建筑施工材料手册》
《机械零件设计手册》
《机械结构材料手册》
《结构力学》
《工程力学》
《材料力学》
《金属工艺学》
《机械设计原理》