毕业设计附着式升降脚手架设计.docx
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毕业设计附着式升降脚手架设计
附着式升降脚手架设计
摘要:
近十多年来,落地式外脚手架、吊篮和外挂脚手架因其耗时、耗工、耗材和安全保障及经济性等多方面原因逐渐在建筑工程施工中淘汰,特别是高层、超高层建筑施工中,取而代之的是悬挑脚手架和附着升降脚手架。
但是悬挑脚手架存在反复搭拆的缺点,而附着升降脚手架却较好的克服了这一缺点。
因此,整体提升脚手架、附壁悬空轨道式自升降脚手架、架段间互提升脚手架的研制和使用目前在国内正蓬勃发展。
关键词:
升降脚手架;防坠;智能控制;安全防护;荷载
一、施工工艺技术
1“附着式”外架简介
该外架的附着支撑结构、防坠、防倾融为一体,原理简单、结构合理、安全可靠;同步智能控制系统具有超载、欠载自动报警和停机功能,能保证外架的同步升降;其结果符合JGJ202-2010《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》的要求,能够从根本上保证施工安全,降低工人劳动强度,并且提高工作效率。
2附着升降脚手架搭设、运行、拆除工艺流程
2.1附着升降脚手架搭设流程图
脚手架安装工艺流程图
2.2附着升降脚手架上运行流程图
2.3附着升降脚手架下运行流程图
2.4附着升降脚手架拆除流程图
二、附着升降脚手架设计
1荷载计算
架体高度12.7米上),宽度0.9m,最大跨度6米主框架悬臂高度6m,主跳板4层,立杆间距为1.5m,步距1.8m。
13×7.5=97.5㎡<110㎡。
1.1永久荷载
架体结构自重G1k=5KN
脚手架体自重G2k=g2kHn=0.1248×13×10=16.224KN
构配件自重G3K=0.35×6.75×4=9.45KN
Gk=G1k+G2k+G3k=5+16.244+9.45=30.694KN
1.2施工荷载
主体施工时3KN/m2和两层作业,装修施工时2KN/m2和三层作业,单层作业面积:
7.5×0.9=6.75m2
Qk=3×6.75×2=40.5KN
1.3风荷载
Wk=0.7μzμsW0
基本风压值,取W0=0.550KN/m2
μs=1.3ψ=1.3×0.089=0.1157
μz按B类地区100m的高层建筑施工考虑,取μz=2.1
Wk=0.7μzμsW0
=0.7×2.1×0.1157×0.55=0.0935KN/m2
2底部桁架的计算
2.1各杆件内力计算
脚手杆自重G1k=g1kH=0.1248×13=1.622KN
脚手板自重G2k=0.35×1.5×0.45=0.236KN
恒载Gk=G1k+G2k=1.622+0.236=1.858KN
活载Qk=3×1.5×0.45×2=4.05KN
桁架上弦节点作用力F=1.2Gk+1.4Qk
=1.2×1.858+1.4×4.05=7.9KN
各杆件内力(见附图)
2.2最不利杆件验算
根据计算结果分析,最不利杆件为:
拉杆N1-3=N9-10=20.625KN
压杆NA-1=NB-10=23.7KN(此杆为竖向主框架竖肢)
N4-6=N6-8=19.885KN
N8-9=15.8KN
除压杆NA-1、NB-10外,其余杆件均采用Φ48×3.5钢管制作
(1)拉杆N1-3,N9-10
λ=l0/i=234/1.58=148<300
σ=N/A=20625/489=42N/mm2 (2)压杆N4-6,N6-8 λ=l0/i=150/1.58=95<150,ф=0.626 σ=N/фA=19885/(0.626×489)=65N/mm2 (3)压杆N8-9 λ=l0/i=180/1.58=114,ф=0.489 σ=N/фA=15800/(0.489×489)=66N/mm2 故满足要求。 3竖向主框架的计算 3.1内力计算 按两跨连续梁考虑 (1)使用工况时,主框架悬臂高度6m(考虑主体施工时最上一层结构模板未拆支座未及时安装,安装后悬臂高度为3.6m) 轴心力设计值N=γ0(1.2Gk+1.4Qk) =0.9×(1.2×30.694+1.4×40.5)=84.18KN 风荷载产生弯矩 qw=0.85×1.4×0.068×6=0.486KN/m M=qwl2/2=0.486×62/2=8.748KN.m (2)升降工况时,考虑施工荷载0.5KN/m2,因大风天气不能升降施工,故不考虑风荷载 N’=0.9×(1.2×30.694+1.4×0.5×6.75×2)=41.65KN Nk’=0.9×(30.694+0.5×6.75×2)=33.7KN 考虑使用工况和升降工况最不利计算 Mmax=8.748KN.m,Nmax=84.18KN 3.2截面尺寸几何特征 A1=2×8.4=16.8cm2,A2=4.89cm2 A=A1+A2=16.8+4.89=21.69cm2 a1=A2×90/A=4.89×90/21.69=20cm a2=90-a1=90-20=70cm I1=2×51=102cm4 I1y=2×[11.9+8.4×(2.5+1.36)2]=274.1cm4 I2=I2y=12.19cm4 i1=2.45cm,i1y=√I1y/A1=√274.1/16.8=4.04cm i2=i2y=1.58cm Ix=I1+A1a12+I2+A2a22 =102+16.8×202+12.19+4.89×702=30795cm4 ix=√Ix/A=√30795/21.69=37.68cm W1x=Ix/(20+3.15)=30795/23.15=1330cm3 W2x=30795/(70+2.4)=425cm3 3.3整体稳定计算 σ=N/(ΦA)+βmM/[(1-ΦN/NE)W1x] λx=l0x/ix=2×600/37.68=31.8 斜缀条面积A1=4.89cm2 λ0x=√λx2+27A/A1=√31.82+27×21.69/4.89=33.6 查表,得Φ=0.907取βm=1.0 NE=π2EA/λox2=3.142×2.06×105×21.69×102/33.62=1242.7KN σ=N/(ΦA)+βmM/[(1-ΦN/NE)W1x] =84.18×103/(0.907×21.69×102)+1.0×8.748×106/[(1-0.907×84.18×103/1242.7×103)×1330×103]=50N/mm2 故满足要求。 3.4单肢验算 N1=M/h+a2N/h=8.748/0.9+0.7×84.18/0.9=75.19KN N2=-M/h+a1N/h=-8.748/0.9+0.2×84.18/0.9=8.99KN 验算肢1(2[6.3] λmax=l01/i1min=180/2.45=73.5 查表,得φ=0.758 σ=N1/ΦA1=75.19×103/(0.758×16.8×102)=59N/mm2 验算肢2(Φ48×3.5) λ=l02/i2=180/1.58=114<λ=150 查表,得φ=0.489 σ=N1/ΦA2=8.99×103/(0.489×4.89×102)=38N/mm2 故满足要求。 4附着支座的计算 使用工况时考虑两个附着支座承受竖向荷载。 P=N/2=84.18/2=42.09KN 升降工况考虑一个附着支座受力,并考虑2.0的动力系数 P’=2.0Nk’=2.0×33.7=67.4KN 4.1三角形支座计算 三角形支座斜撑杆为2[6.3],水平杆为2[8] (1)斜撑杆N=P,/sinα=67.4/sin450=95.318KN λ=l0/i=56/2.45=23,Φ=0.938 σ=N/ΦA=95.318/(0.938×1680)=60N/mm2 (2)水平杆N’=Ncosα=95.318×cos450=67.4KN(受拉) σ=N/A,=67400/(2×1024.8)=33N/mm2 4.2钢梁斜拉支座计算 钢梁为2[8,最长为900mm,斜拉杆为两根Φ22圆钢(Q235)制作的花篮螺栓,水平角度为680。 (1)钢梁N=P’/tgα=67.4/tg680=27.23KN λ=l0/i=90/3.15=28,Φ=0.906 σ=N/ΦA=27230/(0.906×2049.6)=15N/mm2 (2)单根拉杆承受拉力N=P,/2sinα=67.4/(2×sin680)=36.35KN Ntb=πde2/4ftb.=3.14×202/(4×170)=53.38KN>N=36.35KN 故满足要求 5主要连接件的计算 5.1穿墙螺栓的计算(M30) Nv=Tsinα=37.016×sin720=35.204KN Nt=Tcosα=37.016×cos720=11.439KN Nc=T=37.016KN Nvb=nvπd2/4fvb=1×3.14×302/4×130=91.845KN>Nv=35.204KN Ntb=πde2/4ftb=3.14×27.52/4×170=100.921KN>Nt=11.439KN Ncb=dΣtfcb=30×10×305=91.5KN>Nc=37.016KN √(Nt/Ntb)2+(Nv/Nvb)2=√(11.439/100.921)2+(35.204/91.845)2=0.40<1 故满足要求。 5.2导向轮的计算 附着支座承受最大水平拉力(考虑最不利反风向荷载) R=(qwl2/2+Na1)/3=(0.486×92/2+84.18×0.2)/3=36.519KN 每个支座4个导向轮,每个导向轮轴(Ф25)承受剪力 V=36.519/4=9.13KN τ=V/A=9130/(3.14×252/4)=19N/mm2 故满足要求。 5.3承重顶撑的计算(M30调节螺栓) 安全考虑一个顶撑承受整个架体竖向荷载(正常使用时是两个顶撑受力),顶撑与主框架承重杆最大角度720 顶撑杆承受轴压力N,=N/sinα=84.18/sin720=88.51KN Ntb=πde2/4ftb=3.14×27.52/4×170=100.921KN>N,=88.51KN 故满足要求。 6阳台验算 6.1计算依据 根据该类架体的搭设标准及具体施工工程的层高要求,选择跨度最大的架体单元做为验算对象。 但计算跨度Lmax与架体高度H的乘积(Lmax×H)应≤110m2。 如果本段架体满足强度及刚度要求,整个架体即可满足使用。 6.2计算参数及单元架体材料数量 本计算书使用于标准层层高≤3.6m,Lmax≤7.2m的单元架体,本计算书是针对本工程的具体要求取最大值做为计算参数。 具体参数 架体高度H: 8×1.8=14.4m,防护拦杆: 1.8m。 立杆间距: 1.8m。 小横担管间距: 0.9m。 计算跨度Lmax: 7.5m。 Lmax×H=7.5×14.4=108m2<110m2,满足要求。 钢管规格: φ48×3.5,单位重量: 3.84kg/m=38.4N/m。 单元架体使用钢管材料 立杆: 12.6×10+5×1.8=135m。 小横杆: 1.3×9×8=93.6m。 大横杆: 7.2×33=237.6m。 桁架斜腹杆: 2.8×16=44.8m。 大剪刀撑: 14.9×2=29.8m。 扣件: 450个,单位重量: 1.5kg/个=15N/个。 6
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