高层爬架施工方案(君悦)

爬 架 施 工 方 案

编制人           

               审核人            

       审批人            

江苏中厦集团有限公司·连云港新浦分公司

2011年11月2日

附图

1、编制依据

1)君悦财富广场II期6、8#楼施工图纸。

2）桁架导轨式爬架技术指标。

3）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

4）《北京市建筑工程施工安全操作规程》（J10169-2002）。

5）《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）

2、工程概况

君悦财富广场II期6、8#楼为现浇剪力墙结构。

1至33轴：地上共34层，第1—5层高3.米；第6层至第34层高2.9米;层高99.25米。爬架从第5层顶板开始搭设使用。因此，第5层顶板以上18m采用双排单立杆钢管脚手架，自该位置以上使用爬架。

34至50轴：地上共34层，第1—5层高3.米；第6层至第34层高2.9米;第28层高3.1米。爬架从第1层顶板下返1.3米开始搭设使用。因此，第1层顶板以下1.3m采用双排单立杆钢管脚手架，自该位置以上使用爬架。

风景御园5#楼为现浇剪力墙结构。

18至50轴：地上共26层，第1层高3.9米；第2层至第25层高3米;第26层高3.1米。由于有雨棚到第1层顶，爬架从第2层顶板下返1.3米开始搭设使用。因此，第2层顶板以下1.3m采用双排单立杆钢管脚手架，自该位置以上使用爬架。

3、桁架导轨式爬架概况

桁架导轨式爬架是根据高层建筑的结构施工和外墙装修的特点设计而成，可以充分满足结构施工的上层炸筋立模、下层拆模、周转材料的防护及操作需要，也可满足装修作业的多层防护和操作需要。

桁架导轨式爬架各项技术指标、各组成结构、构造符合《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）要求，已通过建设部组织的产品鉴定，鉴定证书编号：建科鉴字（2001）第004号。

桁架导轨式爬架由架体、升降承力结构、防倾防坠装置和动力控制系统四部分构成。结构简单合理、使用方便安全且经济实用，具有如下特点：

3.1 经济性：桁架导轨式爬架属于自爬升设备，只需搭设4层半的架体就可以满足施工的要求，以后随着施工进度向上爬升或下降，来满足施工防护和操作的需要。对于高层建筑来说，除大量节省钢管和辅材外，还可以节省大量人力，具有很好的经济性。

3.2 安全性：

3.2.1  超强的升降承力结构：桁架导轨式爬架在建筑物四周合理分布爬升点，每个爬升点3层同时附墙，采用新颖独特的一次超静定桁架结构，受力明确，承载能力大，可靠性高。

3.2.2  整体性强的架体：桁架导轨式爬架底部由水平支承桁架连为一体，提升点处由具有足够强度和刚度的竖向主框架与底部水平支承桁架相连，从而使整个架体具有较强的整体性，不易变形。

3.2.3  可靠的防倾覆防坠落能力：桁架导轨式爬架每个提升点处3层同时附墙，每个附墙横梁均有双导轮导轨来保证架体的垂直升降，使得整个架体具有很强的抗倾覆能力，从而保证架体平稳升降。防坠装置结构新颖，性能可靠，在升降过程中一旦发生动力系统失效，防坠装置能在很短距离内制动架体，确保安全。

3.2.4  全面的防护能力：桁架导轨式爬架爬升到位后，可实现爬架底面和外立面与结构的全封闭，使整个施工作业在全封闭的环境中进行，安全可靠。

3.3  方便性：

3.3.1  爬架按施工流水段分段搭设，根据不同流水段的进度分片升降，方便而快捷地提供防护。

3.3.2  电动整体提升，方便、高效。

3.3.3  本公司专利技术，电动葫芦挂在架体上，结构巧妙。架体爬升时，电动葫芦随架体一起爬升至上一层，避免葫芦的频繁摘挂和搬运，这样既可以避免葫芦在搬运过程中的磕碰损伤，而且节约大量的人力。

3.3.4  爬架爬升到位后，周转制动轨的作业完全在架体内操作，方便而安全。

3.4  宽适用范围：

3.4.1  桁架导轨式爬架适用于各种具有标准平面的高层建筑、筒仓、桥墩、烟囱等结构。

3.4.2  能较好地适应有阳台、挑板和凹凸变化的结构。

3.4.3  可满足结构施工防护需要，还可以为装修提供4层的操作面，充分满足喷涂、贴砖、石材干挂和玻璃幕墙等的装修作业。

4、爬架作业条件及施工荷载：

4.1 在下列情况下禁止进行升降作业: 

下雨、下雪、五级以上大风等不良气候条件下.

视线不良时.

分工、任务不明确时. 

4.2 施工荷载：

使用工况下，施工荷载2层×3 KN/m2层（结构施工）。

施工荷载3层×2 KN/m2层（装修作业）。

升降工况下，施工荷载0.5 KN/m2。

5、爬架施工总体部署

5.1 爬架使用范围

4#楼自第1层顶板下返1.3米开始搭设，逐层提升至顶层；5#楼自第2层顶板下返1.3米开始搭设，逐层提升至顶层。结构施工时提升可满足上层扎筋立模、下层拆模、周转材料的防护及操作需要；结构封顶后下降可满足装修作业的需要。

5#楼自第2层顶板下返1.3米开始搭设，逐层提升至顶层。结构施工时提升可满足上层扎筋立模、下层拆模、周转材料的防护及操作需要；结构封顶后下降可满足装修作业的需要。

5.2 施工准备

5.2.1 建立职责明确，运行有效的爬架管理机构。

5.2.2 组织技术培训，进行安全质量教育，使有关人员对爬架有初步的了解。

5.3 材料和工具

5.3.1 所需材料见“附表一、二：专用设备表”。

5.3.2 备足φ48×3.5的A3钢焊接钢管，要求没有弯曲、压扁及严重锈蚀等情况，最好涂桔黄色油漆，既防锈又能使爬架外观效果良好，所需外架材料见附表三。

5.3.3 备足扣件，扣件应符合国家相关技术标准，在使用前要清洗加机油。

5.3.4 备电焊机、切割机各一台，对讲机一对（每楼）。

5.4 爬架施工进度

配合主体结构施工和外装修施工进度。

6、爬架设计方案   

6.1 平面设计    

6.1.1 参见“附图二、三：爬架平面布置图”。

4#楼共设45个提升点。采用电动葫芦升降，按结构施工流水段分片提升。

5#楼18至50轴共设31个提升点。采用电动葫芦升降，按结构施工流水段分片提升。

6.1.2 爬架主架宽900mm,内排立杆离墙距离400mm。

6.1.3  预埋点的水平位置见“附图二、三：爬架平面布置图”，在每个爬升点处进行预埋，预埋件的结构尺寸见“附图四、五：爬架预埋件图”。

预埋在结构施工时进行，预埋点立面位置见“附图四、五：爬架预埋件图”。

预埋时预埋件应与结构配筋固定，防止施工时偏离正确位置。

预埋件的两端应用胶带纸封住，防止混凝土进入。

预埋位置应符合如下要求：

同一层的水平位置误差小于等于10mm。

相邻两层预埋件的垂直偏差小于等于20mm。

6.2 立面设计

6.2.1 爬架提升点处立面图见“附图六：爬架立面图”。

6.2.2 提升点处爬架架体立面为定型加工的主框架。爬架总高14.72m，步高1.8m，架宽0.9m，共铺设三~五层木脚手板。

6.2.3 动力系统固定在主框架上，为保证足够提升高度，吊点横梁设置在第三步架上。

6.3 防护要求

爬架外立面满挂密目安全网。底层密目加大眼安全网兜底，与墙面实现水平方向全封闭，以上架体每层均要求与墙面实现全封闭，防止物件坠落伤人。脚手板采用对接平铺设置在小横杆上，对接处必须设双排小横杆，小横杆距脚手板端头≤150mm。操作面必须满铺脚手板，离墙面≤100mm，不得有空隙和探头板、飞跳板。脚手板用8#铅丝与小横杆（挡脚板为立杆）绑扎牢固，不得在人行走时滑动。注意：成片挂架上，不影响爬架分片提升，包括脚手板。

6.4 组装平台

爬架组装平台高度：自第2层顶板下返1.3米为爬架组装平台的上平面，组装平台的技术要求见“附图七：爬架组装平台示意图”。

6.5 穿墙螺栓及预留孔

6.5.1 穿墙螺栓尺寸为M30×L ，双螺母，L为墙体厚度。

6.5.2  穿墙螺栓预留孔：从第3层顶板剪力墙或梁开始设置。预留孔通过预埋件实现, 预埋件与临近钢筋焊连,以确保预留孔位置准确, 预埋件加工图见“附图四、五：爬架预埋件图”。

6.6 爬架与塔吊关系

6.6.1 塔吊附墙杆应避让提升底座所在位置。

6.6.2  爬架在升降过程中若遇塔吊附墙杆阻挡，只需将相应位置处爬架杆件暂时拆除，通过后立即恢复即可。

6.7 爬架与施工电梯关系

在主体结构施工时，施工电梯追随在爬架下面；主体结构封顶后，施工电梯处的爬架拆除。

7、爬架组装流程图

8、爬架的安装

8.1 首先搭设爬架组装平台，见“附图七：爬架组装平台示意图”。组装平台高度为自第1层顶板下返1.3米，组装平台要求如下： 

①落地架外排立杆距结构外沿1600 mm。

②外沿设1.5 m高防护拦杆。

③稳固且能承受3KN/m2的均布荷载。

8.2  将提升底座摆放在提升点处。在安装底座时，先复核附墙点处结构尺寸和爬架平面布置图是否相符。

摆放底座时，把放制动轨的一端面向建筑物，不要摆反；底座离墙距离宜从安装穿墙螺拴处直接量取，以避免差错。

底座定位后，应与楼内支撑架或其它固定物拉结，防止移位。

8.3 脚手架搭设：

8.3.1在提升底座上插放竖向主框架，要保持良好的垂直度，要随时检查内侧立杆离墙距离是否正确。

8.3.2基本尺寸及注意事项:

①立杆纵距≤1.80米，大横杆步距1.80米，架宽0.9米。

②相邻大横杆接头应布置在不同立杆纵距内。

③最下一步大横杆和小横杆使用双排杆，以保证架体整体刚度。

④相邻立杆接头不得在同一步架内。

8.3.3 脚手架每搭设两步,在窗洞处应与楼内支撑架或其它固定物拉结,确保脚手架稳定。

8.3.4脚手架外立面满搭剪刀撑。

8.3.5脚手架底层满铺脚手板，以上每隔两步架铺设一层。脚手板用铁丝与钢管扎牢。

8.3.6脚手架外侧及底部挂密目安全网。底部要与墙面实现全封闭。          

8.3.7所有扣件连接点处须涂白色油漆，以观察脚手架结点处扣件是否滑移。

8.4 升降承力结构的安装

8.4.1穿墙螺栓预留孔：确保穿墙螺栓预留孔位置准确十分重要！

①预留孔水平绝对偏差应10 mm（相对于定位轴线）；

②两预留孔水平相对偏差应20 mm（水平投影差）；

③预留孔垂直偏差应20 mm（相对于梁底）。

8.4.2安装升降承力结构

①在脚手架搭设一层高度时,开始安装升降承力系统。

②将第一根横梁用穿墙螺栓安装在墙上，然后安装斜拉钢丝绳。

③在结构施工上升一层时,安装第二根横梁。

④在第一根横梁与第二根横梁之间安装竖拉杆和斜拉杆。

⑤开始安装导轨,使其位于横梁上的导轮之间。

⑥随着结构施工上升,安装第三根横梁。

⑦在第二根横梁与第三根横梁之间安装竖拉杆和斜拉杆。

8.4.3安装注意事项：

葫芦要严格按设计位置悬挂，避免脚手架升降时葫芦刮到横梁。

8.5 动力及控制系统的安装

8.5.1使用电动环链葫芦时，应遵守产品使用说明书的规定。

8.5.2葫芦使用前应检查、清洗，加机油、黄油，发现部件损坏应及时更换。

8.5.3葫芦环链须定期用钢丝刷刷净砂浆等赃物，并加刷机油润滑。要采取防水、防尘措施。

8.5.4在葫芦悬挂处的同层脚手架上安置电动控制台，要搭一小房间加锁，防止无关人员进入，并能遮风避雨。

8.5.5控制台应设漏电保护装置。

8.5.6三相交流电源总线进控制台前应加设保险丝及电源总闸。

8.5.7升降动力线必须用四芯（4×1mm2）胶软线，其中一芯接地；动力线沿途绑扎在钢管上时，须作绝缘处理。

8.5.8要避免升降动力线在升降中拉断。

8.5.9所有葫芦接通电源后，必须保持正反转一致。

9、爬架的升降

9.1 爬架升降流程图：

9.2 将葫芦挂好并进行预紧，各葫芦环链松紧程度应一致。

9.3 进行升降前的检查，并填写“附表五：桁架导轨式爬架升降前检查记录表” 。

9.4 除操作人员外，其他人员不得在脚手架上滞留。建筑物周围20米内严禁站人，并设专人监护。

9.5 松开斜拉钢丝绳，解除脚手架与建筑物之间的约束。

9.6 各提升点要速度均匀，行程一致。

9.7 要加强升降过程中检查，主要内容有:

①升降是否同步。当相邻两点行程高差大于30mm时，应停止升降，通过点控将架子调平。

②支架是否出现明显变形。若变形明显，应停止升降，找出原因，进行处理。

③检查葫芦运行是否正常，链条是否翻链，扭曲。

④是否有影响升降的障碍物（升降前检查时就应该排除掉）。

9.8  升降到位后，在底座处用钢管顶住墙壁，然后紧固斜拉钢丝绳，恢复脚手架与建筑物之间的约束。

9.9  进行升降后的检查，并填写“附表六：桁架导轨式爬架升降后加固检查记录表”。

9.10 在下列情况下禁止进行升降作业: 

①下雨、下雪、五级以上大风等不良气候条件下。

②视线不良时。

③分工、任务不明确时。

10、爬架的使用

10.1  在爬架升降作业完毕，并填写“爬架升降后加固检查记录表”（见附表六）后方可使用。

10.2 爬架允许有三个操作层同时作业，每层施工荷载不超过2KN/m2。

10.3  所有与爬架有牵连的其它设施（如物料平台等），在使用时应由建筑结构承担其引起的荷载。

10.4 爬架不得施加集中荷载，不得施加动荷载。

10.5 外墙模板不得以爬架作为加固支撑。

10.6 禁止下列违章作业:利用爬架吊运物品；在爬架上推车；在爬架上拉结吊装缆绳；拆除爬架部件；起吊时碰撞扯动脚手架。

11、桁架导轨式爬架高空拆除

11.1 爬架拆除是爬架使用中最后一个环节，要克服松一口气的想法，要思想上重视、管理上到位，现场应安排专人负责，统一指挥，杜绝各行其是。应分工明确，避免随心所欲。

11.2 先搭设拆除平台，要求满足：

①平台面靠近爬架底座，使爬架坐落在拆除平台上。

②外沿距爬架外排立杆300mm；外沿设1.2m高防护拦杆。

11.3 调紧斜拉钢丝绳,将脚手架连墙加固。

11.4 在拆除前清除脚手架上的杂物、垃圾。

11.5 拆除人员佩戴三宝, 拆除区域设警戒线，无关人员不得进入。

11.6 拆除顺序应遵循以下原则：

①先拆上后拆下、严禁上下同时拆。

②先拆外侧后拆内侧、严禁内外同时拆。

③先拆钢管后拆爬架升降设备。

④先拆两提升点中间后拆提升点。

⑤架体拆完后再拆除斜拉钢丝绳。

11.7 拆除一般按以下顺序：

第一步：拆第三节主框架高度范围内脚手板、安全网、拆横杆、立杆、剪刀撑后，拆除第三节主框架。

第二步：拆第二节主框架高度范围内脚手板、安全网、拆横杆、立杆、剪刀撑后，拆除第二节主框架；随后拆除最上一根横梁及与之相连的竖拉杆、斜拉杆、斜拉钢丝绳。

第三步：在水平支承框架上层里外侧、下层里外侧用通长钢管加固，为整体拆除起吊作准备。

第四步：松开水平支承框架与第一节主框架的连接螺栓，用塔吊整体吊至地面拆除。

第五步：拆除下层斜拉钢丝绳，将第一节主框架与底座用塔吊整体吊至地面拆除。

第六步：拆除最最后两根横梁及与之相连的竖拉杆、斜拉杆。

11.8 拆除中注意事项：

①拆除的物件应轻拿轻放,严禁抛扔。

②拆除的物件应随拆随运，避免堆至楼面，造成吊运困难。

③拆除的物件及时清理、分类集中堆放。

12、质量保证措施

12.1 穿墙螺栓预留孔埋件：确保穿墙螺栓预留孔埋件位置准确。

①预留孔水平绝对偏差应10 mm（相对于定位轴线）；

②两预留孔水平相对偏差应20 mm（水平投影差）；

③预留孔垂直偏差应20 mm（相对于梁底）。

12.2 导轨（竖向主框架）垂直偏差不应大于5‰，且不应大于60mm。 

12.3 脚手架基本尺寸及注意事项:

①立杆纵距≤1.50米，大横杆步距1.80米，架宽0.9米。

②相邻大横杆接头应布置在不同立杆纵距内。

③相邻立杆接头不得在同一步架内。

12.4 架体搭设完毕，试提升一层后，由总包方组织验收。

13、爬架安全使用事项

在爬架使用全过程中，应认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针。

13.1施工人员应遵守现行《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80）、《建筑安装工人安全技术操作规程》（[80] 建工劳字第24号）的有关规定。各工种人员应基本固定，并持证上岗。

13.2 施工用电应符合现行《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）的要求。

13.3 架体外侧用密目安全网围挡并兜过架体底部，底部还应加设小眼网，密目安全网和小眼网都应可靠固定在架体上。

13.4 物料平台应单独设置、单独升降，不得与爬架共用传力杆。

13.5 五级以上大风、下雨、下雪、浓雾及夜间禁止进行升降作业。

13.6  落实安全检查工作，特别是升降前和升降后固架检查，认真进行检查记录。

13.7 提升前钢丝绳预紧过程中，应避免引起过大超载。

13.8 升降作业过程中，必需统一指挥，分工明确，指令规范，并配备必要巡视人员。

13.9 在进行升降作业时，外架上不得进行施工作业，无关人员不得滞留在脚手架上。

13.10 升降作业过程中，应防止电动葫芦发生翻链、绞链现象。

13.11 穿墙螺栓的位置一定要准确，爬架升降时,应随时检查导轨是否过度挤压横梁或脱离导轮约束。

13.12 升降到位后，脚手架必需及时固定，在没有完成固定工作并办交接手续前，脚手架操作人员不得下班或。

13.13 在拆装时要随时检查构件焊缝状况、穿墙螺栓是否有裂纹及变形。

13.14  滑轮、各导轮及所有螺纹均应定期润滑，确保使用时运动自如，装拆方便。

13.15 升降控制台应专人进行操作，禁止闲杂人员进入。

13.16  在使用过程中，脚手架上的施工荷载需符合设计规定，严禁超载，严禁放置影响局部杆件安全的集中荷载。建筑垃圾应及时清理。

13.17 爬架只能作为操作架，不能作为外模板的支模架。

13.18 不得随意减少、移动、拆除爬架的零部件。

14、桁架导轨式爬架计算

1．概述

桁架导轨式爬架从功能上可划分为三部分:架体结构,由竖向主框架、水平支撑桁架、脚手管、脚手板等组成；升降机构及安全装置，由横梁、拉杆、穿墙螺栓、提升钢丝绳、斜拉钢丝绳、吊点横梁、底座、制动轨、导轨等组成；升降动力设备，由电动葫芦、电缆线、电控柜等组成。

其中前两部分，即架体结构、升降机构及安全装置为本设计计算书的检算对象。

1.1计算遵守的规范、规程

①《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

②《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

③《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)

④《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-2001)

⑤《起重机设计规范》（GB3811-83）

⑥<<编制建筑施工脚手架安全技术标准统一规定>>

⑦《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）

1.2计算方法

按照《附着式升降脚手架设计和使用管理办法》规定,附着支承装置按“概率极限状态法”进行设计，承载能力极限状态材料强度取设计值，使用极限状态材料强度取标准值；吊具、索具按“容许应力法”进行设计。

1.3计算单元的选取

计算单元的选取原则是符合《附着式升降脚手架设计和使用管理规定》。

①桁架导轨式爬架设计支承跨度6.6m,选择计算单元的计算跨度为6.6m。

②桁架导轨式爬架设计架体全高与支承跨度乘积一般小于110m2。故选取计算单元的架体全高与支承跨度乘积110m2，此时风荷载最大。

综上所述, 本设计计算书选取一支承跨度6.6m的一榀脚手架作为计算单元。

2.荷载计算

2.1恒载(标准值): 

恒载即脚手架结构及其上附属物自重，包括立杆、大横杆、小横杆、剪刀撑、护栏、扣件、安全网、脚手板(挡脚板)、电闸箱、控制箱、主框架、底部支撑桁架、安装在脚手架上的爬升装置自重。

①脚手架结构自重:

立杆：2×3×（12.8 m-1.8m）×38.4N/m=2.53KN　

大横杆:2×8×6.6m×38.4N/m=4.05KN

扶手栏杆:7×6.6m×38.4N/m=1.77KN

小横杆:24×1.4m×38.4N/m=1.29KN

剪刀撑：2×12.82m×38.4N/m=0.99KN

扣件：每根立杆对接扣件2个，每根大横杆、扶手栏杆直角扣件5个、对接扣件1个，每根小横杆直角扣件2个；剪刀撑每根旋转扣件7个。

直角扣件：（23×5+24×2）×13.5N/个=2.20KN

旋转扣件：2×7×14.6N/个=0.204KN

对接扣件：（6×2+23×1）×18.5N/个=0.65KN

脚手架结构自重（以上合计）:G=13.68KN

②安全网自重:

 G=0.01KN/m×84.48 m=0.84KN

③脚手板(挡脚板)自重: 

  脚手板重量:0.35KN/m×(1.20m×6.6m)×3=8.32KN

  挡脚板重量:0.14KN/m×(0.20m×6.6m)×3=0.55KN

G =8.32KN+0.55KN=8.87KN

④电闸箱、电控箱系统自重:

G=3.84KN

⑤主框架自重：G=5.23KN

⑥底部支撑框架：G=3.06KN

⑦安装在脚手架上的爬升装置有底座和吊点横梁。

G=1248.0 N +152.6N =1.40KN

以上各项合计为恒载(标准值):

G= G+G+ G+G+G+ G+G =36.92KN

2.2活载(标准值):

①施工荷载

在使用工况下，结构施工时按两层（每层3 KN/m）计算，装修施工时按三层（每层2 KN/m）计算，且两种情况下，施工荷载总和均不得超过6 KN/m；在升降工况下，施工荷载按0.5 KN/m计算。

a.在使用工况下, 施工荷载按6KN/m计算:

Q =6KN/m×(6.6m×1.2m)=47.52KN

b.在升降工况下, 施工荷载按0.5KN/m计算: 

Q =0.5KN/m×(6.6m×1.2m)= 3.96KN

②风荷载计算

按<<编制建筑施工脚手架安全技术标准统一规定>>

ω=0.7μμω

式中:  

 μ—风荷载体型系数,脚手架外挂密目安全网。挡风系数φ=0.5, μ=1.3φ=0.65。

 μ—风压高度比系数。按地面粗糙度b类,200m高空考虑,μ=2.61。

 ω—基本风压,取ω=0.35kN/m。

风荷载标准值:

  ω=0.7μμω=0.7×0.65×2.61×0.35kN/m=0.42kN/m

3.升降承力结构构件计算

3.1受力分析

升降承力结构是由横梁和竖拉杆、斜拉杆通过铰联接，并由穿墙螺栓附着在建筑物上的一次超静定结构。其受力特点是：在升降工况下,架体荷载由提升钢丝绳以集中荷载的形式作用于底层横梁外端。附墙的三层横梁兼具导向功能，同时横梁、穿墙螺栓还受风荷载水平作用。

升降承力结构受恒载+施工荷载+风荷载共同作用。各荷载标准值取值如下：

恒载                G= 36.92KN

施工荷载            Q=3.96KN

风荷载            WK=0.42kN/m×84.5m2=35.48KN

3.2各荷载标准值作用下内力计算

计算简图如下：  

在计算简图中，横梁附墙用的穿墙螺栓简化为铰支座，此简化偏于安全；鉴于竖拉杆受力与层高无关，而横梁和斜拉杆受力与层高大小成反比，与横梁长度成正比，层高3.0m，横梁长度2.1m。

风荷载对墙面表现为压力时，对横梁形成压力，它与恒载+施工荷载对横梁产生的压力叠加，是横梁最不利受力状态。风荷载作用由三根横梁共同承担，为安全计，乘不均匀系数1.5，每根横梁因风荷载产生的压力为：

（压）

风荷载对墙面表现为吸力时，穿墙螺栓产生拉力峰值，是穿墙螺栓最不利受力状态。    风荷载作用由三对穿墙螺栓共同承担，为安全计，乘不均匀系数1.5，每对穿墙螺栓风荷载产生的拉力为：

（拉）

风荷载对竖拉杆和斜拉杆没有影响。    

    各荷载标准值作用下内力见下表（单位：kN）

1内力组合

从内力表中知：在恒载+施工荷载共同作用下，横梁CD、EF受压值同为最大，这里以横梁EF为计算对象。内力组合设计值算式为：

式中：γ0—结构重要性系数，γ0=0.9

γG    、γQ—恒载、活载分项系数，γG=1.2,γQ=1.4    

γd—动力系数, γd=1.05

C施、C风—施工荷载、风荷载的组合值系数，其值均为0.85。

Kj—荷载变化系数，Kj=2.0

NG、NQ施、NQ风—恒载标准值、施工荷载标准值、风荷载标准值对横梁EF产生的拉力。

NEF=0.9(1.2×1.05×2.0×13.85 kN+1.4×0.85×1.05×2.0×1.49 kN+1.4×0.85×17.74kN)=53.76 kN

②横梁稳定计算

横梁的最大计算长度: L=2.1m

   14号工钢:A=21.5cm   iy=17.3mm

                φ=0.488

③导向轴计算

    横梁腹板上焊两滚筒，用于安装导向轴（33、Q235）。导向轴上设42×4滚套，导轨在导向轴约束下垂直升降，防止架体向内、外倾覆。还承受风荷载作用并通过横梁将其传至建筑物上。

导向轴对称布置在横梁两侧，悬臂长度l=60mm。风荷载由两侧导向轴分担（计算风荷载已乘不均匀系数1.5,故偏于安全）。

剪力：

弯矩：M=Ql=8.87kN×60mm=532.2 kN mm

导向轴（33、Q235）截面特性如下：

A=854.87mm2                Wz=3526.3 mm3

因此： fv=125N/mm2

3.4拉杆计算

斜拉杆与竖拉杆相比,长细比及所受拉力均较大，将其作为计算对象。

①长细比验算

拉杆杆身为φ42×4无缝钢管，其回转半径I=13.51mm

拉杆允许计算长

设计中拉杆计算长度均小于此值。

②内力组合：

式中：γ0—结构重要性系数，γ0=0.9

γG    、γQ—恒载、活载分项系数，γG=1.2,γQ=1.4    

γd—动力系数, γd=1.05

C施—施工荷载的组合值系数，其值均为0.85。

Kj—荷载变化系数，Kj=2.0

NG、NQ施—恒载标准值、施工荷载标准值对拉杆产生的拉力。

N=0.9×2.0×1.05×（1.2×23.08kN+1.4×0.85×2.48kN）=57.92kN

③套管强度计算

φ42×4无缝钢管截面积A=477.28mm

④螺杆强度计算

螺杆净截面积 

⑤螺纹牙强度计算

外螺纹剪应力: 

式中：KZ—荷载不均匀系数， 

d1—外螺纹小径，d=24mm

b—螺纹牙根部宽度，b=0.65z=3.9mm

z—螺纹圈数，z=6

外螺纹弯曲应力:

式中：h—螺纹牙工作高度，h=3mm

⑥焊缝强度计算

＜1.22f =1.22×160N/mm=195N/mm

式中：hf—焊缝高度，hf=5mm

lf—焊缝长度，lf =3.14d=3.14×37mm=116.18mm

⑦连接销轴强度检算

横梁与拉杆是通过销轴连接的,销轴为Q235钢,规格Φ20。

=92.2N/mm＜f=125N/mm

3.5穿墙螺栓计算

桁架导轨式爬架高四层，有三层附墙，每层附墙有2根M30穿墙螺栓（Q235A，普通螺栓），计6根M30穿墙螺栓。M30穿墙螺栓参数及承载力设计值如下：

螺纹处有效面积：    A=560.6mm

受剪承载力设计值：N=nf=1××130N/mm

=91.85kN

受拉承载力设计值：N=Af=560.6mm×140N/mm=78.54kN

承压承载力设计值：N=d∑t f=30mm×12mm×305N/mm

=63.32kN

穿墙螺栓受力分为升降工况和使用工况两种情况。

①在升降工况下传力路线: 恒载和施工荷载升降承力结构钢丝绳挂点穿墙螺栓(附墙支座反力) 建筑结构;风荷载横梁穿墙螺栓建筑结构。恒载和施工荷载对穿墙螺栓产生拉力或剪力，风荷载对穿墙螺栓产生拉力。

在图一中，A点穿墙螺栓在恒载和施工荷载作用下，受剪拉复合作用,在诸穿墙螺栓中最为不利。

内力组合设计值算式为：

式中：γ0—结构重要性系数，γ0=0.9

γG    、γQ—恒载、活载分项系数，γG=1.2,γQ=1.4    

γd—动力系数, γd=1.05

C施、C风—施工荷载、风荷载的组合值系数，其值均为0.85。

Kj—荷载变化系数，Kj=2.0

NvG、NvQ施—恒载标准值、施工荷载标准值对穿墙螺栓产生的剪力。

NtG、NtQ施、NtQ风—恒载标准值、施工荷载标准值、风荷载标准值对穿墙螺栓产生的拉力。

剪力：Nv=0.9×2.0×1.05×(1.2×18.46kN+1.4×0.85×1.98 kN)=46.32 kN

拉力:Nt=0.9(1.2×1.05×2.0×13.85 kN+1.4×0.85×1.05×2.0×1.49 kN+1.4×0.85×17.74kN)=53.76 kN

Nv=46.32 kN＜N= 63.32kN

②在使用工况下,A、C点（图一）穿墙螺栓均要挂斜拉钢丝绳,使穿墙螺栓产生剪应力和拉应力。四根斜拉钢丝绳共同承担的恒载为36.92KN，施工荷载为47.52KN，为安全起见，乘以1.5的不均匀系数。

风荷载对穿墙螺栓产生拉力    :    

N t风=17.74KN

单根穿墙螺栓剪、拉力设计值分别为:

Nv=37.41kN＜N = 63.32kN

4．制动轨计算

防坠制动装置是为了防止在升降过程中，提升机具发生故障而引发脚手架坠落事故。即当提升机具发生故障失效时，升降过程中的恒载和施工荷载转而由制动轨来承担。各荷载标准值取值如下：

恒载                            G=36.92KN

施工荷载                        Q=3.96KN

4.1内力组合

按《附着式升降脚手架设计和使用管理规定》要求，内力组合设计值算式为：

式中：γ0—结构重要性系数，γ0=0.9

γG    、γQ—恒载、活载分项系数，γG=1.2,γQ=1.4    

Kz—冲击系数, Kz=1.5

Kj—荷载变化系数，Kj=2.0

NG、NQ施—恒载标准值、施工荷载标准值对制动轨产生的拉力。

N=0.9×1.5×2.0×（1.2×36.92kN+1.4×3.96kN）=134.58kN

4.2轨身强度计算

10号工钢:A=14.3cm

σ= ==94.2N/mm＜ f=215N/mm

4.3焊缝强度计算

吊点板之间焊缝相对较短,作为检算对象。

l =4×（120mm- 10mm）=440mm

σ= ==87.4N/mm

＜1.22 f=1.22×160N/mm=195N/mm

4.4吊点挂板截面强度计算

吊点挂板截面为120mm×12mm,上有一φ38销轴孔,板净截面积:

A =（120mm-38mm）×12mm=984mm

σ= ==136.8N/mm＜ f=215N/mm

4.5连接销轴强度计算

连接销轴受双剪,每个剪面承受剪力:

     A===1133.5mm

= ==59.4N/mm＜f=125N/mm

5.提升钢丝绳计算

提升钢丝绳的设计破断力:

F=KQ=6×40.88kN=245.3kN

式中: k—安全系数,k=6.0

Q—起重重量,Q=40.88kN(升降工况下荷载标准值)

选用6×37φ19.5，公称抗拉强度=1961N/mm2的钢丝绳,其破断力276.5kN＞ F g =245.3kN 。

6.斜拉钢丝绳计算

在使用工况下, 恒载和施工荷载由四根斜拉钢丝绳共同承担。

恒载标准值为36.92KN，施工荷载标准值为47.52KN，斜拉钢丝绳竖向分力：

外侧斜拉钢丝绳与水平面夹角较小,其所受拉力较大。

外侧斜拉钢丝绳水平投影:

            l =0.90m+0.40m=1.30m

外侧斜拉钢丝绳铅垂面投影为一个层高,取:h=3.1m。

外侧斜拉钢丝绳所承受拉力标准值 :

=

取安全系数K=6,则斜拉钢丝绳设计破断力:

        F=KT=6×22.8kN=136.9kN        

选用6×37φ15，公称抗拉强度≥1813N/mm2的钢丝绳,其破断力154.35kN＞ F g =136.9kN 。

7.附着支承处结构强度计算

爬架附着支承点设于剪力墙或梁上，需验算剪力墙或梁垂直于墙面的局部压力。

按配置间接钢筋考虑，剪力墙（梁）两侧分别与横梁座板和垫板接触，垫板面积相对较小，与其接触的混凝土局部承压相对不利。垫板尺寸如图：

混凝土局部承压面积：

Al=230mm×80mm=18400mm2

混凝土局部承压计算底面积：

Ab=390mm×240mm=93600mm2

安装穿墙螺栓预留241孔：

混凝土承压净面积：

Aln = Al –Ak=18400mm2 –2639.17mm2=15760.83 mm2

混凝土局部受压承载力（混凝土强度达C10）：

1.5βfc Al n=1.5×2.26×5×15760.83=267.15KN

穿墙螺栓拉力:    

Nt=13.85KN×2=27.70 KN < 1.5βfcAl n =267.15KN

8.葫芦吊点横梁计算

吊环强度计算

吊环采用Q235A，Φ25圆钢弯制，弯曲半径R=40mm

吊环允许荷载F0= 

Ks—截面形状系数，圆形截面Ks=1.7

бs—材料屈服强度，бs=235Mpa

W—截面抗弯模量W===1523mm3

r—计算半径，对固定吊环r= R（-R）/L

=40×(-40)/40=16.56mm

安全系数    

吊梁强度计算

吊梁为14号工字钢,吊环两肢间距为80mm,在升降工况下, 吊环单肢受力(设计值):

14号工钢:    =12.19cm

                    W =101.7cm

                    t=5.5mm

弯曲应力:

σ= = =56.2N/mm＜ f=215N/mm

剪应力:    

τ==

  =33.5N/mm＜ f=125N/mm

9.导轨强度计算

导轨对称布置在横梁的两侧,在升降工况下，导轨沿着位置固定的导向轮运动,导向轮成为导轨的支点, 因桁架导轨式爬架是中心提升，导轨仅受风荷载作用。六级以上大风不允许升降，所以在使用工况下导轨受力最为不利。

为简化计算且偏于安全,取导轨中的一跨为计算对象，并视为在跨中集中力作用下的简支梁, 风荷载作用由六个导向轮共同承担,为安全计,乘以1.2的不均匀系数。每个导向轮因风荷载所产生拉力为：

计算简图如下:         

导轨强度计算

M= ==3.20kNm

导轨为6.3号槽钢,W=16.10cm

σ= = =198.8N/mm＜ f=205N/mm

 经以上计算，桁架式导轨爬升架各项安全性能指标均合格。

附表一： 专用设备表（风景御园4#楼）

附表四：桁架导轨式爬架验收表

附表五：    桁架导轨式爬架升降前检查记录表

附表六： 桁架导轨式爬架升降后加固检查记录表

附表七：桁架导轨式爬架基本技术指标

桁架导轨式爬架在升降过程中一旦发生动力系统失效，防坠装置能有效制止脚手架坠落，确保安全。

具体地说：桁架导轨式爬架在升降过程中，正常状态下，提升钢丝绳克服底座中的弹簧作用力，通过杠杆使连板作用制动轴和制动轮向下、向外移动离开制动轨，使爬架能正常升降。

但是，桁架导轨式爬架在升降过程中，一旦发生葫芦链条或提升钢丝绳断裂开，杠杆在底座中的弹簧作用下使连板作用制动轴和制动轮向上、向内移动夹紧制动轨，使爬架能有效制止脚手架坠落，确保安全。