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

1

2.2附着升降脚手架上运行流程图

脚手架上运行工艺流程图1、拆除底部附着支撑及拉杆2、转运并安装附着支撑及拉杆8、外架上运行9、外架上运行到位调平外架3、安装葫芦10、取下葫芦起重吊钩4、安装防坠钢丝绳11、拆除电线5、拆除塔吊处活动架和断开分片处的连接12、恢复离墙间隙的封闭材料、二次封闭和卸料平台与建筑物的连接13、恢复塔吊处活动架和分片处的连接14、上运行完毕6、拆除离墙间隙的封闭材料、二次封闭和卸料平台与建筑物的连接7、外架上运行前的检查确认

2.3 附着升降脚手架下运行流程图

脚手架下运行工艺流程图1、拆除顶部附着支撑及拉杆2、转运并安装附着支撑及拉杆8、外架下运行9、外架下运行到位调平外架3、安装葫芦10、取下葫芦起重吊钩4、安装防坠钢丝绳11、拆除电线5、拆除塔吊处活动架和断开分片处的连接12、恢复离墙间隙的封闭材料、二次封闭和卸料平台与建筑物的连接13、恢复塔吊处活动架和分片处的连接6、拆除离墙间隙的封闭材料、二次封闭和卸料平台与建筑物的连接7、外架下运行前的检查确认14、下降完毕

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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

3

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=0.0935 KN/m2

护栏立杆小横杆剪刀撑大横杆主框架底部桁架1.5×5=7.5m 爬架架体计算示意图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

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F=7.9KNF=7.9KNF=7.9KN-19.885KNF=7.9KN-19.885KNF=7.9KN-13.257KNF=7.9KN-13.257KN-13.257KN7.9KN12KN7.9KN15.8KN625KN20.012KN23.7KN1010013.257KN19.885KN=23.7KN.30013.257KN底部桁架受力分析及内力图

（1）拉杆N1-3,N9-10

λ=l0/i=234/1.58=148<300

σ=N/A=20625/489=42N/mm2

λ=l0/i=150/1.58=95<150,ф=0.626

σ=N/фA=19885/(0.626×489)=65 N/mm2

λ=l0/i=180/1.58=114, ф=0.489

σ=N/фA=15800/(0.489×489)=66 N/mm2

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

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23.7KN=23.7KN.3.620KN25

Mmax=8.748KN.m，Nmax=84.18KN

N=84.18KNN=41.65KN=2.78KNm/NK684=2.78KN.0=M=8.748KN.mwqT=41.65KN使用状态受力简图使用状态弯矩图提升状态受力简图主框架受力分析及内力图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

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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

肢1(2[6.3)肢2(?48X3.5)a1=200a2=700N1=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] 主框架水平截面图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

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

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

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σ=N/A，=67400/(2×1024.8)=33N/mm2

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)=15 N/mm2N=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

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），

0

顶撑与主框架承重杆最大角度72

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

8

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。 6.3 静态荷载（G静）

钢管重：540.8×38.4 = 20766.7N 扣件重：450×15 = 6750N

竹笆重：（0.9×7.2×8 + 0.5×7.2×3）×7.5×10 = 4698N 承重主架重：3000N/台

安全网重：16×8.1×0.5×10 = 648N 恒载合计：35860N

加静载荷计算系数1.2，计算值为43032N。 6.4施工活荷载

按三个工作层计算，根据规定取2000N/m2 G活 = 2000×（0.8×7.2×3）= 34560N 加施工载荷计算系数1.4，计算值为48384N。 6.5升降作业时无施工荷载。 6.6静止时有施工荷载

由承重底座与承重桁架共同受力

9

G总 = G静 + G活 = 91416 N

6.7因每台机位有4根拉杆及穿墙螺栓受力，所以架体在预埋点的自重计算值

G= G总/4=91416÷4=22.85 kN

6.8挑梁计算倾覆点至墙外边缘的距离xo计算公式：

当l1≥2.2hb时（弹性挑梁），计算倾覆点至墙外边缘的距离为

xo＝0.3hb

并且xo≤0.13l1。

当l1＜2.2hb时（刚性挑梁），计算倾覆点至墙外边缘的距离为

xo＝0.13l1

式中，l1——挑梁埋人墙体的长度；

xo——计算倾覆点至墙外边缘的距离；

hb——混凝土挑梁的截面高度。 ·挑梁抗倾覆荷载

取起有利作用永久荷载分项系数0.8，挑梁抗倾覆力矩设计值： Mr＝0.8Gr(l2－xo) 式中， Gr——挑梁的抗倾覆荷载

l2——Gr作用点至墙外边缘的距离 抗倾覆验算：

（1）计算倾覆点：

挑梁埋入墙体长度l1＝2000mm>2.2hb＝2.2×370＝8140mm， 则：倾覆点距墙边距离xo＝0.3hb＝0.3×400＝110 mm （2）计算倾覆力矩：

倾覆力矩由阳台上荷载F1k、g1k、p1k、挑梁自重产生.和架体在预埋点的自重。 Mov＝1.35×[（4＋22.85）×(1.80＋0.11)＋(10＋2.1)×(1.8＋0.11)2/2 ]＋1.0

×6×(1.80＋0.1)2/2 ＝1.35×75.73＋1.0×10.83 ＝113.07 kN·m

（3）计算抗倾覆力矩 Mr＝0.8Gr(l2－xo)

＝0.8×[（12＋2.1)×(2.0―0.110)2/2

＋5.24×2×3×(1―0.110）＋5.24×2×(3―2) ×(1＋2―0.110)＋5.24×22/2×(2/3＋2―0.110) ＋22.8·sin45°×（2.0-0.110）] ＝140.72 kN·m （4）抗倾覆验算

由(2)、(3)计算结果可知 Mr > Mov ，阳台梁抗倾覆安全

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阳台梁抗弯验算

取最大阳台做验算对象，尺寸为 5.1m×1.8m，设计承载力为2.5 kN /m2， 静载系数为 1.4，一个阳台按两个机位计算，升降时由两层阳台同时受力（四条螺栓），使用状态由四层阳台同时受力，所以只需验算升降状态时受弯情况： 1．升降式的受弯情况

W1=（35.86×1.2/4）×1.8 =19.36kN·m 2. 设计允许的受弯情况

W =（5.4×1.8）×2.5×1.4×1.8/2 = 28.917 kN·m 比较得知W>W1，阳台梁受力安全。

参考文献

[1] 《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》 建建〔2000〕230号 [2] 《建筑结构荷载规范》 （GB5009-2001）

[3] 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 （GB50018-2002） [4] 《钢结构设计规范》 （GB50017-2003） [5] 《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）

[6]《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》建建〔2000〕230号[7] 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001） [8] 《建筑施工高处作业安全技术规程》（JGJ80-91） [9] 《建筑安装工人安全技术操作规程》

[10]《建筑现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）

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阳台梁抗弯验算

取最大阳台做验算对象，尺寸为 5.1m×1.8m，设计承载力为2.5 kN /m2， 静载系数为 1.4，一个阳台按两个机位计算，升降时由两层阳台同时受力（四条螺栓），使用状态由四层阳台同时受力，所以只需验算升降状态时受弯情况： 1．升降式的受弯情况

W1=（35.86×1.2/4）×1.8 =19.36kN·m 2. 设计允许的受弯情况

W =（5.4×1.8）×2.5×1.4×1.8/2 = 28.917 kN·m 比较得知W>W1，阳台梁受力安全。

参考文献

[1] 《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》 建建〔2000〕230号 [2] 《建筑结构荷载规范》 （GB5009-2001）

[3] 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 （GB50018-2002） [4] 《钢结构设计规范》 （GB50017-2003） [5] 《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）

[6]《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》建建〔2000〕230号[7] 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001） [8] 《建筑施工高处作业安全技术规程》（JGJ80-91） [9] 《建筑安装工人安全技术操作规程》

[10]《建筑现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tydx.html