整体提升架施工方案(外脚手架)

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整体提升架施工方案(外脚手架)

长细比,验算长细比时,应取k=1。计算立杆稳定系数时,应取k=1.155。

计算密目式安全网全封闭脚手架挡风系数

密目式安全网全封闭脚手架应考虑风荷载对脚手架的作用。

本外架为密目安全网全封闭架,安全网的网目密度为2300目/100cm2,每目孔隙面积约为A0=1.3mm2。

合肥市装配式建筑应用技术系列手册 10(装配工培训篇)式中1.2——节点面积增大系数;

An1——安全网挡风面积;

Aw——安全网迎风面积。

式中1.2——节点面积增大系数;

An2——一步一跨内钢管的总挡风面积=(la+h+0.325lah)d;

0.325——脚手架立面每平方内剪刀撑的平均长度;

密目式安全网全封闭脚手架挡风系数:

计算风荷载设计值对立杆段产生的弯矩

立杆稳定验算部位取脚手架立杆底部。

查《建筑结构荷载规范》,武汉市50年基本风压:0.35kN/㎡。

市区内地面粗糙度为C类,立杆底部风压高度(150m)变化系数:。

立杆底部作用于脚手架上的水平风荷载标准值:

风荷载设计值对立杆段产生的弯矩:

计算组合风荷载时立杆段的轴向力设计值

脚手架结构自重标准值产生的轴向力:

施工均布活荷载标准值按装修阶段三层操作层考虑:。

竹串片脚手板自重标准值按满铺三层考虑:。

操作层竹串脚手板挡板自重标准值:。

密目安全网自重标准值:。

竹胶板自重标准值:。

NQK=2ASL3=21.051.53=9.45KN

其中:2表示架体两层同时作业

架体脚手板作业面积AS=0.7×1.5=1.05m

施工载荷标准:3KN/m2

组合风荷载时立杆段的轴向力设计值:

计算不组合风荷载时立杆段的轴向力设计值

8.高空抗上翻风荷载计算

8.1由上计算150m高空的风荷载标准植为0.64KN/㎡,而架体底部按架体自重存受垂直向下的单位面积的重力。

G/AS=7*1.05*3.5÷7.35=3.5KN/㎡>>0.64KN/㎡。(按只有竹跳计算)

其中,G=25.725KN为7.0m跨竹跳自重,见架体自重表。

架体底部面积AS=L×B=7×1.05=7.35㎡

架体底部封闭平均宽B=1.05m

所以架体自重远能够抵御由风荷载产生的上翻矩。

8.2具体加固措施:底部竹跳、竹胶板、安全网全部用14#铁丝捆绑在底部架体钢管上,底部架体同整个架体结构可靠地用扣件和螺栓连接。所以架体及底部封闭构成一个完整的刚性整体。能有效抵抗风荷载产生的上翻矩。

10.3建筑物受力梁验算(公式及数据来源于《混凝土结构设计规范》)

建筑结构选受力状况最不利的机位、最不利的状况下验算。2#楼工程机位DD27处及与其位置相似处的边梁受力最恶劣,该边梁上一共布置了1个机位,边梁截面b×h=200×500。每个机位外力按7米跨架体自重加施工荷载计算。为了确保安全,计算中取只有单层附着支撑受力。

式中M——弯矩设计值;

——系数,混凝土强度小于C50时,=1;

——混凝土轴心抗压强度设计值;

——钢筋抗拉强度设计值;

——受拉区纵向普通钢筋的界面面积;

1.施工活荷载(主体2层同时作业,每层荷载3000N/m2;外墙装饰施工3层同时作业,每层荷载2000N/m2),动载系数为1.4,静载系数1.2;每个机位施工面积4.9m2;每个点外架自重27712N(钢结构、钢管、扣件、竹胶板、竹跳板、封闭材料等)。混凝土梁自重:0.2×0.5×5.6×25000=14000N(按25000N/m3)。计算点位置图如下:

注:自重取值均参照《建筑结构荷栽规范》附录A常用材料和构件的自重

DD26、DD27、DD28三个机位在同一条线上,间距为5.1m和5.4m。所以DD27存载距离为L=(5.1+5.4)/2=5.2m。(按7.0m计算)DD27在连梁处的集中作用力F=27.712KN,均载q=14000/6500=2.15N/mm。支座距离如上图为1.2m和4.4m。受力分析和集中受力产生弯矩和均载弯矩叠加图如下:

2.根据梁平面整体配筋图,该边梁配筋为不少于2Φ25受拉。计算该边梁在混凝土强度达到C20时的荷载设计值。C20混凝土强度可根据同等养护条件试块测试报告获得,如果达不到强度要求,要求施工现场根据具体情况,采取加筋或其他试剂等措施确保达到强度要求.

相对受压区高度:,满足要求。

所以边梁强度满足要求。

1.辅助架主要受力构件为斜撑钢管,而由于斜撑钢管有一个向外的拉力,该力由地锚环和连墙杆同时承受,地锚环在水平方向局部受剪,现对主要构件做受力及稳定校核,计算简图如下:

2.辅助架所承受外架最大在自重(N)

9米高、2米长的防护架结构自重产生轴心压力标准值NGK(Φ48×3.5钢管自重gK1=38.4N/m,扣件自重gK2=13.5N/m,共10个扣件):

NGK=2×H·gK1+17×l·gK1+29×gK2

=2×9×38.4+17×2×38.4+29×13.5=2388.3N

立面密目安全网自重2.7N/m2,底部竹跳板自重350N/m2

NQSK=9×2×2.7+2×1.1×350=818.6N

2m长支撑框架自重600N,2节主框架自重1800N

NGJG=600+1800=2400N

则架体自重N=2388.3+818.6+1800=5006.9N

RA=RB=N/2=2503.45

则外排撑杆所承受压力N外=2503.45/sin55°=3056.15N

内排撑杆所承受压力N内=2503.45/sin70°=2664.12N

由于外排立杆L=3.6m比内排立杆L=3.2m长,而其所承受压力也比内排立杆大,所以以外排斜撑杆为校核对象。

上式中fc为钢材抗压强度设计值,fc=180N/mm2,Φ为稳定系数。

钢管长度L0=μL=1.27L=4.572m

计算长度系数μ=1.27,钢管横截面积A=489mm2,回转半径i=1.58cm,则长细比为

所以斜撑杆稳定性满足要求。

4.地锚环局部抗剪验算

F=3056.15×cos55°+2664.12×cos70°=2664.12N

取Φ8钢筋为验算对象,

τ=F/0.785nd2=2664.12/0.785×1×64

=53.02MPa<τp=σs/2.5=96MPa

辅助架斜撑杆撑在下一层楼板面上,取1.5m宽板面验算,验算公式:

铧建牌附着式升降脚手架有限元计算

10.5.1计算工况及载荷

计算工况分使用工况、升降工况、坠落工况。

10.5.2钢管架体计算

10.5.2.1施工工况

10.5.2.1.1载荷计算

施工活载荷:每一施工层按,施工载荷计算宽度按向内悬挑0.3m计算,即计算宽度为1m,作这样假设的目的是因在实际施工中,应将施工大量的货物堆放到悬挑0.3m以内及内外排之间的地方,即向内悬挑0.3m以外的地区,该地区可以站人,但不允许堆放大量的货物,见图2。共计算三层施工层,每层的施工载荷为

施工层竹跳板自重载荷按,其计算宽度按向内悬挑0.85m计算,即计算宽度为1.55m。

封蔽层竹胶板计算宽度与竹跳板相同,其自重为

为方便扣件自重加载,将施工层上方的扣件总重加到该层上来,第一层施工层(从上到下计)有85个扣件,扣件总重

10.5.2.1.2第一施工层节点载荷分配(施工载荷+竹跳板自重+扣件自重)

施工载荷27400N,按其作用中心往外排节点和内排节点分配,见上图2,由内排13个节点和外排13个节点承担,假设竹跳板自重+扣件自重6370+1147=7517N,由该层的外排节点和悬挑节点,共32个节点平均承担,由此计算得,外排节点载荷

10.5.2.1.3第二施工层节点载荷分配(施工载荷+竹跳板自重+扣件自重)

施工载荷27400N按作用中心往外排节点和内排节点分配,见上图2,由内排13个节点和外排13个节点承担,假设竹跳板自重+扣件自重6370+1525=7895N,由该层的外排节点和悬挑节点,共32个节点平均承担,由此计算得外排节点载荷

10.5.2.1.4第三施工层节点载荷分配(施工载荷+竹跳板自重+扣件自重)

施工载荷27400N按作用中心往外排节点和内排节点分配,见上图2,由内排13个节点和外排13个节点承担,假设竹跳板自重+扣件自重6370+2106=8476N,由该层的外排节点和悬挑节点,共32个节点平均承担,由此计算得外排节点载荷

10.5.2.1.5封蔽层载荷(竹跳板自重+竹胶板自重+扣件自重)

6370+2378+1350=10098N,由内排13个节点和外排13个节点和悬挑19个节点承担,假设悬挑节点承担的载荷为内外排节点承担载荷的一半,内外排节点载荷为

10.5.2.1.6风载荷计算

风载荷按,其作用值为

该载荷作用在外排节点上,外排正面有153节点,其中有26个节点为边缘单杆悬挑,假设单杆悬挑节点载荷减半,其节点风载荷为

单杆悬挑节点风载荷为。

10.5.2.1.7载荷加载图

见下图3加载示意图,同一颜色的载荷箭头表示相同的载荷数值,第一施工层加了三个连墙杆约束以稳定风载荷,两个在机位上,一个在机位中间,约束形式为前后不可移动。顶部两部架机位处加斜杆,悬挑端加斜杆,钢管架体与支撑框架内外排连接处采用前后,上下不可移动约束,与主框架连接处亦采用前后,上下不可移动约束。

10.5.2.1.8应力图及约束反力图

钢管架体的约束反力图作为支撑框架和主框架计算输入力,见下图序列,图5与支撑框架外排Z向反力,图6与支撑框架内排Z向反力,图7与支撑框架外排Y向反力,图8与支撑框架内排Y向反力,图9与主框架外排Z向反力,图10与主框架内排Z向反力,图11与主框架外排Y向反力,图12与主框架内排Y向反力。

图5与支撑框架外排Z向反力

图6与支撑框架内排Z向反力

图7与支撑框架外排Y向反力

图8与支撑框架内排Y向反力

图9与主框架外排Z向反力

图10与主框架内排Z向反力

图11与主框架外排Y向反力

图12与主框架内排Y向反力

10.5.2.2升降工况

10.5.2.2.1载荷计算

施工活载荷:每一施工层按,施工活载荷计算宽度按向内悬挑0.3m计算,即计算宽度为1m,共计算三层施工层,每层的施工载荷为

施工层竹跳板自重载荷按,其计算宽度按向内悬挑0.85m计算,即计算宽度为1.55m。

封蔽层竹胶板计算宽度与竹跳板相同,其自重为

扣件自重与施工工况相同

10.5.2.2.2第一施工层节点载荷分配(施工活载荷+竹跳板自重+扣件自重)

总载荷为6850N+6370+1147=14367N,假设该载荷由内排13个节点和外排13个节点承担,19悬挑节点承担半载荷,由此计算得,内外排节点载荷

110.5.2.2.3第二施工层节点载荷分配(施工活载荷+竹跳板自重+扣件自重)

总载荷为6850N+6370+1525=14745N,假设该载荷由内排13个节点和外排13个节点承担,19悬挑节点承担半载荷,由此计算得,内外排节点载荷

10.5.2.2.4第三施工层节点载荷分配(施工活载荷+竹跳板自重+扣件自重)

总载荷为6850N+6370+2106=15326N,假设该载荷由内排13个节点和外排13个节点承担,19悬挑节点承担半载荷,由此计算得,内外排节点载荷

封蔽层载荷与施工工况相同,升降工况取消风载荷。

10.5.2.2.5载荷加载图

见下图13升降工况加载示意图,同一颜色的载荷箭头表示相同的载荷数值,同施工工况不同的是,不考虑风载荷,升降工况下取消了连墙杆约束。钢管架体与支撑框架连接处,与主框架连接处取消了前后约束,其余约束同施工工况相同。

图13升降工况加载示意图

10.5.2.2.6应力图及约束反力图

经有限元横梁计算有如下结果,应力图见图14钢管架体升降工况应力图,该显示的应力为最大几何合成应力,尖峰拉应力和尖峰压应力均在节点处,分别为75Mpa和72Mpa,其余大部分应力区域见图中颜色表示,应力很低,材料屈服应力235Mpa,此工况钢管架体不是最大受力工况。

图14钢管架体升降工况应力图

10.5.3支撑框架计算

10.5.3.1施工工况

由施工工况下钢管架体的立杆传到支撑框架的力作为外力输入,见图5与支撑框架外排Z向反力,图6与支撑框架内排Z向反力,图7与支撑框架外排Y向反力,图8与支撑框架内排Y向反力。另外支撑框架的自重力由程序内部分配计算,共29个输入力。支撑框架与主框架的连接处采用前后,上下不可移动约束,计算出约束反力作为主框架计算的输入力。应力计算结果见下面图19支撑框架施工工况应力图。

图19支撑框架施工工况应力图

支撑框架的尖峰拉应力115Mpa,尖峰压应力142Mpa,位于内排与主框架连接附近,其余大部分应力区域见图中颜色表示,材料屈服应力235Mpa,此工况是支撑框架的最大受力工况,应力是安全的。

10.5.3.2升降工况

图22支撑框架升降工况应力图

此工况下支撑框架的尖峰拉应力90Mpa,尖峰压应力105Mpa,位于内排与主框架连接附近,可见此工况下结构应力比施工工况小,所以应力是安全的。

10.5.4主框架计算

10.5.4.1施工工况

因所选支撑框架和钢管架体计算单元约有不对称,右面受力约大一点,取右面的主框架作为计算对象,见图1单元升降脚手架图,对于文中支撑框架的图片是靠左面

施工工况下由钢管架体的内外横杆传力到到主框架的力作为外力输入,见图9与主框架外排Z向反力,图10与主框架内排Z向反力,图11与主框架外排Y向反力,图12与主框架内排Y向反力。

图24主框架施工工况载荷图图25主框架施工工况应力图

10.5.4.2升降工况

主框架的升降工况同施工工况除载荷不同外,与附着支撑的约束不同,此工况下,附着支撑对主框架只有Z方向不可移动的约束,并且位置向上移了一层楼,没有X方向的约束,与提升葫芦有上下不可移动的约束。

图28主框架升降工况载荷图图29主框架升降工况应力图

10.5.4.3坠落工况

若提升链条突然断裂,相邻的两个机位承担该机位的自重载荷,该自重载荷就是葫芦提升力,44680N,相邻两机位各承担一半,即22340N,葫芦总载荷44680+22340=67020N,此工况下,主框架提升横梁受力最大,比正常提升力增加了67020/44680=1.5倍,根据线性原则,升降工况下的尖峰应力为拉应力157.8Mpa,则坠落工况的尖峰拉应力为157.8×1.5=236.7Mpa。此工况的尖峰应力很大,因计算模型中不能加此处的局部连接板,所以应力偏大,从使用的实际情况看,此处应力小于计算应力,另外,对该工况的假设载荷偏大,因为相邻较远的其他点位也部分地承担该机位的自重载荷,发生提升链条断裂是,瞬间防坠杆即起作用,此工况的作用时间较短。综合考虑此处是安全的。

10.5.5附着支撑计算

10.5.5.1施工工况

每个导向爪圆柱所受压力6528/4=1632N。单根穿墙拉杆对附着支撑的预压力按5000N施加,附着支撑自重在算例中比例太小津生14J01 中新天津生态城太阳能热水系统建筑一体化安装图集,此算例不考虑自重的影响。

本算例附着支撑长1m,拉杆与附着支撑夹角73°,采用装配体实体网格计算,用陶瓷实体模拟水泥墙,为配合计算成功,拉杆与吊环采用圆柱铰销连接方式(可自由转动)。

10.5.5.2升降工况

10.5.5.3坠落工况

尖峰应力在吊环与梁的焊缝处为233.7Mpa,为应力集中表现,该处焊缝应加强,拉杆应力约80Mpa,穿墙螺杆应力在50Mpa以内,此工况应力最大,但是,发生提升链条断裂是,瞬间防坠杆即起作用,此工况的作用时间极短。实际上对该工况的假设载荷偏大,因为相邻较远的其他点位也部分地承担该机位的自重载荷。

此工况的约束边界条件与附着支撑的升降工况相同某二级公路施工组织设计 2.doc,只是主载荷增加1.5倍,升降工况的尖峰应力155.5Mpa,同此工况相比尖峰应力也差1.5倍,即233.7/155.5=1.5,可见线性原则是成立的。

在此工况下时,当防坠顶杆起作用时,44680N的提升力作用在一个附着支撑的防坠顶杆上,比附着支撑施工工况的作用载荷34610N大1.29倍,参照10.5.5.1节施工工况,此时的尖峰应力为157.5×1.29=203Mpa,应力位置见10.5.5.1节施工工况,小于屈服应力235Mpa,是安全的。

十一参建各方的管理职责

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