大厦防火型全防护智能爬架平台安全专项施工方案(DM300型)

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大厦防火型全防护智能爬架平台安全专项施工方案(DM300型)

σ=N/(φA)=(66496.1/6)(0.375×660.8)=44.72N/mm2≤[f]=205N/mm2

使用工况:组合风荷载作用(计算活荷载标准值按照0.5kN/m2,因为大风天不允许施工,按照升降工况活荷载标准值计算即可)

P活升=γq×L×H×2×350N/m2=1.4×6m×0.60m×2层×350N/m2=3718.0N

GB 17820-2018标准下载单立杆的轴心压力设计值N=γb{P静+P活升}/6=1.05{33089.6N+3718.0N}/6=6408.08N

Mw=1.4×Mwk=1.4×ωklah2/10=1.4×0.723×2×2.22/8=1.22KN·m

此弯矩由外侧单根竖龙骨承担则

σ=N/(φA)+Mw/W=6673N/(0.375×660.8)+1220000N·mm/8776mm3

=26.92+171.02=165.94N/mm2˂[f]=205N/mm2

使用工况按照步距4.0m,中间2.2米处有横撑计算,横距2m,竖龙骨稳定性可靠!

验算竖直杆件失稳,升降时提升力

P升=P静+γa×L×H×500=33089.6+1.2×6×0.60×500=35609.6N

分别由导轨和外排3根竖龙骨承担,

由于导轨是有2根8#槽钢背对背用圆钢焊接在一起,惯性半径稳定些远大于竖龙骨(80x40x3.0矩形管)的惯性半径,所以只需计算竖龙骨的稳定性即可。

步高4.0米,在2.2米处内外竖龙骨之间有横撑。

由于掉点偏心,在距离导轨500mm处内外竖龙骨单根承载力N=P升×3/5÷2=10682.7N

两端铰接μ=1,===135,查表得=0.375

σ=N/(φA)=10682.7N/(0.375×660.8)=43.11N/mm2≤[f]=205N/mm2

大风天不允许提升作业,所以不需要组合风荷载再计算竖直杆件的提升稳定性。

8.1.3全防护升降平台龙骨单元设计计验算:

1.全防护升降平台龙骨板的荷载计算:

竖龙骨间距不大于2米m,龙骨板宽度0.6m。

2m长龙骨板自重0.4kN,活荷载3kN/㎡。

水平龙骨由2根80×40×3.0矩形管抗弯,Wx=13.061cm3

活荷载标准值3kN/㎡

S=γGSGk+γQSQk=1.2×0.4kN+1.4×(3kN/㎡×2m×0.6m)

则在2m长度方向上线荷载qk=S/L=5.71kN/2m=2.76kN/m

按两端简支梁验算抗弯:

Mmax=qkl2/8=2.76kN/m×(2m)2/8=1.38kN·m

此弯矩由2根80×40×3.0矩形管承担

σ===71.8N/mm2˂215N/mm2

2、龙骨板矩形管挠度验算

qk=S/L=4kN/2m=2kN/m

===3.9mm˂2m/150=13.3mm。

8.1.4上、下承重梁承重螺栓设计计算:

承重梁与架体、导轨用4个M16螺栓连接。

每个承重梁通过4个M16螺栓与架体连接,螺栓抗剪截面积为201mm2,连接螺栓承载抗剪验算为

τ=P升/(4×201)=37149.6/(4×201)=43.84N/mm2<[τ]=125N/mm2

上承重梁强度挠度计算:

采用两个8#槽钢背对背组合,长度600mm,8#槽钢WX=16.1cm3IX=101cm4

提升荷载P升=37149.6N,两端固接,Mmax=PL/8=37149.6N×0.6m/8=2643.7N•M

σ=Mmax/(Wx×2)=2643.7N•M/(16.1cm3)=82.1×106N/mm2<[f]=215N/mm2

Fmax===1.9mm<600mm/150=4mm

8.1.5导轨及导轨与架体连接螺栓受力计算

导轨制作为成型框架,主要承受垂向荷载。具体受力见计算简图,按“容许应力设计法”进行计算:

f≤[f]、τ≤[fv]

导轨制作材料为双拼8#槽钢,主要参数为:截面积AS1=1024.8mm2,

导轨小横杆为φ25圆钢,截面积:AS3=490.6mm2。

许用应力[f]=215N/mm2,[fv]=125N/mm2

使用状态下:P1=P使/2=66496.1/2=33248.0N(导轨由两根槽钢组成)

σ1=P1/AS1=33248.0/1024.8=32.44N/mm2<[f]=215N/mm2

小横杆件为φ25圆钢,AS3=490.6mm2

使用状态下:计算剪切应力:σ2=P1/AS3×2面=33248.0/(490.6×2面)

=33.89N/mm2<[fv]=125N/mm2

升降坠落工况状态下:σ3=P坠/AS3=70499.2/(490.6×2面)

=71.85N/mm2<[fv]=125N/mm2

3)小横杆件焊缝抗剪计算

角焊缝抗拉、抗压、抗剪:τp’=118N/mm2

总焊缝长度:L=25×3.1415×2=157.1(mm)

焊缝有效高度:he=0.7hf=0.7×6=4.2(mm)

升降坠落状态下为最不利状态:

承受的荷载为:NV=P坠=70499.2N

fv=NV/helw=70499.2/heΣL=70499.2/(4.2×157.1)

=106.8(N/mm2)<[τp’]=118N/mm2

由计算知,单个结构即可满足要求,导轨主框架内侧这样的结构不少于2个,承载完全满足使用要求。

(2)导轨与架体连接螺栓抗剪验算:

每个导轨通过10个M16螺栓与架体连接,螺栓抗剪截面积为201mm2,连接螺栓承载抗剪验算为

τ=P使/(10×201)=66496.1/(10×201)=33.08N/mm2<[τ]=125N/mm2

8.1.6固定附墙支座反力计算

架体相对于支座的正常偏心距离为400+330=730mm。

FA+FB=F使=66496.1N

考虑两个固定附着支座不是均匀承载的情况,取FA=2FB

则FA=66496.1×2/3=44330.7N

8.1.7固定附着支座斜拉件焊缝计算:

架体载荷由2个附着支座承担,每个附着支座承担:

P=P使/2=γb×(P静+P活)=1.05×(33089.6+30240.0)=66496.1N/2=33248.1N

斜拉件拉力:P拉=P×1.414=47012.8N

角焊缝抗拉、抗压、抗剪:τp’=118N/mm2

2个斜拉角钢(L50*50)总焊缝长度:ΣL=50×4=800mm

焊缝有效高度:he=0.7hf=0.7×6=4.2(mm)

承受平行于焊缝长度方向的荷载为:NV=P升=36682.32N

fv=P拉/helw=47012.8/heΣL=47012.8/(4.2×800)

=13.99(N/mm2)<[τp’]=118N/mm2,满足使用要求。

8.1.8穿墙螺栓强度计验算

(1)连接固定附着支座螺栓强度验算:

“螺栓连接的强度设计值”螺栓的许用应力值为:

fbt=170N/mm2,fbv=140N/mm2

承受剪力为:NV=FA=44330.7(N)

承受拉力为:按荷载最不利情况,偏心G=0.73m考虑时计算:

架体上部最大悬臂高度:1.8米,风载面积为:A=6×1.8=10.8m2

风载为:F风=10.8×Wk=10.8×1235.5N/m2=13343.4N

组合风荷载的最大水平力为:F=Nt+F风=24901.1N

Nbv=nvπd2×fbv/4=π×322×140/4=112591.4(N)

Nbt=ntde2πfbt/4=29.442×π×170/4=28929.5(N)

其中:nv=1,nt=1

则:(Nv/NbV)2+(F/Nbt)2]1/2

=[(44330.7/112591.4)2+(24901.1/28929.5)2]1/2=0.75≤1。

(2)升降时螺栓的受拉和受剪强度计验算:

即:f=Nt/A≤[fbt],fv=NV/A≤[fbv]

考虑最不利情况,按荷载最不利情况,偏心G=0.73m考虑时计算:

承受拉力:Nt=GP坠/L=0.73×69413.2/4=12667.9N

承受剪力:Nv=44330.7N

则:f=Nt/As=12667.9/615=20.60(N/mm2)<[f]=170N/mm2,满足使用要求,达到抗倾覆能力。

fv=Nv/As=44330.7/615=72.08(N/mm2)<[fv]=140N/mm2,满足使用要求

(3)防坠落时卸荷支顶器根部螺杆的抗剪力计算

坠落时,P坠=γc×P升=2×37149.6=70499.2N

小于M20螺栓的双面许用安全抗剪力Nbv=nvπd2×fbv/4×2面=π×202×140/4×2面=87962.0N,满足使用要求。

8.1.9吊挂件螺栓强度验算:

Nbv=nvπd2×fbv/4=π×322×140/4=112591.0(N)

Nbt=ntde2πfbt/4=28.02×π×170/4=104674.8(N)

剪力:NV=P升=37149.6(N)

由于吊挂件呈45度角,其水平拉力F:F=P升=37149.6N

=[(37149.6/112591.0)2+(37149.6/104674.8)2]1/2=0.46≤1,

8.1.10吊挂件及吊索验算:

(1)上吊挂件销轴受剪设计计算:

吊挂件销轴采用Φ28的Q235A圆钢轴,[f]=215N/mm2,[fv]=125N/mm2

受剪截面积:As=615mm2

吊挂件提升时承重:P升=37149.6N

f=37149.6/(2×615)=28.66(N/mm2)<[f]=215N/mm2,满足使用要求

(2)上吊挂件焊缝强度计验算:

角焊缝抗拉、抗压、抗剪:τp’=118N/mm2

总焊缝长度:ΣL=200×4=800mm

焊缝有效高度:he=0.7hf=0.7×6=4.2mm

承受平行于焊缝长度方向的荷载为:NV=P升=36682.32N

fv=NV/helw=37149.6/heΣL=37149.6/(4.2×800)=10.49(N/mm2)<[τp’]=118N/mm2,满足使用要求。

8.1.11抗倾覆验算:

8.1.12提升钢丝绳安全系数验算

提升钢丝绳采用Φ20的6×19规格,其破断拉力为P破=220000N;

提升载荷P升=P静+L×H×500=27574.7+6×0.60×500=29374.7N

安全系数:P破/P升=220000N/29374.7N=7.48>6,满足安全要求。

8.2爬架平台的受力计算

项目爬架用搭设平台采用落地外满架,平台满架底部地面夯实并加设木跳板,每层与结构采用钢管拉结,拉结距离不超过6米,爬架组装并搭设2步后进行附着卸荷(见图)平台的强度要求为3KN/㎡

平台外侧搭设单排防护高度

1200~1500mm

本项目在第9层搭设安装平台,平台操作面位于本层顶板下返200mm。平台离墙距离不大于200mm,平台宽度1.2m.(详见:附表)。爬架操作平台双排脚手架承力验算

(1)该平台脚手架高度40.15米,采用扣件、钢管48*3.5搭设,立杆纵距1.5m,横距1.0m,步高1.8m,连墙为三步两跨,即Lv=40.15m,LH=2*1.8=3.6m,根据本工程地区,风荷载按W0=300N/m2计。地面粗糙系数按C类考虑。

脚手架钢管自重产生的立柱轴向力NG1K

步距1.5m,纵距1.8m,gK=0.1248kN/m,NG1K=0.1248kN/m×6.0m=0.7488kN

防护材料自重产生轴向力NGK2=5N/m2×1.5m×6.0m=0.045KN

施工载荷产生立柱轴向力:

爬架组装载荷传给平台架体的施工载荷为3.0kN/m2。

NQK=1.0m×1.8m×3.0kN/m2=5.4kN

按本地区情况,风荷载按w0=300N/m2计算,地面粗糙系数按C类考虑。步距1.5m,纵距1.8m,μZ=1.0,φ=0.089,μs=1.3φ=0.116。ωK=0.7×1.0×0.116×0.9kN/m2=0.073kN/m2。

迎风面宽为立杆间距1.5m,MK=0.85×1.4×0.073kN/m2×1.5m×1.71/6=0.049KN*m。

立杆计算长度公式:l0=kμh=1.155×1.70×1.5=2.95m

λ=l0/i=295/1.58=186.7,φ=0.146

N=1.2×NGK2+0.85×1.4NQK=1.2×0.045+0.85×1.4×4.5=5.4kN

N/ΦA+MK/W=5.4×103/0.146*489+0.049×106/5.08×103

=75.6+9.64=85.24N/mm2<205N/mm2

结论:立杆稳定性满足要求。

(4)立杆落地地基承载力计算

外脚手架立杆落在夯实土上,地基承载力达到150kPa,立杆与土层之间垫木为500mm×500mm×20mm,

立杆承载荷重N=5.4kN

立杆底面平均压力P=N/A=5400/0.5*0.5=21.6KN/m2<0.4×150kPa=60kN/m2

8.3转料平台的受力计算

本项目共设置2个转料平台,料台在使用状态下其必须与外架脱开,所有荷载必须直接传至建筑物上,严禁将荷载传给爬架。

(1)在主体施工阶段,为把下层拆除下来的周转材料(模板、木方、钢管、扣件等)吊运至作业面上,需设置转料平台(根据工程实际需要确定数量)。使用时间从爬架的搭设开始至主体结构封顶的施工全过程。

根据爬架使用特点和相关标准要求,按附图设计转料平台。其基本要求是在爬架处于静止状态时,能将周转材料在周转时的荷载直接传递到结构上,同时能将材料载荷直接传给结构而避免爬架承力。在爬架提升时能脱离主体结构随爬架一起提升,提升到位后主梁内端与结构搭接支顶,并通过钢丝绳下挂主梁外端而上端通过挂座和穿墙螺栓将载荷传至结构,这样可以一次搭设多次重复使用。爬架升到位后最顶几层时,转料平台采用塔吊将转料平台逐层往上吊运安装使用,具体安装使用方法如下。

料台的前腿采用搭接构造,架子提升时先放松卸荷钢丝绳,把料台放在底部搭设好的防护平台上,拆开料台腿的连接螺栓,收回伸进结构的部分,保证架子提升过程中料台不与结构相抵触。架子提升到位后,先安装好料台的两根腿,与结构顶牢,再安装卸荷钢丝绳,收紧花篮螺栓,使料台逐渐脱离底部的防护平台,全部安装完毕后经专职安全员检查验收后方可使用。

转料平台的卸荷钢丝绳分别连接在相邻的两层建筑结构上,能独立承受料台的全部荷载。

转料平台自重:14a槽钢14.535kg/m,共计11.4m,重165.7kg,10#槽钢10.007kg/m,共计7.6m,重76kg。

合计:P=165.7kg+76kg=241.7kg

活荷载Qk=20000N

设计计算S=1.2Gk+1.4Qk=30900N

次梁由4根10#槽钢组成

次梁自重线荷载q1=760N/1.9m=526N/m(宽度按1.9m方向)

活荷载线荷载q2=8000N/1.9m=4210N/m(宽度按1.9m方向)

活荷载合计q=1.2q1+1.4q2=6525.2N/m

以两端简支计算,最大弯矩Mmax=qL2/8=6525.2N/m×(1.9m)2/8=3100N•m

10#槽钢抗弯截面系数WX=39.7cm3有4根同时承载

б=Mmax/WX=3100N·m/(39.7cm3×4)=19.5N/mm2

所以次梁抗弯强度满足要求。

主梁由两根14a槽钢组成

荷载合计S=1.2Gk+1.4Qk=30900N

转料料台自重线荷载q1=2417N/1.65m=1465N/m(长度1.6.5m方向)

活荷载线荷载q2=8000N/1.65m=4848N/m(长度1.65m方向)

活荷载合计q=1.2q1+1.4q2=8545N/m

Mmax=qcb/LAB(d+cb/2LAB)

=8545N/m×1.65m×0.825m/3.2m(1.55m+1.65m×0.825m/(2×3.2m))

14a#槽钢抗弯截面系数WX=80.5cm3同时有两根槽钢抗弯

б=Mmax/WX=6407N·m/(80.5cm3×2)=39.8N/mm2

所以主梁抗弯强度满足要求。

悬挑钢梁上的靠内的那道钢丝绳作为卸料平台的安全储备,不参与受力计算。根据力的平衡

F×LOBsin52°=S×LOC

F=S×LOC/LOBsin52°

=30900N×1.5m/(3msin52°)

查表:2根6×37,Φ16的钢丝绳破断拉力为F=134×2=268kN

K=F/T=268kN/15659N=17≧[K]=10

吊挂件销轴采用Φ28的Q235A圆钢轴,[f]=215,[fv]=125

受剪截面积:As=615mm2

吊挂件承重:P=F=15659N

f=15659/(2×615)=12.73()<[f]=215,满足使用要求。

角焊缝抗拉、抗压、抗剪:τp’=118

总焊缝长度:ΣL=200×4=800mm

焊缝有效高度:he=0.7hf=0.7×6=4.2mm

承受平行于焊缝长度方向的荷载为:NV=F=15659N

fv=NV/helw=15659/heΣL=15659/(4.2×800)=4.66()<[τp’]=118,满足使用要求。

料台两侧主梁槽钢共用4根M20螺栓连接,验算其抗剪是否满足要求。

要分别计算连接螺栓承受的水平剪力和竖直剪力专项安全施工组织设计封面,然后计算其合力。

水平剪力FH=F·cos52°=15659N×0.163=2552N

竖直剪力FV=S×LCB/LOB=15659N×1.5/3=7829.5N

合力F合==8235N

共计由四根M20的螺栓承担。M20螺栓抗剪强度f=140N/mm2

NV=F合=8235N

б===10.9N/mm2˂140N/mm2(式中1.3为荷载不均匀系数)

轻质泡沫混凝土屋面保温施工方案所以连接螺栓抗剪满足要求。

爬架共设置2个监测点,在脚手架提升(或下降)过程中,脚手架监控操作人员,要巡视脚手架的提升(或下降)情况,发现异常情况,应及时吹口哨报警。

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