(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210562372.8 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 中国十七冶集团有限公司 地址 243000 安徽省马鞍山市雨 山东路88 号 (72)发明人 赵家贵　代波　刘祖国　刘飞　 (74)专利代理 机构 马鞍山市金桥专利代理有限 公司 341 11 专利代理师 许瑞祥 (51)Int.Cl. E04G 5/04(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高层建筑结构设计与爬架设计安装协 同优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种高层建筑结构设计与爬 架设计安装协同优化方法， 涉及建筑施工技术领 域。 该高层建筑结构设计与爬架设计安装协同优 化方法， 具体操作如下： 爬架、 建筑结构设计时考 虑局部楼层建筑外墙线条悬挑混凝土结构、 屋面 架构局部 悬挑混凝土结构及模板支撑架、 幕墙玻 璃等荷载。 该高层建筑结构设计与爬架设计安装 协同优化方法， 安全可靠， 将局部楼层建筑外墙 线条悬挑结构、 屋面架构局部悬挑混凝土结构 优 化设计为轻钢角钢骨架外包水泥纤维板技术经 济效果好， 安装时有效地加快了附墙支座安装效 率， 能充分应用爬架， 确保了施工 工期。 权利要求书6页 说明书13页 附图1页 CN 114809586 A 2022.07.29 CN 114809586 A 1.一种高层建筑结构设计与爬架设计安装协同优化方法， 其特 征在于： 具体操作如下： 进行荷载计算， 具体操作如下： 按架体最大跨度计算荷载， 架体高度13.5米， 跨度6.0 米， 允许最大跨度， 宽度0.6米， 取架体外轮廓宽度， 架体防护面积81M2， 活荷载的计算应根 据施工具体情况， 按 使用、 升降及坠 落三种工况来确定控制荷载 标准值； 计算风荷载ωk； ωk＝β z·μz·μs·ω0 β z‑风振系数， 一般取1； μz‑风压高度变化系数， 按国家标准 《建筑结构荷载规范》 GB5 0009的规定采用； μs‑风荷载体型系数； μs＝1.3φ， φ ‑挡风系数， 为脚手架挡风面积与迎风面积之比； 防 火安全立网的挡风系数φ＝0.6； μs＝0.78； ω0‑基本风压值， 按国家标准 《建筑结构荷载规范》 GB5 0009的规定采用； ωk＝1×2.1×0.78×0.3＝0.5k N/m2 因此风荷载 F＝0.5×13.5×5.0＝33750N； 计算， 荷载效应组合 值S； 依据规范取： 恒荷载分项系数γG＝1.2； 活荷载分项系数γQ＝1.4； 使用工况荷载不均 匀系数γ2＝1.3， 升降、 坠 落工况荷载不均匀系数γ2＝2。 使用工况： S＝1.3×(γGSGK+γQSQK)＝1.3 ×(1.2×24464+1.4×16200)＝67.6k N 升降工况： S＝2×(γGSGK+γQSQK)＝2 ×(1.2×24464+1.4×2700)＝66.3kN 坠落工况， 使用工况： S＝2×(γGSGK+γQSQK)＝2 ×(1.2×24464+1.4×16200)＝104kN 坠落工况， 升降工况： S＝2×(γGSGK+γQSQK)＝2 ×(1.2×24464+1.4×2700)＝66.3kN； 导轨采用钢管： 方管:40*40*3、 圆钢： 焊接制作成定型框架， 主要承受垂向荷载， 依据规范， 导轨的承受力应依据荷载效应组 合值最不利情况计算； 导轨最大弯矩为： Mmax＝FH/4,由于使用工况导轨 由3个附墙之座固定,因此F＝P/2＝ 67.6/3＝33.8KN,H为楼层高度； Mmax＝33.8×3/4＝25.35KN.m, σ ＝Mmax/Wz＝25.3 5×106/287430.17＝88.2N/mm2<[ δ ]＝215N/m m2。 满足使用要求。 防坠挡杆抗剪计算： 防坠挡杆为φ25m m圆钢， 焊接在两根 ∮48钢管之间， 主 要承受剪力。 使用工况防坠 落时为最不利情况， P＝104 kN， τ ＝P/A＝1040 00/2×490.6＝10 6N/mm2<[fv]＝120N/m m2。 满足使用要求。 防坠挡杆焊缝抗剪计算： 防坠挡杆采用直角圆周焊， 焊缝高度hf≥6mm， 由 《钢结构设计规范》 中 “直角角焊缝的 强度应按 下列公式计算： 在通过焊缝形心的拉力、 压力或剪力作用下， 当力垂 直于焊缝长度 方向时， σ f＝Nv/helw≤β fffw； 当力平行于焊缝长度方向时， τ f＝Nv/helw≤ffw， 另由 《钢结权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114809586 A 2构设计规范》 自动焊、 半自动焊和E43型焊条的手工焊， Q235钢的角焊缝的抗拉、 抗压和抗剪 强度： ffw＝160N/mm2。 总焊缝长度： L ＝2×3.14×25＝157m m 焊缝有效高度： he＝0.7hf＝0.7 ×8＝5.6mm 按最不利情况计算， 使用工况防坠落时为最不利情况， 由1个防坠器承担载荷,Nv＝P使 坠＝126.89KN。 τ f＝Nv/helw＝126.89 ×103/5.6×157＝144.3N/mm2<ffw＝160N/mm2 导轨与架体连接 螺栓抗剪验算： 每个导轨通过26个M16螺栓与架体连接， 螺栓抗剪截面积为157mm2， 坠落工况连接螺栓 抗剪验算 为： τ ＝S/26A＝126.89 ×103/26×157＝31.08N/m m2<[fv]＝125N/m m2 满足使用要求； 附墙支座主要在使用和升降防坠落工况下起保护作用， 在架体正常升降工况下主要起 导向的作用。 架体承受的荷载作用在附墙支座A ‑A处， 附墙支座不仅承受垂直向下的荷载， 还要承受附加弯 矩； 进行支座支撑腹板验算； 使用工况防坠 落时为最不利情况， 垂直向下的荷载G104 kN， 产生的附加弯 矩 M＝104000×179＝18616 000N.mm。 附墙支座腹板与上 连接板焊接为 一体， 则该组合体的极惯性矩 截面抗弯模量 Wz＝149973.8mm3。 抗弯强度σ ＝M /W＝18616000/149973.8＝124.1N/m m2<[fv]＝215N/m m2。 满足使用要求。 由计算结果知， 单个支座满足要求， 实际在使用工况下， 共有三道支座同时作用， 完全 满足使用要求。 附墙支座焊缝强度计验算 附墙支座采用直角焊， 焊缝高度hf≥6mm， 由 《钢结构设计规范 》 中“直角角焊缝的强度 应按下列公 式计算： 在通过焊缝形心的拉力、 压力或剪力作用下， 当力垂直于焊缝长度方向 时， σ f＝Nv/helw≤β fffw； 当力平行于焊缝长度方向时， τ f＝Nv/helw≤ffw， 另由 《钢结构设 计规范》 自动焊、 半自动焊和E43型焊条的手工焊， Q235钢的角焊缝的抗拉、 抗压和抗剪强 度： ffw＝160N/mm2。 总焊缝长度： L ＝2×395＝790m m 焊缝有效高度： he＝0.7hf＝0.7 ×6＝4.2mm 按最不利情况计算， 使用工况防坠 落时为最不利情况， Nv＝104 kN。 τ f＝Nv/helw＝104000/4.2×790＝31.3N/m m2<ffw＝160N/mm2 满足使用要求； 进行附墙吊挂座验算， 附墙吊挂座采用直角焊， 焊缝高度hf≥6mm， 由 《钢结构设计规 范》 中“直角角焊缝的强度应按 下列公式计算： 在通过焊缝形心的拉力、 压力或剪力作用下， 当力垂直于焊缝长度方向时， σ f＝Nv/helw≤β fffw； 当力平行于焊缝长度方向时， τf＝Nv/ helw≤ffw， 另由 《钢结构设计规范》 自动焊、 半自动焊和E43型焊条的手工焊， Q235钢的角焊 缝的抗拉、 抗压和抗剪强度： f fw＝160N/mm2。权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114809586 A 3