附着式升降脚手架的受力分析与有限元分析
附着式升降脚手架防坠器设计
附着式升降脚手架在高层建筑的应用
二、存在问题
• 针对脚手架在提升或下降过程中， 如果电动葫芦链条发生断裂，则脚手 架会跌落下来，可能造成人员、货物 的伤亡。因此需要设计一种防坠器， 来提高附着式升降脚手架的使用安全 性能。
脚手架坠落造成的安全事故
三、系统设计法设计防坠器
• 1、功能分析 功能是对技术系统中输入和输出 的转换所作的抽象化描述，可以表述为： 功能=条件×属性。 根据所设计的防坠器达到的工 作要求，首先要检测到绳索断裂，并把该 信息传递给制动装置，制动装置工作，确 保脚手架不发生坠落。
1—导轨；2—脚手架；3—弹簧；4—夹钳；5—定滑轮
导轨模型 定夹钳
动夹钳Βιβλιοθήκη 工作过程四、关键零件的优化设计
• 我设计的防坠器弹簧材料为优质碳素钢，使用 寿命N≥ 10 6 次,许用应力[Ʈ]=405MPa，弹簧 丝直径2.5㎜≦9㎜，弹簧外径30㎜≦60㎜，工 作圈数3≦n≦6，弹簧指数C≥6，工作载荷 F=600N。在满足弹簧的刚度条件，强度条件， 旋转比条件和结构尺寸边界条件等约束条件下， 确定弹簧的弹簧丝直径d，中经D1和工作圈数 n等三个设计参数，使它重量最轻。
• 基于matlab的求解
五、关键零件的有限元分析
• 当夹钳夹入导轨槽中时，会受到 一个冲击力，如果冲击力过大，有可 能冲断夹钳，所以要对夹钳进行有限 元分析。 下面动夹钳为例进行说明（忽略掉 定滑轮的影响）
5.1 建立有限元模型
通过选定单元模型， 定义材料，定义载 荷，设定边界约束 后件等步骤后，就 可以调用相应的有 限元分析程序进行 计算。
• 如右图所示，动夹钳 前端受力过大，尤其 是两边受压力很明显， 需要进行优化。
优化后的有限元模型
附着式升降脚手架最全解读及分析
附着式升降脚手架最全解读及分析1：附着式升降脚手架最全解读及分析一：引言附着式升降脚手架是一种常用的建筑施工设备，广泛应用于高层建筑的搭建和维修。
本文将对附着式升降脚手架进行全面解读和分析。
二：附着式升降脚手架的定义附着式升降脚手架是一种依靠建筑物表面进行固定的升降设备。
它通过悬挂在建筑物外墙上，提供便利和安全的工作平台，使施工人员能够高效、安全地进行工作。
三：附着式升降脚手架的组成部分1. 钢丝绳和驱动装置：用于支持和推动脚手架的上升和下降。
2. 钢丝绳锚固装置：确保钢丝绳与建筑物之间的连接牢固可靠。
3. 工作平台：提供施工人员工作的平台，通常由金属材料制成。
4. 安全装置：如安全带、保护栏等，用于保护施工人员的安全。
5. 控制系统：用于控制附着式升降脚手架的上升、下降和停止动作。
四：附着式升降脚手架的工作原理1. 升降机构：驱动钢丝绳通过卷筒和驱动装置使脚手架上升或下降。
2. 钢丝绳锚固：通过卷筒和锚固装置固定钢丝绳，确保脚手架的稳定性和安全性。
3. 工作平台：提供施工人员进行作业的平台，根据需要调整高度和位置。
4. 安全装置：保证施工人员的安全，如安全带、防护栏等。
五：附着式升降脚手架的优势1. 高效：附着式升降脚手架可以提高施工效率，节省人力资源。
2. 安全：具有完善的安全装置，确保施工人员的安全。
3. 灵活：可以根据建筑物的形状和需求进行灵活调整和使用。
4. 经济：相对于传统的脚手架，附着式升降脚手架在成本方面更具优势。
六：附着式升降脚手架的范围和应用附着式升降脚手架广泛应用于高层建筑的施工、维修和装修领域。
它可以适应各种建筑物的形状和尺寸，提供安全、高效的施工平台。
七：法律名词及注释1. 建筑施工设备：指在建筑施工过程中使用的各种机械设备、工具和器材。
2. 安全装置：指用于保护工人和设备安全的各种装置和设备。
八：本文档涉及附件本文档涉及的附件详见附件列表。
-----------------------------------------------------2：附着式升降脚手架最全解读及分析一：导言附着式升降脚手架是一种常见的建筑施工设备，本文将对附着式升降脚手架进行最全面的解读和分析，以便读者对其有深入了解。
附着式升降脚手架施工分析
附着式升降脚手架施工分析摘要：在各类工程项目的建筑施工过程中，脚手架是一种基本的辅助工具。
正因为其具有广泛的普及性，所以其设计构造的安全性、稳定性以及使用中的规则方法都可能对施工工程的安全、效率、质量产生较大的影响。
本文研究了附着式升降脚手架的结构特点，分析了它在施工环境中的优势利弊，相信能对脚手架的升级换代以及施工管理水平的提升给出有益的参考。
关键词：附着式升降脚手架；施工分析；优缺点随着现代建筑工艺的发展，脚手架这种标准配置也接连不断的迎来革新。
比如附着式升降脚手架，它就比传统的悬挑脚手架有着更好的表现，在场地适用性、拆装快捷性以及架体的稳固性等各方面都得到了普遍的好评。
不过，目前大量应用的附着式升降脚手架也并非完美无缺，基于其施工表现进行研究，发挥优势、补足短板，这才是推动建筑施工质量和水平提升的应有态度。
1附着式升降脚手架的结构设计附着式升降脚手架是在21世纪初才逐渐兴起的一种新型脚手架。
它一改传统脚手架的设计理念，将脚手架与工程项目建设主体相结合，使之成为可以附着在目标工程项目之上进行上下攀附、升降作业的施工平台。
为了保证附着式升降脚手架拥有更大的活动自由度以及更稳固可靠的结构性能，附着式升降脚手架在结构以及配置上都进行了优化。
从基本类型来讲，附着式升降脚手架拥有整体式和分片式结构两大类，具体组成模块包括了升降装置、防倾覆结构、附着结构、架体结构、动力系统等。
借助于各个结构的配合，使得附着式升降脚手架不仅可以灵活的进行升降移动，满足更大范围的施工作业需求；同时还很好的提高了架体的安全性，为施工人员提供了良好的安全保障。
2附着式升降脚手架的施工操作要点2.1附着式升降脚手架的安装2.1.1前期准备工作。
附着式升降脚手架拥有相对复杂的结构设计，而且能够进行更大范围的移动和施工作业。
但如果对于脚手架的安装盲目随意，就可能限制其作用的发挥。
因此，在进行安装之前，理应对施工图纸进行详细的考察，结合脚手架的运动范围、作用面积等进行合理选点安装。
附着式升降脚手架工作特性检测及整体有限元分析
附着式升降脚手架工作特性检测及整体有限元分析[摘要] 文中通过ansys有限元计算，分系出爬架各部分应力及变形；并根据计算结果分析出爬架在工作状态下架体整体稳定性，为实验测试提供理论参考；通过对架体进行试验测试，分析试验数据，得出架体结构应力、杆件挠度及架体防坠性能，为架体设计提供可靠的设计理论及分析基础。
[关键词]爬架；有限元；应力测试中图分类号：tu731.2文献标识码： a 文章编号：0 前言附着式升降脚手架是近年来在高层建筑中一种新型的施工升降平台。
它解决了普通脚手架不能进行高层和超高层建筑外墙施工的难题，目前已经得到广泛的使用。
它一般由支架、爬行机构、动力及控制设备、安全装置和其他专用构件组成。
由于这种具有爬升功能的新型脚手架是在原有脚手架的基础上发展而来的，基本上是在施工现场需求的推动下逐渐发展形成的，其结构在工作状态下的力学特性，还缺少具体的研究和试验数据，为确定结构的动态参数和安全装置的性能缺少科学依据。
通过进行了扶墙爬架工作状态下架体跨中挠度、加体结构应力的测试实验。
本文利用ansys有限元计算对架体进行整体稳定性分析，并且将依据测试数据对架体的工作性能进行分析。
本文利用ansys有限元软件对架体进行建立模型并分析计算架体工作状态下支座承载能力，求解架体整体各杆件受力情况，分析架体受力，并找到极限受力点从而确定架体稳定性。
这为爬架设计提供了可靠的理论参考数据，也为分析架体各部分受力能力提供方法。
文中对架体进行工作状态下应力测试，能够分析测试结果，并且与有限元计算结果共同为架体优化设计提供依据。
1架体结构介绍本文所研究的架体构造参数如下：架体高度为3倍的楼层高，平均立杆纵距为1.5m；架体总高12.6m，平均步距为1.8m；架体在附着支撑部分沿全高竖向设置定向加强的竖向主框架，主框架为导轨组合式焊接结构，与水平框架和架体构成整体作用；每侧的主框架设置四套固定支座；架体底部结构采用桁架式结构；架体上设有其稳固作用的一组撑。
超高层建筑附着升降脚手架动力特性分析与施工控制
超高层建筑附着升降脚手架动力特性分析与施工控制研究摘要：本文分析了超高层建筑附着升降式脚手架的动力特性，并基于提出了切合实际的附着升降脚手架施工控制建议。
关键词：超高层建筑；附着升降式脚手架；施工控制脚手架是土木工程施工必须使用的重要设施，是为保证高处作业安全、顺利进行施工而搭设的工作平台或作业通道。
施工技术的进步，是确保高层建筑能顺利发展的重要条件。
高层建筑的发展，为施工技术的进步提供了广阔的天地，随着高层以及超高层建筑在建设工程中所占比重迅速扩大，对脚手架在安全可靠、快速和经济方面提出了更高的要求，附着升降式脚手架是适合应用于高层建筑、特别是超高层建筑施工需要的新型脚手架，与传统的落地式外脚手架相比有料用量低、使用经济、能较大幅度的提高施工效率的优势，而且，如果解决了风荷载的问题，设计可以不受高度限制[1]。
出于专利保护的原因，国外刊物上对高层、超高层建筑结构施工中的脚手架体系的研究和报道比较少见。
一、基于有限元法的超高层建筑附着升降脚手架多自由度体系振动分析超高层建筑结构高度大，风荷载对其施工用的附着升降脚手架影响较大，是设计附着升降脚手架时重点考虑的荷载之一。
超高层附着升降脚手架结构复杂，一般需要应用各种离散化方法建立结构的离散化力学模型，有限元法是工程中最有效最常用的离散化方法，其基本思路是：将复杂结构看作是离散单元的集合体，然后在小单元内选择适当的位移模式，计算每个小单元及整个结构的动能和应变能最后用hamilton变分原理导出结构的振动方程，用有关方法求解振动方程[2]。
按照ritz法，单元内任一点位移可表示为如下级数：式中矩阵由多项式的各阶组成，为广义坐标，在有限元法中，取节点位移为广义坐标，式（1）用于单元节点后得到：多自由度体系振动方程为：式中的元素仅为节点坐标的函数.由式（2）可得到，代入式（1）后即得到单元位移模式：式中，称为形函数矩阵或位移插值函数矩阵。
有了单元位移模式，即可求出单元的应变分量和应力分量，进而得到单元的应变能、动能，结构的总应变能和总动能分别等于单元的应变能和动能之和，总瑞利耗散函数亦等于单元耗散函数之和：式中分别称为结构的总刚度矩阵、总质量矩阵和总阻尼矩阵，若外力向量用表示，将式（1）、（2）、（3）和（4）代入与hamilton 原理等价的lagrange方程，可得多自由度体系振动方程：二、模态分析及计算方法超高层建筑附着升降脚手架的动力特性是其本身固有的极为重要的力学特性，包括自振频率和模态，直接影响到动力荷载作用下脚手架的响应动力特性分析即模态分析，它是建立在无阻尼线性体系自由振动的基础上的，无阻尼多自由度线性体系的振动方程为：模态分析是用来分析结构本身所固有的特性，因此不包括荷载项：模态分析属于线性分析，任何非线性特征，在模态分析中都将被忽略，附着升降脚手架一个标准单元的有限元分析模型如图：设体系的位移反应为，式中为仅与位置有关的向量，ω为自振圆频率，θ为初相角，则运动特征方程为：，上式是一个关于{u}的齐次线性方程组，利用不恒为0的条件，方程存在非零解的充要条件是：上式是关于ω的多项式方程，叫做频率方程，从数学上来讲就是特征值方程，对于稳定结构体系，由于其质量与刚度矩阵的实对称性和正定性，所以相应的频率方程的根都是实根，对于一个n个自由度的体系可以求出ω2的n个根，对于每一个根ωi 都代表一个自振频率，对于每一个自振频率ωi，都存在特征方程的一个非零解{u}j，也就是振型向量”但是由于特征方程的齐次性，振型向量是不定的，只有人为地确定向量中的某一个值才能确定振型向量的其余值，换言之，就是只能确定振型的形状，而无法确定振型的幅值，为了对不同振型进行统一比较，需要进行振型归一化，常用的归一化方法有：特定坐标的归一化，最大位移值的归一化和正交归一化.其中正交归一化最为常用，也就是令式中：就是第j阶的振型矩阵，容易推出自振频率不等的任意两个结构的振型对于刚度和质量加权正交，也就是： (13)式中：归一化后，中各元素成为确定的值，便于问题的处理，振型的这种正交性使它具备了成为一类线性空间基的基本条件[3]。
附着式升降脚手架的受力分析与有限元分析
附着式升降脚手架的受力分析与有限元分析作者：李秋生白欣来源：《科技创新与应用》2016年第09期摘要：文章以附着式脚手架为研究对象，建立三维实体模型，对脚手架不同状态下进行载荷分析，利用有限元分析软件对重点受力部位进行模拟分析，验证了计算过程的正确性和系统的安全性，为脚手架的优化设计提供了参考依据。
关键词：附着式升降脚手架；受力分析；有限元分析附着式升降脚手架由于在工作过程中具有装卸方便、承受载荷较大、架体的刚度和强度高等优点，目前已成为建筑施工领域应用最多的一种脚手架。
遗憾的是也许出于对专利技术的保护，在国内外权威出版机构和报刊上很少见到对脚手架设计的资料书籍，这就给工程人员的研究设计造成了不便。
文章就当前工程现场所用脚手架结构进行受力分析的探讨，整体结构如图1所示。
1 脚手架结构组成附着式升降脚手架系统的组成如图2所示，主要有以下几部分（1）架体主结构：由导轨主框架、横向水平杆、纵向水平杆、角钢，承重底板、侧面立杆等构成。
架体主结构一般为一个整体刚性结构，现场施工时安装完成后直接使用。
（2）升降系统：由上、下吊点，提升设备，连接部件（螺栓等）构成。
（3）防坠系统：每个附墙点处均设有独立的摆针式防坠装置，每个主框架至少有3个独立附墙点，即有至少三套防坠装置，采用防坠落理念。
（4）电气控制系统：由总控箱、分控箱、遥控系统构成。
本升降脚手架的升降采用电动葫芦升降，并配设专用电气控制线路。
该控制系统设有漏电保护、错断相保护、失载保护、正、反转、单独升降、整体升降和接地保护等装置，且有指示灯指示。
线路绕建筑物一周布设在架体内。
（5）架体防护：随架体搭设同步完成的安全防护措施，包括有底部密封板、翻板、立网、水平兜网、护身栏杆等构成。
架体安全装置主要包括附着支承结构、防倾覆装置、防坠落装置、有效的安全防护措施。
其中附着支承结构是直接与工程结构连接，承受并传递脚手架荷载的支承结构，包括导向座、承重立杆等结构，是附着升降脚手架的关键结构。
附着式升降脚手架防坠器设计.
附着式升降脚手架在高层建筑的应用
二、存在问题
• 针对脚手架在提升或下降过程中， 如果电动葫芦链条发生断裂，则脚手 架会跌落下来，可能造成人员、货物 的伤亡。因此需要设计一种防坠器， 来提高附着式升降脚手架的使用安全 性能。
脚手架坠落造成的安全事故
三、系统设计法设计防坠器
• 1、功能分析 功能是对技术系统中输入和输出 的转换所作的抽象化描述，可以表述为： 功能=条件×属性。 根据所设计的防坠器达到的工 作要求，首先要检测到绳索断裂，并把该 信息传递给制动装置，制动装置工作，确 保脚手架不发生坠落。
1—导轨；2—脚手架；3—弹簧；4—夹钳；5—定滑轮
导轨模型 定夹钳
动夹钳
工作过程
四、关键零件的优化设计
• 我设计的防坠器弹簧材料为优质碳素钢，使用 寿命N≥ 106 次,许用应力[Ʈ]=405MPa，弹簧 丝直径2.5㎜≦9㎜，弹簧外径30㎜≦60㎜，工 作圈数3≦n≦6，弹簧指数C≥6，工作载荷 F=600N。在满足弹簧的刚度条件，强度条件， 旋转比条件和结构尺寸边界条件等约束条件下， 确定弹簧的弹簧丝直径d，中经D1和工作圈数 n等三个设计参数，使它重量最轻。
附着式升降脚手架
防坠器设计
一、附着式升降脚手架
• 附着升降脚手架是指搭设一定高 度并附着于工程结构上，依靠自身的 升降设备和装置，可随工程结构逐层 爬升或下降，具有防倾覆、防坠落装 置的外脚手架；附着升降脚手架主要 由附着升降脚手架架体结构、附着支 座、防倾装置、防坠落装置、升降机 构及控制装置等构成。
防坠器功能树
防坠器
检测
信息传递
制动
2、功能元求解 功能元的求解过程是指选择使用的科技工 作原理，构思实现工作原理的技术结构， 即功能载体。
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附着式升降脚手架是由架体与基础之间采用附着连接形式构成的高度可调节、承重特性好，对固定深度不受限制的钢结构升降脚手架，缩短了施工周期，减小施工现场影响，节省了材料和施工成本。
本文简要介绍了附着式升降脚手架、受力分析、设计要求及施工质量管理等内容。
附着式升降脚手架主要由基础和架体组成，其基础和架体可以采用相应形式来构成，可以是压实土基础、混凝土、钢筋混凝土或基础钢筋混凝土桩基础、泥铲基础、叠加柱基础、桩基等；架体主要结构由不锈钢管、螺栓等组成，步距以及脚手架的高度可进行调节，以满足建筑工程施工的要求。
附着式升降脚手架的受力分析主要针对钢管的弯曲受力、剪切受力、拉力受力等进行分析。
针对钢结构受力特点，应采取设计力学方法，以及考虑各种头尾及节点承载力进行受力分析，确定附着式升降脚手架各构件承载能力，防止承载构件超限或破坏危害人身安全及财物损失。
除了受力分析，设计要求对附着式升降脚手架及其他施工机械设备的安全性也具有十分重要的意义。
托架的结构应符合国家质量安全技术标准的要求，比如标准的钢结构件的选择，架体和基础连接接头应焊接良好，并且均应经过实验试验合格和检验批准。
随着脚手架的变换，应对脚手架四周周边环境进行整改，保证施工机械设备的安全稳定及不受外力影响。
最后，施工的质量管理也是工程施工质量保证的重要环节。
施工时应按照相关规范要求，针对施工过程中的每一道工序进行实地施工现场的检查，检查应覆盖材料的数量、检查表和专用工具的操作、施工工艺及建筑物运行状态等。
本文通过介绍附着式升降脚手架和受力分析、设计要求以及施工质量管理等内容，为保证施工质量提供了深入的参考意义和指导意义。
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附着式升降脚手架的受力分析与有限元分析文章以附着式脚手架为研究对象，建立三维实体模型，对脚手架不同状态下进行载荷分析，利用有限元分析软件对重点受力部位进行模拟分析，验证了计算过程的正确性和系统的安全性，为脚手架的优化设计提供了参考依据。
标签：附着式升降脚手架；受力分析；有限元分析附着式升降脚手架由于在工作过程中具有装卸方便、承受载荷较大、架体的刚度和强度高等优点，目前已成为建筑施工领域应用最多的一种脚手架。
遗憾的是也许出于对专利技术的保护，在国内外权威出版机构和报刊上很少见到对脚手架设计的资料书籍，这就给工程人员的研究设计造成了不便。
文章就当前工程现场所用脚手架结构进行受力分析的探讨，整体结构如图1所示。
1 脚手架结构组成附着式升降脚手架系统的组成如图2所示，主要有以下几部分（1）架体主结构：由导轨主框架、横向水平杆、纵向水平杆、角钢，承重底板、侧面立杆等构成。
架体主结构一般为一个整体刚性结构，现场施工时安装完成后直接使用。
（2）升降系统：由上、下吊点，提升设备，连接部件（螺栓等）构成。
（3）防坠系统：每个附墙点处均设有独立的摆针式防坠装置，每个主框架至少有3个独立附墙点，即有至少三套防坠装置，采用防坠落理念。
（4）电气控制系统：由总控箱、分控箱、遥控系统构成。
本升降脚手架的升降采用电动葫芦升降，并配设专用电气控制线路。
该控制系统设有漏电保护、错断相保护、失载保护、正、反转、单独升降、整体升降和接地保护等装置，且有指示灯指示。
线路绕建筑物一周布设在架体内。
（5）架体防护：随架体搭设同步完成的安全防护措施，包括有底部密封板、翻板、立网、水平兜网、护身栏杆等构成。
架体安全装置主要包括附着支承结构、防倾覆装置、防坠落装置、有效的安全防护措施。
其中附着支承结构是直接与工程结构连接，承受并传递脚手架荷载的支承结构，包括导向座、承重立杆等结构，是附着升降脚手架的关键结构。
2 脚手架载荷计算脚手架所受载荷主要分为永久性载荷与可变载荷，可变载荷与脚手架的使用状态有关，架体在投入使用后主要分为正常使用状态、升降状态与坠落状态三种状态，下面就这几种状态对其所受载荷进行计算。
2.1 永久荷载的计算永久荷载包括架体部分、工作过程中所用到的设备、装置等的自重。
按《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ 202-2010 及其他国家标准规定。
经计算脚手架自重标准值为7.068kN。
2.2 可变载荷的计算按照《附着式升降脚手架管理暂行规定》，使用状态下，按每层受载为3.0kN/m2计算载荷；升降或坠落状态下，按每层受载为0.5kN/m2计算载荷。
2.2.1 在使用状态下施工活荷载的计算脚手架的计算面积：0.6779×4=2.7m2总施工活荷载为：3.0×2×2.71=13.26kN2.2.2 在升降和坠落状态下施工活荷载的计算活荷载为：0.5×2×2.71=2.71kN即在正常施工状态下的活荷载为13.26kN，脚手架自重为7.068kN2.3 总荷载S的计算S=γ×（γG×GK+γQ×QK）式中：γG-永久荷载分项系数，取为 1.2；GK-脚手架自重；γQ-可变荷载分项系数，取为1.4；QK-可变荷载组合系数，取为0.85；γ-荷载变化系数，使用状况下荷载变化系数取为γ1=1.3；升降工况下取γ2=2.0。
正常施工状态下总荷载为：F=1.3×（1.2×7.068+0.85×1.4×13.26）=35.2kN正常升降状况总荷载为F=2.0×（1.2×7.068+0.85×1.4×2.71）=24.6kN显然，在正常工作状态下总荷载更大。
3 重要部位受力分析与校核根据上述推算可知，在正常工作状态下总荷载更大。
因此，分别就正常工作状态或在正常工作过程中发生突然性的坠落情况下，对脚手架主要受力部位进行计算校核，若计算得到的结构强度满足要求，则在正常升降过程中结构各部分的强度亦可满足要求。
3.1 正常工作状况材料为Q235A，规格是？准48×3.5mm的脚手架钢管截面力学特性如下：（1）截面积Ao=4.89cm2；（2）惯性矩Io=12.19cm4；（3）抵抗矩Wo=5.08cm3；（4）惯性半径i=1.58cm；（5）抗拉、抗弯、抗压强度设计值[f1]=200N/mm2；（6）抗剪强度设计值[f2]=115N/mm2。
本脚手架结构共有六步，每步高度为1.75米，由其工作状态可知，最下层的两步所受力最大，此处对最下层的两步进行受力分析。
最下层承重杆及其固定螺栓的校核如下。
承重杆与导轨杆之间相互挤压，所受力为相互作用力，大小相等且方向相反，承重杆与固定螺栓间受力关系如图3。
挤压载荷以求出为17841N，有效挤压面积 3.14×12×12=452mm2，挤压应力P4为17841N/452mm2=39.5N/mm2<[f1]=200N/mm2，故承重杆也满足强度条件承重杆处固定螺栓所受载荷为17841N/2=8920.5N，有效挤压面积为7×16=112mm2，则螺栓与承重杆底杆的挤压应力P5和P6相等，其方向位置示意如图3，均为8920.5N/112mm2=79.6N/mm2<[f1]=200N/mm2，故螺栓可以满足挤压。
同时固定螺栓还受到剪切力，有效剪切面积为 3.14×16×16=804mm2，每处所受剪切力为17841N/2=8920.5N，则剪切应力为8920.5N/804mm2=11.1N/mm2<[f2]=115N/mm2。
3.2 坠落状况3.2.1 基本载荷的计算校核由于工程实际中工作状况复杂，可能出现活载荷突然增大、螺栓部位连接松动、连接件脱落、构件锈蚀强度降低以至于架体承重失效，出现坠落等情况，为保证施工人员和财产安全有必要对整个结构进行坠落状况的校核分析，本脚手架的预定最大坠落高度为150mm，坠落时间由S=1/2at2，解得坠落时间t=0.17s，制动前瞬间架体的整体速度v为：v=g×t=9.8N/m2×0.17s=1.67m/s，坠落状况下，防坠器与导轨横梁之间相互挤压，产生巨大的冲击力，从而对结构的强度要求较大，通常是结构强度能否满足工作要求的极端条件，防坠器在短时间进行制动，可认为制动时间为0.05s，由动量定理可得制动力Fz满足F×△t=m×△v，带入已知数值可求的制动力Fz=59840N。
3.2.2 导轨杆的校核导向座连接墙体与脚手架架体，为主要承力部件，如图4。
当发生突然坠落情况时，防坠器与导轨杆相互挤压产生巨大的抗力进行制动。
（1）导轨杆的剪切强度计算。
导轨杆横截面积为1/4×3.14×（38×38-31×31）=380mm2，59841N/2=29920.5N，则所受剪切力为29920.5N/380mm2=78.7N/mm2<[f2]=115N/mm2，满足剪切效应下的强度条件。
（2）导轨杆的挤压强度计算。
防坠器与导轨杆相互挤压，制动时间较短，制动力较大且为相互作用力，大小相等方向相反，制动载荷为59840N，有效挤压面积78×4=312mm2，则挤压应力为59840N/234mm2=189/mm2<[f1]=200N/mm2，故承重杆也满足强度条件。
脚手架整体各部位在坠落情况下具有相同的运动状态，及各个零部件的速度和加速度在任何时候均相等，故各部位所受的制动力相比正常工作状况下的载荷扩大相同的比例，我们已经对承压最大的部位进行了计算校核并满足强度条件，则其余承压较小的部位自然也满足强度条件，不再重复计算。
4 ANSYS分析结果和结论将三维模型导入ANSYS，材料属性全部按照实际生产选用材料设定。
另外，为了避免在分析过程中出现意外中断，销轴的外径与铰接孔径相同，均为面接触。
4.1 承重杆及其固定螺栓的校核验算从图5的结果可以看出，承重杆及其固定螺栓所受到的应力均较小，最大应力均不超过58.566MP，而承重杆和固定螺栓材料的许用压应力值为200N/mm2，需用剪切应力为115N/mm2，故可知承重杆及其固定螺栓均满足强度条件，同时证明上述理论计算结论正确。
从图6可以看出，承重杆在载荷作用下会有一些微变形，其中最接近导轨横杆的顶杆部位形变较大，但仍然满足工程的使用条件。
4.2 脚手架架体的受力校核计算导轨处的竖杆所受载荷最大，故对其进行Ansys的分析校核。
图7是附着式升降脚手架的竖杆在Ansys软件中的应力图，由图可知竖杆由低端到顶端的应力呈现下降的趋势，低端所受的最大应力整体不超过材料的许用拉、压和抗弯应力200MP，及满足挤压和抗弯强度条件，与理论计算结论相符。
图8是附着式升降脚手架的竖杆在Ansys软件中分析得到的整体变形图，由图8所示情况，可明显看出，在竖杆的底端所受载荷大，因而变形最大但整体不影响脚手架的正常使用。
5 结束语（1）通过计算得出附着式升降脚手架在正常升降工况时所受载荷最大。
（2）通过对附着式升降脚手架重要受力部位进行受力分析得出均满足强度条件。
（3）利用有限元分析软件对脚手架系统进行模拟分析，其结果与理论分析结果极为吻合，说明了计算过程和方法的正确性。
经过分析，承重杆在最接近导轨横杆的顶杆部位形变较大，竖杆由低端到顶端的应力呈现下降的趋势，为今后附着式脚手架结构的改进提供了参考。
参考文献[1]JGJ202-2010.建筑施工工具室脚手架安全技术规范[S].[2]JGJ 59-2011.建筑施工安全检查标准[S].[3]建筑监督检测与造价[J].2008，1（4）：43.[4]导座式附着升降脚手架施工技术[J].[5]附着升降脚手架设计和使用管理暂行规定[S].2000.[6]陈鹏，黄光标.附着式升降脚手架安全管理技术要点[M].中国建筑工业出版社，2008.作者简介：李秋生（1959-），男，教授，河北工程大学机电学院院长，硕士生导师，承担多次省级和市级科研项目，国家专利11项，发表论文50余篇。