安装钢绳内应力不消除会产生什么效果?
一种消除钢丝绳应力的装置,包括支架(1)及固定装置,所述固定装置能水平转动地置于支架(1)的上表面上,在支架(1)上设置有供钢丝绳(7)穿过的中心孔(11),所述固定装置能将支架(1)中心孔(11)中穿出的钢丝绳(7)夹住定位,在位于固定装置的上方设置有能夹住钢丝绳(7)并能使钢丝绳(7)水平旋转的旋转装置。其优点在于:本装置结构简单合理,通过设置固定装置和支架,使得钢丝绳在旋转装置的作用下能稳定地转动,从而能很方便地将钢丝绳的应力消除,达到减少摩擦,降低事故的隐患。本装置重量轻,体积小,操作简单,无需动力,不占用很大的劳动场地,同时大幅度地节省人力、物力,提高了生产效率,可广泛用于起重机、桥机、吊机等钢丝绳需要消除应力的场所。
【专利说明】消除钢丝绳应力的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及起重机设备制作技术,尤其指一种用于起重机上的钢丝绳消除应力的装置。
【背景技术】
[0002]起重机是船厂的主要生产设备,钢丝绳是起重机吊装的一个主要组成部分。新起重机投产或使用过程中更换的新钢丝绳,在生产使用过程中易出现多根钢丝绳打转、扭在一起的现象,非常危险。传统的消除钢丝绳应力的方法是:拆下全部的钢丝绳,将钢丝绳单股拉直,手动摆转,消除应力速度很慢,这不但需要占用很大的工作场地,而且还费力费时,况且一次也不能确保完全消除掉应力。因此需要设计出一种可以轻松消除钢丝绳应力的装置。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构巧妙、操作方便省力且消除应力准确、速度快的用于起重机上的消除钢丝绳应力的装置。
[0004]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:本消除钢丝绳应力的装置,其特征在于:包括支架及固定装置,所述固定装置能水平转动地置于支架的上表面上,在支架上设置有供钢丝绳穿过的中心孔,所述固定装置能将支架中心孔中穿出的钢丝绳夹住定位,在位于固定装置的上方设置有能夹住钢丝绳并能使钢丝绳水平旋转的旋转装置。
[0005]作为改进,所述固定装置包括用于将钢丝绳夹持定位的夹持体以及底座,所述底座置于支架的上表面,所述夹持体设置于底座上并可相对于底座水平转动。
你要理解两个概念:最大静张力和最大静张力差!
对于单滚筒绞车,只有最大静张力,没有最大静张力差。最大静张力就是绞车强度所允许的容器、钢丝绳、提升载荷自重的总和。单位为重力单位:KN,最大静张力的值除9.8就为上述三者的质量。即为提升量的质量,单位为:kg。
对于双滚筒绞车。最大静张力也是绞车强度所允许的容器、钢丝绳、提升载荷自重的总和。而最大静张力差是绞车强度所允许的钢丝绳、提升载荷自重的总和。简单的说就是:双钩提升时,滚筒上有两条钢丝绳,重载钢丝绳的拉力大,轻载钢丝绳的拉力小,两根钢丝绳拉力的差值就是静张力差。最大静张力差就是静张力差的最大值,是绞车强度所允许的,滚筒上两根钢丝绳拉力差的最大值。
荷载计算:
(1)垂直荷载的传递路线:
施工荷载→钢脚手板→小横杆→大横杆→通过扣件抗剪→立杆简易桁架→悬挑工字钢。
(2)荷载取值:
① 结构施工用脚手架施工活荷载标准值取为:qk=3.0KN/m2。
② 作用于外架的风荷载标准值:(见高层建筑施工手册公式4-4-1)
ω = 0.75β2μzμstwω0
其中,ω0——基本风压值,取0.50KN/m2
β2——风振系数,取1.0。
μz——风压高度变化系数,取1.72。
μstw——风压体型系数,查表得0.2496。
∴ ω = 0.75×1×1.72×0.2496×0.5 = 0.161(KN/m2)
③ 恒载
钢脚手板自重245 N/ m2
钢管自重3.82 kg/m
扣件自重9.8 N/个
(3)荷载分项系数的选择:
永久荷载的分项系数,采用1.20。
可变荷载的分项系数,采用1.40。
脚手架验算。
① 小横杆验算:
小横杆受力按简支梁计算,其上承受施工荷载,钢脚手板荷载,小横杆自重。同时,由悬挑架设计可知小横杆间距500。则荷载组合值为:
q = 1.2×(3.82×9.8×10-3+0.245×0.5)+1.4×3.0×0.5 = 2.36 KN/m
跨中弯矩为:M = —— ql2 = ——×2.36×1.052 = 0.33KNm
M 0.33×106
小横杆受弯应力为:б= — = ———— =64.96 N/mm2 <[б]=205N/mm2
W 5.08×103
符合要求。
1 1
其支座反力为:N = —— ql = ——×2.36×1.2 = 1.42KN
2 2
② 大横杆验算:
大横杆受力按三跨连续梁考虑,其上承受小横杆传来压力及自重。且大横杆间距为1.5m。
由小横杆传来压力产生的最大弯矩为:
M1 = 0.311×N×1.5 = 0.311×1.42×1.5 = 0.662KNm
由大横杆自重产生的最大弯矩为:
M2 = 0.117ql2 = 0.117×3.82×10-3 ×1.502 = 0.001KNm
M1+ M2 (0.662+0001)×106
则:б= ——— = ————————— = 130.52 N/mm2 <[б]=205N/mm2
W 5.08×103
符合要求。
③ 立杆验算:
立杆设计由稳定计算控制,脚手架的稳定计算必须计算其结构的整体稳定及单杆的局部稳定。
计算脚手架的整体稳定及单杆局部稳定时,其强度设计值应乘以相应的调整系数KHKA,其中KH为与脚手架的高度有关的调整系数,取
1 1
KH = ——— = ———— = 0.781;
1+ H 1+ 28
—— ——
100 100
KA为与立杆截面有关的调整系数,当脚手架内、外排立杆均采用单根钢管时,取KA = 0.85。
a. 整体稳定验算:
脚手架的整体稳定按轴心受力格构成压杆计算,当考虑风荷载时,需满足如下公式的要求:
N M
—— = ——— ≤ KAKH[б]
ΨA bA
其中,N——格构式压杆的轴心压力。由立杆纵距1.5m;外架步距1.8m,查《高层建筑施工手册》表4—4—4得脚手架自重产生的轴力NGK1=0.442KN。由立杆横距1.02m;立杆纵距1.5m;脚手架铺设层数六层,查《高层建筑施工手册》表4—4—5得脚手架附件及物品重产生的轴力NGK2=4.185KN。由立杆横距1.02m;立杆纵距1.5m;均布施工荷载3.0KN/m2,查《高层建筑施工手册》表4—4—6得一个纵距内的脚手架施工、荷载标准值产生的轴力NQK=6.30×2=12.60KN。则:N=1.2(n1NGK1+ NGK2)+ 1.4NQK
28
=1.2 × 〔—— × 0.442 + 4.185 〕+ 1.4×12.60 = 30.93KN
1.8
M——风荷载作用对格构成压杆产生的弯矩,为:
Qh12 0.161×1.82
M = ——— = ————— = 0.065KNm
8 8
Ψ——格构压杆的整体稳定系数,由换算长细比
λcx=μλx=25×10.28=257,查《高层建筑施工手册》表4—4—7得
ψ=0.242。
N M 30.93×103 0.065×106
则: —— + —— = ———————— + ————————
ΨA bA 0.242×4.89×2×102 1050×4.89×2×102
= 130.68 + 0.0633 = 130.74N/mm2
< KAKH[б] = 0.781×0.85×205 = 136.13N/mm2
符合要求。
b. 单杆局部稳定验算:
双排脚手架单杆局部稳定需满足如下公式要求:
N1
—— +бM ≤ KAKH[б]
Ψ1A1
N
其中, N1——单根立杆的轴心压力,取N1=—— = 15.46KN。
2
Ψ1——立杆稳定系数,由λ1= h/I = 180/15 = 120,查《高层建筑施工手册》表4—4—7得Ψ1 = 0.452。
бM ——操作层处水平杆对立杆偏心传力产生的附加应力。当施荷载取3000N/m2时,取бM = 55 N/mm2
N1 15.46×103
—— +бM = ———————— + 55
Ψ1A1 0.452×4.89×102
=124.95 N/mm2 < KAKH[б] = 135.92 N/mm2
符合要求。
④ 连墙点抗风强度验算:
风荷载对每个连墙点产生的拉力或压力
Nt = 1.4H1L1ω = 1.4 × 2.8 × 6.0 × 0.161 = 3.79 KN
单个扣件连结的抗压或抗拉设计承载力为6KN/个,符合要求。
⑤ 高度验算:
由悬挑工字钢上的每段脚手架最大搭设高度,按《高层建筑施工手册》公式4—4—11计算:
H
HMAX ≤ ————
1+ H
—— 100
KAΨAf-1.30(1.2NGK2+1.4NQK)
其中,H = —————————————•h
1.2NGK1
0.85×48.491-1.3(1.2×4.185+1.4×12.60)
= ———————————————————•1.8 = 39.91
1.2 × 0.442
ΨAf由《高层建筑施工手册》表4—4—10查得为ΨAf = 48.491。
H 39.91
则:最大允许搭设高度HMAX = ——— = ————— = 28.50 m >28 m
1+ H 1+ 39.91
—— ———
100 100
符合要求。
⑥ 分段卸荷措施:
分段卸载措施采用斜拉钢丝绳的方法,起步架卸载一次,每隔五层卸载一次,卸载高度为2.8×5=14.0m,符合搭设高度要求。下面验算钢丝绳的强度要求。
a.所卸荷载,应考虑架子的全部荷载由卸载点承受,本工程的每个纵距,共有4个斜拉点,每个吊点所承受荷载P1为:
N 30.93
P1= —— × KX = ——— × 1.5 = 11.60 KN
4 4
式中KX 为荷载不均匀系数,取为1.5。
b.计算简图确定,钢丝绳内力计算。
计算简图如下图所示
2.82+ 1.352
则:TAO= P1 × —————— = 1.11P1 = 12.88 KN
2.8
1.35
TAB = - P1 × ———— = - 0.48P1 = - 5.57 KN
2.8
2.82+ 0.32
TBO= P1 × —————— = 1.006P1 = 11.67 KN
2.8
0.30
TBC = -〔P1 × ——— + TAB 〕= - 6.81 KN
2.8
c. 验算钢丝绳抗拉强度:
由上计算可知,钢丝绳的计算拉力取为:PX = 12.88 KN
考虑钢丝绳受力不均匀的钢丝破断拉力换算系数,从《高层建筑施工手册》表4—4—13查得,为α= 0.85。
取钢丝绳使用的安全系数,查《高层建筑施工手册》表4—4—24得
K= 8。采用6×19,绳芯1钢丝绳。
KPx 8×12.88
Pg= —— = ————— = 121.22 KN
α 0.85
选用Φ15.5,Pg = 125.0 KN > 121.22 KN。
选择与钢丝绳配套使用的卡环,号码为2.7号,安全荷重为27 KN > 12.88 KN , 符合要求。
d. 计算工程结构上的预埋吊环:
根据《砼结构设计规范》规定,吊环采用一级钢制作,吊环埋入深度不应小于30d,并应焊接或绑扎钩住结构主筋,每个吊环可按两个截面计算。
则:吊环钢筋截面积
2PX 12.88×2
Ag= ——— = ———— × 1000 = 61.33 mm2
2×210 420
选用3Φ8,Ag = 151 mm2 > 61.33 mm2。
符合要求。
e. 验算吊点处扣件抗滑承载能力:
吊点处水平方向分力最大值TBC = 6.81 KN,垂直方向分力最值为11.60KN, 都只需两个扣件即可满足要求,搭设的外架在吊点处已有两个扣件,符合要求。
5、脚手架承重结构计算:
①由于本工程为剪力墙结构,结构上不允许将工字钢穿设在结构暗柱上,导致工字钢间距不均匀,为了便于调节立杆间距保持外架美观,则采用制作简易钢管桁架落在工字钢上的办法。(详见方案)
由此,需验算钢管桁架的承受能力。
考虑最不利情况,计算简图如下:F = 15.46KN。
由此计算而得的杆件内力及工字钢反力如下图所示:
由此,需计算压杆的稳定设计荷载。
考虑由于施工原因,对杆件会形成初偏心30mm,形成压弯受力杆,钢管受力按压弯失稳计算。其设计荷载应满足下列要求:
N βmMX
—— + ———————— ≤ [б]m
N
ΨA WX〔1-0.8——〕
NEX
1 1
两端铰支,l0= ——l = —— × 0.92+0.752 = 0.59 m ,
2 2
l0 590
则λ= —— = —— = 37.34 ,
i 15.8
查钢结构设计规范得:Ψ = 0.948。
等效弯矩系数取:βmx = 1.0。
截面塑性发展系数数:γx = 1.15。
π2×2.06×105×4.89×102
欧拉临界力:NEX =π2EA/λ2 = ——————————— = 713.60KN。
37.342
则有:
N 1.0×30×N
——————— + ——————————————— = 205。
N
0.929×4.89×102 1.15×5.08×103〔1-0.8× ———〕
713060
解得荷载设计值为:N = 28.11 KN
符合要求。
②承重工字钢验算:
计算模型
不考虑工字钢的自重荷载,仅考虑外架传递荷载,简化模型如上图:
仅考虑工字钢的自重荷载,简化模型如下图:
荷载计算
由以上计算可知:F1 = F2= 15.46KN
1.2×24.14×9.8
工字钢自重荷载q = ——————— = 0.284 KN/m
1000
b.内力计算:
A点是弯矩、剪力最不利用点。
不考虑工字钢自重荷载,考虑外加传递荷载。
MA架 = F1 × L1 + F2 × L2 = 15.46×1.36 + 15.46×0.3 =25.51 KNM
QA架 = F1 + F2 = 15.46 + 15.46 = 30.92 KW
仅考虑工字钢自重荷载。
1 1
MA工 = — ql2 = — × 0.284×1.42 = 0.278 KNm
2 2
QA工 = ql = 0.284×1.4 = 0.40 KN
综合考虑。
MA = MA架+ MA工 = 25.51+0.278 = 25.79 KNm
Q = QA架+ QA工 = 30.92+0.4 = 31.32 KN
强度验算。
MA 25.79×102
б= —— = ————— = 139.09 N/mm2 < [б] m = 215 N/mm2
WX 185.4×103
QA•SX 31.32×103 ×106.5×103
τ= ——— = ————————— = 30.75 N/mm2 < [б] V = 125 N/mm2
IXtw 1669×104×6.5
满足要求。
d.锚固抗拔筋验算:
由以上计算可知,F1 = F2= 15.46KN,q = 0.284 KN/m,则锚固点的抗拔力为:
1.42 1.52
F1×(1.05+0.3)+ F2 × 0.3 + q×—— - q × ——
2 2
FB= ————————————————————————— = 16.88 KN
1.5
同时,此抗拔筋按锚固拉环考虑,拉应力不应大于50N/mm2,则抗拔筋截面积为:
FB 16.98×103
Ag= ——— = ————— = 169.80 mm2 ,符合要求。
2×50 2×50
采用Φ25钢筋,Ag = 490.9 mm2 >169.80 mm2 符合要求。
脚手架
脚手架(scaffold) 指施工现场为工人操作并解决垂直和水平运输而搭设的各种支架。建筑界的通用术语,指建筑工地上用在外墙、内部装修或层高较高无法直接施工的地方。主要为了施工人员上下干活或外围安全网围护及高空安装构件等,说白了就是搭架子,脚手架制作材料通常有:竹、木、钢管或合成材料等。有些工程也用脚手架当模板使用,此外在广告业、市政、交通路桥、矿山等部门也广泛被使用。
中国现在使用的用钢管材料制作的脚手架有扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、承插式钢管脚手架、门式脚手架,还有各式各样的里脚手架、挂挑脚手架以及其它钢管材料脚手架。从其材料和构造情况来着手,并可将其大致划分如下:
按杆件的材料划分
1)单一规格钢管的脚手架。它只使用一种规格的钢管,如扣件式钢管脚手架,只使用Ф48.3×3.5的电焊钢管。
2)多种规格钢管组合的脚手架。它由两种以上的不同规格的钢管构成,如门式脚手架。
3)以钢管为主的脚手架。即以钢管为主,并辅以其它型钢杆件所构成的脚手架,如设有槽钢顶托或底座的里脚手架,有连接钢板的挑脚手架等。碗扣式钢管脚手架当采用钢管横杆时,为“单一钢管的脚手架”;当采用型钢搭边横杆时,为“以钢管为主的脚手架”
按横杆与立杆之间的传递垂直力的方式划分
1)靠接触面摩擦作用传力。即靠节点处的接触面压紧后的摩擦反力来支承横杆荷载并将其传给立杆,如扣件的作用,通过上紧螺栓的正压力产生摩擦力;
2)靠焊缝传力。大多数横杆与立杆的承插联结就是采用这种方式,门架也属于这种方式;
3)直接承压传力。这种方式多见于横杆搁置在立杆顶端的里脚手架;
4)靠销杆抗剪传力。即用销杆穿过横杆的立式联结板和立杆的孔洞实现联结、销杆双面受剪力作用。这种方法在横杆和立杆的联结中已不多见。
此外,在立杆与立杆的联结中,也有3种传力方式:
1)承插对接的支承传力。即上下立杆对接,采用连接棒或承插管来确保对接的良好状态;
2)销杆连接的销杆抗剪传力;
3)螺扣连接的啮合传力。即内管的外螺纹与外(套)管的内螺纹啮合传力。其中后两种传力方式多用于调节高度要求的立杆连接中。
按连结部件的固着方式和装设位置划分
1)定距连接:即联结焊件在杆件上的定距设置,杆件长度定型,联结点间距定型;
2)不定距连结:即联结件为单设件,通过上紧螺栓可夹持在杆件的任何部位上。
按工人固定结点的作业方式划分
1)插入打紧;
2)拧紧螺栓。
主要特点
不同类型的工程施工选用不同用途的脚手架和模板支架。目前,桥梁支撑架使用碗扣脚手架的居多,也有使用门式脚手架的。主体结构施工落地脚手架使用扣件脚手架的居多,脚手架立杆的纵距一般为1.2~1.8m;横距一般为0.9~1.5m。
一、参数信息:
1.荷载参数
脚手板类别:木脚手板,脚手板自重标准值(kN/m2):0.35;
栏杆、挡板类别:栏杆冲压钢,栏杆、挡板脚手板自重标准值(kN/m2):0.11;
施工人员等活荷载(kN/m2):2.00,最大堆放材料荷载(kN):10.00。
2.悬挑参数
内侧钢绳与墙的距离(m):2.00,外侧钢绳与内侧钢绳之间的距离(m):1.00;
上部拉绳点与悬挑梁墙支点的距离(m):5.00;
钢丝绳安全系数K:10.00,悬挑梁与墙的接点按固支 计算;
预埋件的直径(mm):20.00。
3.水平支撑梁
主梁槽钢型号:12.6号槽钢槽口水平 ;
次梁槽钢型号:10号槽钢槽口水平 ;
次梁槽钢间距(m):0.40,最里端次梁与墙的最大允许距离(m):0.20。
4.卸料平台参数
水平钢梁(主梁)的悬挑长度(m):4.00,水平钢梁(主梁)的锚固长度(m):3.00;
平台计算宽度(m):3.00。
二、次梁的验算:
次梁选择 10号槽钢槽口水平 ,间距0.40m,其截面特性为:
面积 A=12.74cm2;
惯性距 Ix=198.30cm4;
转动惯量 Wx=39.70cm3;
回转半径 ix=3.95cm;
截面尺寸:b=48.0mm,h=100.0mm,t=8.5mm。
1.荷载计算
(1)脚手板的自重标准值:本例采用木脚手板,标准值为0.35kN/m2;
Q1 = 0.35× 0.40= 0.14kN/m;
(2)最大的材料器具堆放荷载为10.00kN,转化为线荷载:
Q2 = 10.00/ 4.00/ 3.00× 0.40= 0.33kN/m;
(3)槽钢自重荷载 Q3= 0.10kN/m;
经计算得到 静荷载设计值 q = 1.2×(Q1+Q2+Q3) = 1.2×(0.14+0.33+0.10) = 0.69kN;
经计算得到 活荷载设计值 P = 1.4× 2.00× 0.40× 3.00= 3.36kN。
2.内力验算
内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算,计算简图如下:
最大弯矩M的计算公式为:
经计算得到,最大弯矩 M = 0.69×3.002/8+3.36×3.00/4=3.29kN.m。
3.抗弯强度验算
次梁应力:
其中 γx -- 截面塑性发展系数,取1.05;
[f] -- 钢材的抗压强度设计值,[f] = 205.00 N/mm2;
次梁槽钢的最大应力计算值 σ =3.29×103/(1.05×39.70)=78.96 N/mm2;
次梁槽钢的最大应力计算值 σ =78.956 N/mm2 小于 次梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205.000 N/mm2,满足要求!
4.整体稳定性验算
其中,φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
经过计算得到 φb=570×8.50×48.00×235/(3.00×100.00×235.0)=0.78;
由于 φb大于0.6,按照下面公式调整:
得到 φb=0.706;
次梁槽钢的稳定性验算 σ =3.29×103/(0.706×39.700)=117.39 N/mm2;
次梁槽钢的稳定性验算 σ =117.391 N/mm2 小于 次梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205.000 N/mm2,满足要求!
三、主梁的验算:
根据现场实际情况和一般做法,卸料平台的内钢绳作为安全储备不参与内力的计算。
主梁选择 12.6号槽钢槽口水平,其截面特性为:
面积 A=15.69cm2;
惯性距 Ix=391.47cm4;
转动惯量 Wx=62.14cm3;
回转半径 ix=4.95cm;
截面尺寸,b=53.00mm,h=126.00mm,t=9.0mm;
1.荷载验算
(1)栏杆与挡脚手板自重标准值:本例采用栏杆冲压钢,标准值为0.11kN/m;
Q1 = 0.11kN/m;
(2)槽钢自重荷载 Q2=0.12kN/m
静荷载设计值 q = 1.2×(Q1+Q2) = 1.2×(0.11+0.12) = 0.28kN/m;
次梁传递的集中荷载取次梁支座力 P = (0.69×3.00+3.36)/2=2.71kN;
2.内力验算
悬挑卸料平台示意图
悬挑卸料平台水平钢梁计算简图
悬挑水平钢梁支撑梁剪力图(kN)
悬挑水平钢梁支撑梁弯矩图(kN.m)
悬挑水平钢梁支撑梁变形图(mm)
卸料平台的主梁按照集中荷载P和均布荷载q作用下的连续梁计算,由矩阵位移法,得到:
R[1] = 18.817 kN;
R[2] = 12.086 kN;
最大支座反力为 Rmax=18.817 kN.m;
最大弯矩 Mmax=5.355 kN.m;
最大挠度 V=2.182 mm。
3.抗弯强度验算
其中 x -- 截面塑性发展系数,取1.05;
[f] -- 钢材抗压强度设计值,[f] = 205.00 N/mm2;
主梁槽钢的最大应力计算值 σ =5.36×106/1.05/62137.0+1.13×104/1569.000=89.273 N/mm2;
主梁槽钢的最大应力计算值 89.273 N/mm2 小于 主梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205.00 N/mm2,满足要求!
4.整体稳定性验算
其中 φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
φb=570×9.0×53.0×235/(4000.0×126.0×235.0)=0.539;
可得 φb=0.539;
主梁槽钢的稳定性验算 σ = 5.36×106/(0.539×62137.00)=159.75 N/mm2;
主梁槽钢的稳定性验算 σ = 159.75 N/mm2 小于 [f]=205.00,满足要求!
四、钢丝拉绳的内力验算:
水平钢梁的垂直支坐反力RCi和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算,
RCi = RUisinθi
其中 RCi -- 水平钢梁的垂直支坐反力(kN);
RUi -- 拉钢绳的轴力(kN);
θi -- 拉钢绳的轴力与水平钢梁的垂直支坐反力的夹角;
sinθi = Sin ( 90 - ArcTan ( ( Lio + li ) / Lw ) ) = 0.857;
根据以上公式计算得到外钢绳的拉力为:RUi = RCi / sinθi;
RU1 = 18.817 / 0.857 = 21.94 kN;
五、钢丝拉绳的强度验算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU取最大值进行验算,为21.94kN;
如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力计算公式:
其中[Fg]-- 钢丝绳的容许拉力(kN);
Fg -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN);
计算中近似取Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm);
α -- 钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8;
K -- 钢丝绳使用安全系数。
计算中[Fg]取21.944kN,α=0.820,K=10.000,得到:d=23.1mm。
钢丝绳最小直径必须大于24.000mm才能满足要求!
六、钢丝拉绳拉环的强度验算:
取钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力最大值RU进行计算作为拉环的拉力N为:
N=RU=21943.632N。
拉环强度计算公式为:
其中, [f]为拉环钢筋抗拉强度,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8所述在物件的自重标准值作用下,
每个拉环按2个截面计算的。拉环的应力不应大于50N/mm2,故拉环钢筋的抗拉强度设计值[f]=50.0N/mm2;
所需要的拉环最小直径 D=[21943.6×4/(3.142×50.00×2)]1/2=23.6mm。
七、操作平台安全要求:
1.卸料平台的上部拉结点,必须设于建筑物上,不得设置在脚手架等施工设备上;
2.卸料平台安装时,钢丝绳应采用专用的挂钩挂牢,建筑物锐角口围系钢丝绳处应加补软垫物,平台外口应略高于内口;
3.卸料平台左右两侧必须装置固定的防护栏;
4.卸料平台吊装,需要横梁支撑点电焊固定,接好钢丝绳,经过检验后才能松卸起重吊钩;
5.卸料平台使用时,应有专人负责检查,发现钢丝绳有锈蚀损坏应及时调换,焊缝脱焊应及时修复;
6.操作平台上应显著标明容许荷载,人员和物料总重量严禁超过设计容许荷载,配专人监督。
悬挑卸料平台计算书(供参考)
计算依据《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)和《钢结构设计规范》(GB50017-2003)、
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)等规范。
悬挂式卸料平台的计算参照连续梁的计算进行。
由于卸料平台的悬挑长度和所受荷载都很大,因此必须严格地进行设计和验算。
一、参数信息:
1.荷载参数
脚手板类别:木脚手板,脚手板自重标准值(kN/m2):0.35;
栏杆、挡杆类别:栏杆木,栏杆、挡板脚手板自重标准值(kN/m2):0.14;
施工人员等活荷载(kN/m2):2.00,最大堆放材料荷载(kN):10.00。
2.悬挑参数
内侧钢绳与墙的距离(m):1.00,外侧钢绳与内侧钢绳之间的距离(m):2.00;
上部拉绳点与墙支点的距离(m):5.00;
钢丝绳安全系数K:10.00,计算条件:铰支;
预埋件的直径(mm):22.00。
3.水平支撑梁
主梁槽钢型号:18号槽钢槽口水平[ ;
次梁槽钢型号:10号槽钢槽口水平[ ;
次梁槽钢距(m):1.00,最近次梁与墙的最大允许距离(m):0.20。
4.卸料平台参数
水平钢梁(主梁)的悬挑长度(m):4.00,水平钢梁(主梁)的锚固长度(m):2.00;
计算宽度(m):2.00。
二、次梁的计算:
次梁选择10号槽钢槽口水平[,间距1.00m,其截面特性为:
面积A=12.74cm2,惯性距Ix=198.30cm4,转动惯量Wx=39.70cm3,回转半径ix=3.95cm,
截面尺寸:b=48.0mm,h=100.0mm,t=8.5mm。
1.荷载计算
(1)脚手板的自重标准值:本例采用木脚手板,标准值为0.35kN/m2;
Q1 = 0.35× 1.00= 0.35kN/m;
(2)最大的材料器具堆放荷载为10.00kN,转化为线荷载:
Q2 = 10.00/ 4.00/ 2.00× 1.00= 1.25kN/m;
(3)槽钢自重荷载 Q3= 0.10kN/m;
经计算得到,静荷载计算值 q = 1.2×(Q1+Q2+Q3) = 1.2×(0.35+1.25+0.10) = 2.04kN;
经计算得到,活荷载计算值 P = 1.4× 2.00× 1.00× 2.00= 5.60kN。
2.内力计算
内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算,计算简图如下:
最大弯矩M的计算公式为:
经计算得到,活荷载计算值 M = 2.04×2.002/8+5.60×2.00/4=3.82kN.m。
3.抗弯强度计算
其中 γx -- 截面塑性发展系数,取1.05;
[f] -- 钢材抗压强度设计值,[f] = 205.00N/mm2;
经过计算得到强度 σ =3.82×103/(1.05×39.70)=91.61N/mm2;
次梁槽钢的抗弯强度计算 σ <[f],满足要求!
4.整体稳定性计算
其中,φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
经过计算得到 φb=570×8.50×48.00×235/(2.00×100.00×235.0)=1.16;
由于 φb大于0.6,按照下面公式计算:
得到 φb=0.827;
经过计算得到强度 σ=3.82×103/(0.827×39.700)=116.25N/mm2;
次梁槽钢的稳定性计算 σ<[f],满足要求!
三、主梁的计算:
根据现场实际情况和一般做法,卸料平台的内钢绳作为安全储备不参与内力的计算。
主梁选择18号槽钢槽口水平[,其截面特性为:
面积A=29.29cm2,惯性距Ix=1369.90cm4,转动惯量Wx=152.20cm3,回转半径ix=6.84cm;
截面尺寸,b=70.00mm,h=180.00mm,t=10.5mm;
1.荷载计算
(1)栏杆与挡脚手板自重标准值:本例采用栏杆木,标准值为0.14kN/m;
Q1 = 0.14kN/m;
(2)槽钢自重荷载 Q2=0.23kN/m
经计算得到,静荷载计算值 q = 1.2×(Q1+Q2) = 1.2×(0.14+0.23) = 0.44kN/m
经计算得到,次梁集中荷载取次梁支座力 P = (2.04×2.00+5.60)/2=4.84kN
2.内力计算
卸料平台的主梁按照集中荷载P和均布荷载q作用下的连续梁计算。
悬挑卸料平台示意图
悬挑卸料平台水平钢梁计算简图
经过连续梁的计算得到:
悬挑水平钢梁支撑梁剪力图(kN)
悬挑水平钢梁支撑梁弯矩图(kN.m)
悬挑水平钢梁支撑梁变形图(mm)
R[1] = 17.294 kN;
R[2] = 8.647 kN。
最大支座反力为 Rmax=17.294kN.m;
最大弯矩 Mmax=5.057kN.m;
最大挠度 V=0.870mm。
3.抗弯强度计算
其中 x -- 截面塑性发展系数,取1.05;
[f] -- 钢材抗压强度设计值,[f] = 205.00N/mm2;
经过计算得到强度 σ=5.06×106/1.05/152200.0+1.04×104/2929.000=35.185N/mm2;
主梁的抗弯计算强度 35.185小于[f]=205.00,满足要求!
4.整体稳定性计算
其中 φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
经过计算得到 φb=570×10.5×70.0×235/(4000.0×180.0×235.0)=0.582;
计算得到 φb=0.582;
经过计算得到强度 σ=5.06×106/(0.582×152200.00)=57.10N/mm2;
主梁槽钢的稳定性计算 σ=57.10 <[f]=205.00,满足要求!
四、钢丝拉绳的内力计算:
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算,
其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。
各支点的支撑力: RCi=RUisinθi;
根据以上公式计算得到外钢绳的拉力为:
RU1=20.17kN;
五、钢丝拉绳的强度计算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU我们均取最大值进行计算,为20.17kN;
如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力按照下式计算:
其中[Fg]-- 钢丝绳的容许拉力(kN);
Fg -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN);
计算中可以近似计算Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm);
α -- 钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8;
K -- 钢丝绳使用安全系数。
计算中[Fg]取20.168kN,α=0.820,K=10.000,得到:d=22.2mm。
钢丝绳最小直径必须大于23.000mm才能满足要求!
六、钢丝拉绳吊环的强度计算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU我们均取最大值进行计算作为吊环的拉力N为:
N=RU=20168.399N。
钢板处吊环强度计算公式为:
其中, [f]为拉环钢筋抗拉强度,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8,
在物件的自重标准值作用下,每个吊环按2个截面计算的。吊环的应力不应大于50N/mm2,
[f] = 50.0N/mm2;
所需要的吊环最小直径 D=[20168.4×4/(3.142×50.00×2)]1/2=22.7mm。
一、工程概况
×××经济适用住房小区第×××标段×××栋工程,位于×××市×××大道×××号,钢筋混凝土框架-剪力墙结构。地下一层,层高×××m;地上十五层,标准层层高×××m;室内外高差×××m,建筑总高度×××m,总建筑面积×××㎡,泵送商品混凝土。
二、编制依据
(1) 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)
(2) 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
(3) 《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)
(4) 《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
(5) 《建筑结构静力计算手册》
(6) 本工程图纸
三、 搭拆人员、材料选择、材料验收
1、脚手架架子工必须根据国家规定,经培训考核合格,持证上岗,同时上岗人员应定期体检,体检合格者方可从事脚手架的搭设和拆除作业。
本工程搭设人员:(负责人:×××)
搭设脚手架人员必须戴好安全帽,系好安全带,穿好防滑鞋,穿着衣服应紧身。
2、本工程采用落地式双排钢筋脚手架,具体所用材料:
(1)立杆、水平杆:采用Φ48mm×3.5mm 钢管,惯性矩 I=12.19(cm4),截面模量 W=5.08 (cm3),截面积 A=4.89 (cm2),回转半径 i=1.58 (cm),钢管自重: 3.84(kg/m),Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值:f=205 (N/mm2),弹性模量: E=2.06×105 (N/mm2)
(2)扣件:采用可锻铸铁制的扣件,在螺栓拧紧力矩达60N•m时,不得发生破坏。
(3)脚手板:采用竹串片脚手板。
(4)连墙杆:连墙杆采用钢管接预埋钢管,预埋钢管主体施工时埋入主体梁和柱内。伸入和伸出梁和柱200mm。用两个扣件与连墙杆连接。
3、材料验收
(1)、使用的钢管、扣件及螺栓等配件必须规格统一,应具有出厂合格证、测试报告合格证(准用证)。
(2)、钢管表面应平直光滑,不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道 。
(3)、钢管必须涂有防锈漆,剪刀撑应刷红白相间的着色标志。
(4)、旧扣件使用前应检查,有裂缝、变形的严禁使用,滑丝的螺栓必须更换。
四、脚手架搭设
1、脚手架搭设方式
本工程脚手架采用双排扣件式钢管脚手架。
2、脚手架用途
主要用于安全防护和装饰施工时用,在主体施工期间只作安全防护用,故不安装栏杆和挡脚板;在装饰施工期间再安装,脚手板每隔三层满铺,共铺设5层,装饰施工时同时作业层数不超过两层。搭设高度:本工程脚手架总搭设高度46.8m。
3、脚手架基础
本工程背侧面脚手架基础为回填土,为了保证安全施工,第一步对建筑物周边回填土进行夯实,第二步对夯实地面干铺碗口石,第三步在碗口石上浇筑200mm厚C20砼;正立面脚手架直接搭设在B/C栋间地下车库顶板上,脚手架范围内车库顶板梁、板模板及其支撑不拆除,用于承受脚手架自重及施工荷载。
其次,在每根钢管脚手架底部用150×150×5mm的钢板上焊上Φ51的钢管,三方钢板与钢管相焊接,150×150mm的钢板底部留一小孔进行排水。
4、本工程脚手架设计尺寸
(1)立杆纵距为1.5m。
(2)立杆横距为1.00m。
(3)每步高度为1.5m。
(4)横向水平杆挑出内立杆0.1m。
(5)脚手架的底步立杆采用不同长度的钢管,参差布置为4m、6m,使相邻两根立杆上部接头相互错开,不在同一平面上,以保证脚手架的整体性和稳定性,立杆搭设时应垂直稳立,采用斜撑、抛撑撑住,底部都应用横楞相互连接。
5、搭设顺序
搭设准备(架体基础)→放立杆位置线→竖主立杆→安放大横杆→安放小横杆→铺脚手片→绑扎斜撑和剪刀撑→设置连墙杆→绑扎挡脚板→张挂安全网。栏杆和挡脚板装饰施工时再安装。
所有杆件连接均须用螺栓扣件,每个节点的螺栓均要拧紧(45~60N•m),脚手架应横平竖直。
6、立杆设置方法:
准备工作做好后,放线定位和脚手架底部钢板的焊接。
7、扫地杆
纵向扫地杆用直角扣件固定在距基础上方0.2m的立杆上,横向扫地杆用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下的立杆上。
8、立杆接长方式
应用对接法,各层各步接头采用对接扣件,立杆上的对接扣件交叉布置,两根相邻立杆的接头不设置在同步内,扣件接头中心至主节点的距离不大于0.6m。
9、立杆顶端高度
施工过程中,要高出作业层1.5m,搭设完毕,高出檐口1.5m。
10、安全网、脚手板
密目网从首层脚手板以上满铺,安全网每层铺一道,同时施工作业层铺一道。脚手板首层满铺,再每隔三层满铺,共铺五层。
11、连墙杆
连墙杆采用钢管接预埋钢管,预埋钢管主体施工时埋入主体梁和柱内。伸入和伸出梁和柱200mm。用两个扣件与连墙杆连接。
脚手架与施工进度同步搭设,一次搭设高度不超过相邻连墙杆以上二步。
12、剪刀撑与横向斜撑的设置方法:
剪刀撑沿脚手架纵向两端和转角处起连续设置,斜杆与地面的倾角宜在45°~60°之间,用斜杆搭成剪刀撑,自下而上循序连续设置,到架体顶部。
最下面的一根剪刀撑交叉的搭设伸至地面,基础同立杆,同时搭接钢管参差且剪刀撑的交叉点在同一水平面上,剪刀撑钢管接长采用搭接方式,搭接长度为1.2m,并采用两只转向扣件锁紧,扣件上下两端为0.1m,中间为1m。
剪刀撑斜杆用旋转扣件,固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上,旋转扣件中心线至主节点的距离不大于0.15m。
本脚手架除拐角应设置横向斜杆外,中间应每隔6跨设置一道。
脚手架第二步开始以上每步应满铺脚手片,脚手板四角应用14#铅丝扎牢,施工操作上靠墙面部位应离开墙面0.12m铺设脚手片。
脚手架的小横杆靠墙一端距墙的距离为0.1m,同一平面上小横杆应对背设置,同时立杆上下对直。
13、避雷
脚手架的四角从立杆底部焊接ф12钢筋接建筑物避雷接地系统。
五、脚手架设计
1、搭设方式与主要参数
项目 内容
用途 安全防护,装修,装修荷载:2.0kN/m2
材料 Ф48×3.5钢管,f=205N/mm2
搭设高度 高度46.8m
步距 1.5m
跨度 1.5m
立杆横距 1.05m
内排立杆距墙面距离 0.15m
小横杆挑出立杆长度 内 0.1m
外 0.1m
连墙杆形式 拉筋与同立杆材料顶撑结合
连墙杆布置 两步三跨,竖向间距3.2,横向间距4.5m
脚手板 竹串片脚手板,自重标准值:0.15kN/m2
栏杆及挡脚板 操作层, 自重标准值:0.11kN/m
安全网、密止网 密目网架体外侧及首层脚手板以上满挂, 平网按首层、操作层设置,中间层隔层布置。
本地区基本风压 0.3kN/m2
2、立杆计算:
2.1、立杆段自重产生的轴向力设计值NG1k
由规范5.3.7式得Hs=[H]/(1-0.001[H])=46.8/(1-0.001×46.8)=49.1m
NG1k=Hsgk=49.1×0.1345=6.6kN
gk按规范JGJ130-2001附录A表A-1采用
2.2、构配件自重标准值产生的轴向力NG2k
步数: 46.8/1.5=31.2,取31步进行计算;根据施工现场实际情况:满铺脚手板5层,同时施工操作2层,操作层设挡脚板和栏杆。
脚手板:传至立杆1/2×0.15×1.0×1.5×7=0.79kN
栏杆、挡脚板:0.11×1.5×2/2=0.17kN
安全网: 0.005×1.5×(48-1.5)=0.35kN
则有外立杆NG2k1=0.79+0.17+0.35=1.31kN
内立杆NG2k2=0.79kN
因NG2k1>NG2k2,故只对外立杆进行验算。
NG= NG1k+NG2k=6.78+1.31=8.09kN
2.3、施工活荷载产生的轴向力NQK
本工程脚手架用于装修,由规范JGJ130-2001表4.2.2查得活荷标准值为2kN/m2,则有
NQK=1/2×1.0×1.5×2×2=3.0kN
2.4、由风荷载产生的立杆段弯矩标准值Mwk
由于立杆最不利部位为脚手架底部,查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)得:风压高度变化系数μz=1.25,恩施地区基本风压w0=0.3kN/m2;
由规范JGJ130-2001表4.2.4的规定有:脚手架风荷载体型系数μs=1.3φ=1.3×0.623=0.81;
由规范4.2.3式得风荷标准值
wk=0.7×μz×μs×w0=0.7×1.25×0.81×0.3=0.21kN/m2;由规范式5.3.4得风荷标准值产生的弯矩Mwk=wkah2=0.21×1.5×1.52/10=0.07kN•m
2.5、组合风荷载时,立杆段的轴向力设计值N:
N=1.2 NG +0.85×1.4×NQK=1.2×8.09+0.85×1.4×3.0=13.28 kN
2.6、立杆稳定性验算:
1)立杆计算长度l0:
l0=kμh=1.155×1.7×1.5=2.945m
式中 k---计算长度附加系数,其值取1.155
μ---考虑脚手架整体稳定性因素的单杆计算长度系数,按表5.3.3取1.7
h---立杆步距.
2)长细比λ:λ=l0/i=3.142×1000/15.8=198.865<[λ]=210,满足要求,查本规范附录C表C得ϕ=0.182
3)i---截面回转半径按本规范附录B表B采用为15.8mm
A---立杆的截面面积按本规范附录B表B采用为489mm2
W---截面模量按本规范附录B表B采用5080mm3
σ=N/ϕA+MW/W
=13.28×1000/ (0.182×489)+0.07×1000/5080
=149.23N/mm2<f=205 N/mm2
故立杆稳定性符合要求.
4)不组合风荷时,计算立杆段的轴向力设计值N
由规范式5.3.2-1有:
N=1.2(NG1k +NG2k-1)+1.4∑NQK-1=1.2×8.09+1.4×3.0=13.91kN
N/(ϕA)=13.28×1000/(0.182×489)=149.22N/mm2<ƒ=205 N/mm2
立杆稳定性满足要求。
2.7、立杆的底座面积计算:
地基承载力设计值fg=kc×fgk=1.0×160=160kN/m2
kc为地基承载力调整系数,对碎石土、砂土、回填土应取0.4,对粘土取0.5,对岩石、混凝土取1.0
P—立杆基础底面的平均压力为13.91KN,
则基础底面积为A: 13.91/160=0.087m2,用300mm×300mm的底座即可.
3、脚手架杆件验算
3.1 横向水平杆的验算,按简支梁计算
3.1.1 抗弯验算
横杆自重标准值P1=0.038kN/m
脚手板荷载标准值P2=0.150×1.5=0.225kN/m
静荷载计算值q1=1.2(P1+P2)
=1.2×(0.038+0.225)
=0.316kN/m
活荷载标准值Q=2.0×1.5=3.0 kN/m
活荷载计算值q2=1.4Q=1.4×3.0=4.2 kN/m
q=q1+q2=0.316+4.2=4.516kN/m
产生的弯矩Mmax=q2/8=4.516×1.02/8=0.565 kN•m
抗弯计算:Mmax/W=0.565×106/5080=111.22N/mm2<f=205 N/mm2
横向水平杆抗弯强度满足要求。
3.1.2 挠度的验算:
由静力计算手册查得:
ν=5 qkb4/(384EI)
=5×3.026×1.04×1012/(384×2.06×105×12.19×104)=1.569mm
由规范表5.1.8查得:ν容=b/150=1000/150=6.667mm>ν=1.569mm
横向水平杆挠度满足要求。
3.2 纵向水平杆的验算,按三跨连续梁计算
横杆自重标准值P1=0.038kN/m
栏杆挡脚板荷载标准值P2=0.11 kN/m
静荷载计算值q1=1.2(P1+P2)
=1.2×(0.038+0.11)
=0.178kN/m
由横向水平杆传来集中力设计值为
q2=3.026×1×1.5/2=2.27kN
3.2.1 抗弯验算:
查静力学计算手册,考虑施工活荷的最不利组合,有:
Mmax=0.08q12+0.175q2
=0.08×0.178×1.52+0.175×2.27×1.5=0.628 kN•m
抗弯计算:Mmax/W=0.628×106/5080=123.622N/mm2<f=205 N/mm2
纵向水平杆抗弯强度满足要求。
3.2.2 挠度的验算:
ν=0.677q14/(100EI)+1.615q23/(100EI)
=(0.677×0.178×1.54×1012+1.615×2.27×103×1.53×109)/(100×2.06×105×12.19×104)=5.17mm
由规范表5.1.8查得:ν容=a/150=1500/150=10mm>ν=5.17mm
纵向水平杆挠度满足要求。
3.3 纵向水平杆与立杆连接扣件抗滑验算:
考虑施工活荷的最不利组合,查静力计算手册有:
纵、横向水平杆传给立杆的竖向力设计值
R=2.3F=2.3×(4.561×1/2+0.178×1.5)=5.859 kN
查规范表5.1.7得:
扣件抗滑承载力设计值Rc=8kN >5.859kN
扣件抗滑满足要求。
3.4 连墙件验算
3.4.1 连墙件轴向力
连墙件的轴向力设计值:NL= NLw+5=1.4×wk×Aw+5
=1.4×0.21×2×1.6×3×1.5+5=9.234kN,
3.4.2 连墙件稳定验算:
按最不利考虑0=b+a=0.2+0.1=0.3m=300mm,则有长细比λ=300/15.8=19<210,查得稳定系数φ=0.949;
连墙件的轴向力承载力:
[N]= φA ƒ=0.949×489×205=95132N=95.1kN>9.234kN
连墙件稳定满足要求。
扣件抗滑力验算
一个扣件能承受拉力为Nc=8kN,2Nc=12kN,用两个扣件能满足要求。
六、脚手架拆除
(1)、拆除前准备工作:
①全面检查脚手架的扣件连接、连墙杆、支撑系统等是否符合规范和施工方案要求。
②根据检查结果补充制订拆除顺序和加固措施。
③由专职安全员进行拆除安全技术交底。
④清除脚手架上杂物及地面障碍物。
(2)、拆除脚手架,周围应设围栏或警戒标志,并由专人看管,禁止无关人员入内。
(3)、拆除作业必须由上而下逐层进行,严禁上下同时作业。
(4)、连墙体必须随脚手架逐层拆除,严禁先将连墙体整层或数层拆除后再拆脚手架;分段拆除高差不应大于2步,如高差大于2步,应增设连墙件加固。
(5)、脚手架拆至下部最后一根立杆高度时,应先在适当的位置搭设临时抛撑加固后,再拆连墙杆。
(6)、当脚手架采取分段,分立面拆除时,对不拆除的脚手架两端,应设置连墙杆和斜撑加固 。
(7)、卸料时,各构配件严禁抛掷至地面。
第七章 安全管理
1、脚手架安全保证体系
脚手架安装、拆除负责人:沈维平,项目经理在签订施工合同时,双方约定安全责任划分,同时脚手架工人进场,由安全员对其班组长进行安全技术交底,再督促班组长对工人安全技术交底的落实。
项目经理:章振
安全员:张鹏江
班组长:沈维平
操作工
2、脚手架在使用过程中清理、检修
(由现场专职安全员:张鹏江、架子班长:沈维平负责落实)
脚手架搭设时,要多步验收,主体结构施工过程中,每搭设完五层验收一次,十五层共验收三次,装饰阶段施工前要进行整体验收,经验收合格挂牌后方可使用,在使用过程中每周一进行一次日常检修维护(清理平网内杂物,对损坏的平立网进行修复,架体及连墙杆检查、维护),
3、防坠落措施
(1)本工程临时设施及施工通道(含D栋)距离建筑物较近,为防止高空物体附落对地面作业人员造成伤害,脚手架外侧采用密目网封闭,并加强对施工人员及材料堆放的管理,杜绝物体坠落现象。
(2)房屋入口设置安全通道、搅拌站,并按要求搭设双层防护棚。
(3)垂直运输设备(塔吊)定期检查、维修、保养,并作好使用和维护记录,塔吊司机专业培训,持证上岗,本工程设置两名专业司机轮流操作,严禁疲劳驾驶。
(4)吊运脚手架、钢管等须用专用保险吊钩,严禁单点起吊,要准、平衡。
(5)吊物时由专人指挥,不得盲吊。
(6)底层脚手板必须满铺,绑扎牢固,脚手板铺设交接处平整、牢固,无探头跳板,脚手架与主体施工同步进行,必须保证外脚手架高出作业层,外围选用合格且防火的密目网全封闭。脚手架封顶,里立杆应低于檐口0.5m,外立杆高出檐口1.5m。
(7)严禁在脚手架上堆放钢管,模板及施工多余的物件等,以防止超载或高空坠落。
(8)搭拆脚手架时,地面设围栏和警戒标志,并派专人看守,严禁非操作人员入内。
4、安全措施
(1)人员及材料要求
1.1.搭设脚手架的施工人员必须通过按现行国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》(GB5036)等考核合格的专业架子工,有登高架设特种作业上岗证。
1.2、上岗人员应定期体检,合格方可持证上岗。凡患有高血压、高血压、心脏病等不适于高空作业人员不得进行脚手架操作。
1.3、搭拆脚手架人员必须戴安全帽、系安全带,工具及零配件要放在工具袋内,穿防滑鞋工作,袖口、裤口要扎紧。
1.4、进场钢管、扣件必须有产品合格证和检验报告。
1.5、建立钢管、扣件的专用堆放场地,钢管、扣件按品种、规格分类堆放,堆放场地不得积水。
(2)施工要求:
2.1、脚手架搭拆前应有书面安全技术交底。使用前必须经过验收(可分层、分段)合格后挂牌使用,并有验收签字手续:拆除时严格按安全技术操作规程要求进行。
2.2、脚手架与主体结构连墙杆采用钢管,一端用扣件与主体结构预埋钢管扣件连接,另一端用扣件同立杆连接。
2.3、施工班组应按专项方案施工不得擅自更改。
2.4、当有六级及六级以上大风、雾、雨、雪等天气时,应停止脚手架搭拆作业。
2.5、脚手架每搭五层,由项目部质检部门检查验收,有书面记录,履行验收签字手续,验收合格后方继续搭设。
2.6、搭拆脚手架时,地面应设置围栏和警戒标志,并派专人监护,严禁非操作人员入内。
(3)使用时的要求
3.1、在脚手架的使用期间要加强钢管、扣件的检测和维修保养。
3.2、在脚手架的使用期间严禁拆除主节点处的纵、横向水平杆、扫地杆及连墙件。不得在脚手架基础及相邻处进行挖掘作业,否则应采取安全措施。
3.3、脚手架使用中,应定期检查杆件设置的连接、连墙件、支撑、门洞桁架等的构造是否符合要求:地基是否有积水、底座是否有松动,立杆是否悬空;扣件是否松动;脚手架的垂直度偏差;安全防护措施是否符合要求,是否超载。
3.4、施工现场带电线路如无可靠的安全措施,一律不准通过脚手架。
悬挑式卸料钢平台安全施工方案
1.荷载参数
脚手板类别:竹笆片脚手板,脚手板自重标准值(kN/m2):0.30;
栏杆、挡板类别:栏杆竹笆片,栏杆、挡板脚手板自重标准值(kN/m2):0.15;
施工人员等活荷载(kN/m2):2.00,最大堆放材料荷载(kN):10.00。
2.悬挑参数
内侧钢绳与墙的距离(m):2.50,外侧钢绳与内侧钢绳之间的距离(m):1.90;
上部拉绳点与悬挑梁墙支点的距离(m):3.00;
钢丝绳安全系数K:10.00,悬挑梁与墙的接点按 铰支 计算;
预埋件的直径(mm):50.00。
3.水平支撑梁
主梁槽钢型号:18号槽钢槽口水平 ;
次梁槽钢型号:10号槽钢槽口水平 ;
次梁槽钢间距(m):1.00,最里端次梁与墙的最大允许距离(m):0.20。
4.卸料平台参数
水平钢梁(主梁)的悬挑长度(m):4.50,水平钢梁(主梁)的锚固长度(m):0.30;
平台计算宽度(m):2.20。
二、次梁的验算:
次梁选择 10号槽钢槽口水平 ,间距1.00m,其截面特性为:
面积 A=12.74cm2;
惯性距 Ix=198.30cm4;
转动惯量 Wx=39.70cm3;
回转半径 ix=3.95cm;
截面尺寸:b=48.0mm,h=100.0mm,t=8.5mm。
1.荷载计算
(1)脚手板的自重标准值:本例采用竹笆片脚手板,标准值为0.30kN/m2;
Q1 = 0.30× 1.00= 0.30kN/m;
(2)最大的材料器具堆放荷载为10.00kN,转化为线荷载:
Q2 = 10.00/ 4.50/ 2.20× 1.00= 1.01kN/m;
(3)槽钢自重荷载 Q3= 0.10kN/m;
经计算得到 静荷载设计值 q = 1.2×(Q1+Q2+Q3) = 1.2×(0.30+1.01+0.10) = 1.69kN;
经计算得到 活荷载设计值 P = 1.4× 2.00× 1.00× 2.20= 6.16kN。
2.内力验算
内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算,计算简图如下:
最大弯矩M的计算公式为:
经计算得到,最大弯矩 M = 1.69×2.202/8+6.16×2.20/4=4.41kN.m。
3.抗弯强度验算
次梁应力:
其中 γx -- 截面塑性发展系数,取1.05;
[f] -- 钢材的抗压强度设计值,[f] = 205.00 N/mm2;
次梁槽钢的最大应力计算值 σ =4.41×103/(1.05×39.70)=105.80 N/mm2;
次梁槽钢的最大应力计算值 σ =105.800 N/mm2 小于 次梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205.000 N/mm2,满足要求!
4.整体稳定性验算
其中,φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
经过计算得到 φb=570×8.50×48.00×235/(2.20×100.00×235.0)=1.06;
由于 φb大于0.6,按照下面公式调整:
得到 φb=0.803;
次梁槽钢的稳定性验算 σ =4.41×103/(0.803×39.700)=138.30 N/mm2;
次梁槽钢的稳定性验算 σ =138.304 N/mm2 小于 次梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205.000 N/mm2,满足要求!
三、主梁的验算:
根据现场实际情况和一般做法,卸料平台的内钢绳作为安全储备不参与内力的计算。
主梁选择 18号槽钢槽口水平 ,其截面特性为:
面积 A=29.29cm2;
惯性距 Ix=1369.90cm4;
转动惯量 Wx=152.20cm3;
回转半径 ix=6.84cm;
截面尺寸,b=70.00mm,h=180.00mm,t=10.5mm;
1.荷载验算
(1)栏杆与挡脚手板自重标准值:本例采用栏杆竹笆片,标准值为0.15kN/m;
Q1 = 0.15kN/m;
(2)槽钢自重荷载 Q2=0.23kN/m
静荷载设计值 q = 1.2×(Q1+Q2) = 1.2×(0.15+0.23) = 0.45kN/m;
次梁传递的集中荷载取次梁支座力 P = (1.69×2.20+6.16)/2=4.94kN;
2.内力验算
悬挑卸料平台示意图
悬挑卸料平台水平钢梁计算简图
悬挑水平钢梁支撑梁剪力图(kN)
悬挑水平钢梁支撑梁弯矩图(kN.m)
悬挑水平钢梁支撑梁变形图(mm)
卸料平台的主梁按照集中荷载P和均布荷载q作用下的连续梁计算,由矩阵位移法,得到:
R[1] = 15.067 kN;
R[2] = 16.593 kN;
最大支座反力为 Rmax=16.593 kN.m;
最大弯矩 Mmax=12.910 kN.m;
最大挠度 V=8.749 mm。
3.抗弯强度验算
其中 x -- 截面塑性发展系数,取1.05;
[f] -- 钢材抗压强度设计值,[f] = 205.00 N/mm2;
主梁槽钢的最大应力计算值 σ =1.29×107/1.05/152200.0+2.43×104/2929.000=89.092 N/mm2;
主梁槽钢的最大应力计算值 89.092 N/mm2 小于 主梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205.00 N/mm2,满足要求!
4.整体稳定性验算
其中 φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
φb=570×10.5×70.0×235/(4500.0×180.0×235.0)=0.517;
可得 φb=0.517;
主梁槽钢的稳定性验算 σ = 1.29×107/(0.517×152200.00)=164.00 N/mm2;
主梁槽钢的稳定性验算 σ = 164.00 N/mm2 小于 [f]=205.00,满足要求!
四、钢丝拉绳的内力验算:
水平钢梁的垂直支坐反力RCi和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算,
RCi = RUisinθi
其中 RCi -- 水平钢梁的垂直支坐反力(kN);
RUi -- 拉钢绳的轴力(kN);
θi -- 拉钢绳的轴力与水平钢梁的垂直支坐反力的夹角;
sinθi = Sin ( 90 - ArcTan ( ( Lio + li ) / Lw ) ) = 0.563;
根据以上公式计算得到外钢绳的拉力为:RUi = RCi / sinθi;
RU1 = 15.067 / 0.563 = 26.75 kN;
五、钢丝拉绳的强度验算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU取最大值进行验算,为26.75kN;
如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力计算公式:
其中[Fg]-- 钢丝绳的容许拉力(kN);
Fg -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN);
计算中近似取Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm);
α -- 钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8;
K -- 钢丝绳使用安全系数。
计算中[Fg]取26.746kN,α=0.820,K=10.000,得到:d=25.5mm。
钢丝绳最小直径必须大于26.000mm才能满足要求!
六、钢丝拉绳拉环的强度验算:
取钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力最大值RU进行计算作为拉环的拉力N为:
N=RU=26745.518N。
拉环强度计算公式为:
其中, [f]为拉环钢筋抗拉强度,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8所述在物件的自重标准值作用下,
每个拉环按2个截面计算的。拉环的应力不应大于50N/mm2,故拉环钢筋的抗拉强度设计值[f]=50.0N/mm2;
所需要的拉环最小直径 D=[26745.5×4/(3.142×50.00×2)]1/2=26.1mm。
七、操作平台安全要求:
1.卸料平台的上部拉结点,必须设于建筑物上,不得设置在脚手架等施工设备上;
2.卸料平台安装时,钢丝绳应采用专用的挂钩挂牢,建筑物锐角口围系钢丝绳处应加 补软垫物,平台外口应略高于内口;
3.卸料平台左右两侧必须装置固定的防护栏;
4.卸料平台吊装,需要横梁支撑点电焊固定,接好钢丝绳,经过检验后才能松卸起重吊钩;
5.卸料平台使用时,应有专人负责检查,发现钢丝绳有锈蚀损坏应及时调换,焊缝脱焊应及时修复;
6.操作平台上应显著标明容许荷载,人员和物料总重量严禁超过设计容许荷载,配专人监督。