湖滨花园1楼工程;属于框架结构;地上11层;地下0层;建筑高度:34.96m;标准层层高:2.80m ;总建筑面积:8016.00平方米;总工期:280天;施工单位:江苏华诚远大建设有限公司。
本工程由江苏驰翔置业有限公司投资建设,宿迁市建筑设计研究院有限公司设计,宿迁市建筑设计研究院有限公司地质勘察,连云港天正建设监理有限公司监理,江苏华诚远大建设有限公司组织施工;由郑明松担任项目经理,王朝阳担任技术负责人。
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:冲压钢脚手板,脚手板自重(kN/m2):0.30;
栏杆、挡板类别:栏杆、冲压钢脚手板挡板,栏杆、挡板脚手板自重(kN/m):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):1.00,外侧钢绳与内侧钢绳之间的距离(m):0.50; 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:6.00,悬挑梁与墙的接点按 固支 计算; 预埋件的直径(mm):20.00。
只对外侧钢绳进行计算;内侧钢绳只是起到保险作用,不进行计算。
3.水平支撑梁
主梁材料类型及型号:12.6号槽钢槽口水平 ; 次梁材料类型及型号:10号槽钢槽口水平;
次梁水平间距ld(m):0.40,建筑物与次梁的最大允许距离le(m):0.20。
4.卸料平台参数
水平钢梁(主梁)的悬挑长度(m):2.50,水平钢梁(主梁)的锚固长度(m):0.10; 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0.4m,其截面特性为: 面积 A=12.74cm2; 惯性距 Ix=198.3cm4; 转动惯量 Wx=39.7cm3; 回转半径 ix=3.95cm;
截面尺寸:b=48mm,h=100mm,t=8.5mm。
1.荷载计算
(1)脚手板的自重标准值:本例采用冲压钢脚手板,标准值为0.30kN/m2; Q1 = 0.30× 0.40= 0.12kN/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/ 2.50/ 3.00× 0.40= 0.53kN/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×(0.12+0.53+0.10) =
0.90kN;
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 = 0.90×3.002/8+3.36×3.00/4=3.53kN.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 =3.53×103/(1.05×39.70)=84.79 N/mm2;
次梁槽钢的最大应力计算值 σ =84.786 N/mm2 小于 次梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205 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 =3.53×103/(0.706×39.700)=126.06 N/mm2;
次梁槽钢的稳定性验算 σ =126.058 N/mm2 小于 次梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205 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=391.466cm4; 转动惯量 Wx=62.137cm3; 回转半径 ix=4.953cm;
截面尺寸,b=53mm,h=126mm,t=9mm;
1.荷载验算
(1)栏杆与挡脚手板自重标准值:本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板,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 = (0.90×3.00+3.36)/2=3.03kN;
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] = 19.336 kN; R[2] = 5.617 kN;
最大支座反力为 Rmax=19.336 kN; 最大弯矩 Mmax=5.597 kN.m; 最大挠度 V=3.805 mm。
3.抗弯强度验算
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] = 205.00 N/mm2; 主梁槽钢的最大应力计算值 σ
=5.60×106/1.05/62137.0+9.67×103/1569.000=91.949 N/mm2;
主梁槽钢的最大应力计算值 91.949 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/(2500.0×126.0×235.0)=0.863; 由于 φb大于0.6,应按照下面公式调整:
可得 φb=0.743;
主梁槽钢的稳定性验算 σ = 5.60×106/(0.743×62137.00)=121.19 N/mm2;
主梁槽钢的稳定性验算 σ = 121.19 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 (ArcTan (3/(0.5+1)) = 0.894;
根据以上公式计算得到外钢绳的拉力为:RUi = RCi / sinθi; RU1 = 19.336 / 0.894 = 21.62 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21.62kN;
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21.619kN,α=0.82,K=6,得到:d=17.8mm。
钢丝绳最小直径必须大于18mm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=21618.670N。
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=[21618.7×4/(3.142×50.00×2)]1/2=23.5mm。
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。
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