悬挑工字钢方案修改.doc

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1、R3悬挑卸料平台设计方案补充1、补充方案1.1补充方案概述考虑R3剪力墙之间最大间距为2900mm，且洞口两侧设置爬架不能设置预埋在悬挑楼板上的工字钢的实际情况，本方案悬挑工字钢主梁之间距离需调整为2700mm，操作平台面尺寸为3.30m3.0m，钢丝绳固定在上层楼面下剪力墙上，两侧钢丝绳斜拉在距剪力墙洞口边1m位置。具体设计补充如下。1.2 设计方案 两道悬挑工字钢主梁之间距离设置为2700mm，主梁两侧悬挑400mm后焊接两根3000mm长16号工字钢，焊接采用对接焊接方式；次梁采用四根10号槽钢，搭接焊接在16号工字钢上，间距1000mm，操作平台使用3mm钢板，设计承载力为1.5t。平

2、台四周设置维护钢管，钢管内侧固定模板作为维护。钢丝绳吊环设置在两侧的16号工字钢上，每侧设置2道钢丝绳，钢丝绳斜拉在距2900mm洞口边1000mm的位置。补充方案示意图如下所示：图1.1 悬挑卸料平台平面图（主次梁搭接满焊）图1.2 悬挑卸料平台平面图图1.3 主次梁焊接示意图图1.4 钢丝绳上部吊点详图1.3堆载要求型钢悬挑卸料平台上施工人员荷载按0.80KN/m2考虑，平台作业面上最大堆放材料荷载为15.0KN（重量为15.0/9.8=1531Kg），材料堆载折算实物要求如下：1、钢筋半成品、木方、钢管堆放高度：（1）扣件：按照每个扣件1.84Kg计算，整个卸料平台最多堆放扣件1531/

3、1.84=830个。（2）木方：木方规格50mm100mm，木方密度为5KN/m3，按照底面宽度2m放置，计算得木方最大堆放高度为（15.0/5）/2=1500mm。（3）钢管：483.5mm钢管重量是3.84Kg/m，按底层钢管放置15根的正方体排放，钢管长度3.5m时，钢管的最多排放1531/（3.84153.5）=7排；当钢管长度大于3.5m时，将其一端搭置在结构楼板上，按底层钢管放置15根的正方体排放，最多可排放7排。（4）模板：按照2400 mm1200 mm12 mm计算，竹胶合板的密度取0.86g/cm3，该堆料平台上最多可放置同规格竹胶合板50块，高度约为600mm。2、卸料平

4、台操作面上禁止堆放钢筋原材和其他材料。2、补充计算书2.1 参数信息2.1.1 荷载参数脚手板类别：3mm厚钢板脚手板，脚手板自重(kN/m2)：0.30；栏杆、挡板类别：1200mm高木模板挡板，栏杆、挡板脚手板自重(kN/m)：0.14；施工人员等活荷载(kN/m2):0.80，最大堆放材料荷载(kN):15.00。2.1.2 悬挑参数内侧钢绳与墙的距离(m)：4.50，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)：5.70；钢丝绳安全系数K：6.00，悬挑梁与墙的接点按铰支计算；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。2.1.3

5、水平支撑梁主梁材料类型及型号：16号工字钢；次梁材料类型及型号：10号槽钢；次梁水平间距ld(m)：1.00；2.1.4 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)：1.50；平台计算宽度(m)：3.303.0。2.2 槽钢次梁的验算槽钢次梁选择10号工字钢，间距1.0m，其截面特性为：面积 A=12.74cm2；惯性距 Ix=198.3cm4；截面抵抗矩 Wx=39.7cm3；回转半径 ix=3.95cm；截面尺寸：b=48mm,h=100mm,t=8.5mm。2.2.1 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0.30k

6、N/m2； Q1 = 0.301.0= 0.3kN/m；(2)最大的材料器具堆放荷载为15.0kN，转化为线荷载： Q2 =15.0/ 3.30/ 3.001.0=1.52kN/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(0.3+1.52+0.10) = 2.304kN；得到活荷载设计值： P = 1.4 0.80 3.001.0=3.36kN。2.2.2内力验算槽钢次梁受力如下图4.1所示，为简化且保守计算，槽钢次梁按照集中荷载P与均布荷载q作用下的两端固定梁进行计算，支座之间距离为3300mm，计算公式如下：

7、图1.1 槽钢受力简图 图1.2 槽钢受力简化计算简图跨中弯矩M的计算公式为：M=ql2/24+Pl/8经计算得到，跨中弯矩 M = 2.3043.02/24+3.363.0/8=2.124kN.M。 2.2.3 槽钢次梁抗弯强度验算次梁应力： 其中 x - 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 =0.2124104/(1.0539.70)=50.954N/mm2；次梁槽钢的最大应力计算值 =50.954N/mm2 小于次梁槽钢的抗压强度设计值 f=205 N/mm2,满足要求。2.2.4 槽钢次梁整体稳定性验

8、算 其中，b - 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 b=5708.5048.00235/(3.0100.00235.0)=0.775；由于 b大于0.6，按照下面公式调整： 得到 b=0.706；次梁槽钢的稳定性验算 =0.2124104/(0.70639.700)=75.781N/mm2；次梁槽钢的稳定性计算 =75.781N/mm2 小于次梁槽钢的抗压强度设计值 f=205 N/mm2,满足要求。2.2.5 槽钢次梁挠度验算查静力计算手册，得到两端固定梁在居中集中力和均布荷载作用下挠度计算公式为：max=Fl3/192EI+ql4/384EI =(33603.5

9、3109)/（1922.06105198.3104)+（23043.54109)/（3842.06105198.3104)=1.837mm+2.204mm=4.041mmmax/l=4.041/3000=1/7421/v=1/400,满足要求。2.3 主梁的验算根据现场实际情况和一般做法，卸料平台的内钢丝绳作为安全储备不参与内力的计算。主梁以操作平台两端焊接部位作为支座，按照在均布荷载和集中荷载作用下的两端固结的杆件进行计算，验算工字钢的抗弯强度、整体稳定性和弯矩最大位置挠度。主梁选择 16号工字钢 ，间距3.3m，其截面特性为：面积 A=26.1cm2；惯性距 Ix=1130cm4；截面抵抗

10、矩 Wx=141cm3；回转半径 ix=6.58cm；截面尺寸，b=88mm,h=160mm,t=9.9mm。2.3.1 荷载验算(1)工字钢自重荷载 Q1=0.20kN/m 静荷载设计值 q = 1.2Q1 = 1.20.20 = 0.40kN/m； 槽钢次梁传递的集中荷载取次梁支座力 P = (3.32.304+3.36)/2=5.482kN； 2.3.2 内力验算 将卸料平台的主梁悬挑部分按照集中荷载P和均布荷载q作用下两端固结的杆件进行计算，受力简图如下图4.3所示：图1.3 主梁悬挑部分受力简图计算单个集中力作用下的内力，其受力简图如下图所示：图1.4 单个集中力作用下受力示意图单个

11、集中力作用下计算得弯矩如下： MA=5482122/32=2436.4N.m；MB=5482122/32=1218.2N.m；MC=254821222/33=1624.3N.m；MD=0.14MC /1.14=0.141624.3/1.14=199.5N.m；两个集中力和均布荷载作用下，查两端固定单跨梁结构计算表,及利用已知计算数据得：M跨中=MC+MD+ql2/24=1624.3+199.5+400.032/24=1973.8N.m；M支座=MA+MB+ql2/12=2436.4+1218.2+400.032/12=3954.6N.m。2.3.3 抗弯强度验算 其中 x - 截面塑性发展系数

12、，取1.05；f - 钢材抗压强度设计值，f = 205.00 N/mm2；主梁工字钢的最大应力计算值：=3.95106/1.05/.0=26.68N/mm2主梁工字钢的最大应力计算值26.68N/mm2 小于主梁工字钢的抗压强度设计值 f=205.00 N/mm2，满足要求。2.3.4 整体稳定性验算 其中b - 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B得到：b=0.933由于b大于0.6，应按照下面公式调整： 可得 b=0.768；主梁工字钢的稳定性验算 =3.95106/(0.768.00)=36.48N/mm2； 主梁悬挑型钢的稳定性验算 =

13、 36.48N/mm2 小于f=205.00,满足要求。2.3.5 主梁挠度计算v=ql4/384EI+4Pa2b2/3EI(3a+b)=40034109/(3842.061051130104)+454822212109/(32.0610511301047)=0.036+1.79=1.83mm；v/l=1.83/3000=1/16391/v=1/400,满足要求。2.3.6 悬挑主梁焊缝验算两根16号工字钢焊接部位受力及焊缝形式如下图所示：图1.5 焊缝受力简图Aw=0.70.8142=15.68cm2；Ww=0.70.81422/6=36.58cm3；V=2P/2+ql/2=54822/2+

14、400.03/2+5482=11564N；M=3954.6N.m；=M/Ww=3954.6/36.58=108.11N/mm2；=V/Aw=11564/1568=7.375N/mm2；则（/f）2+21/2=（108.11/1.22）2+7.37521/2=88.92N/mm2f wf =160N/mm2；则焊缝满足要求。2.4 钢丝拉绳的验算当钢丝拉绳承受平台荷载时，地锚锚固则可作为安全储备不进行计算。钢丝拉绳所在工字钢承受上部槽钢传下来的集中力和本身的均布荷载，同时假定其完全承受了悬挑工字钢主梁通过焊缝传过来的竖向集中力，其受力简图如下图所示：2.4.1 荷载验算(1) 工字钢自重荷载 Q

15、1=0.20kN/m ；(2) 栏杆、硬围护荷载Q2=0.14kN/m ；静荷载设计值 q = 1.2（Q1+Q2）= 1.20.34 = 0.408kN/m； 悬挑工字钢主梁传递给端部工字钢的集中荷载取焊缝处竖向剪力11.564kN；槽钢次梁传递的集中荷载取次梁支座力5.482kN；则钢丝拉绳所在工字钢需要承受支座力P=5.482+11.564=17.046KN。2.4.2 内力验算 钢丝拉绳所在工字钢受力简图如下图所示：计算单个集中力作用下的内力，其受力简图如下图所示：图1.4 单个集中力作用下受力示意图单个集中力作用下计算得弯矩如下： MA=17046122/32=4909.3N.m；M

16、B=17046122/32=2454.67N.m；MC=2170461222/33=9818.67N.m；MD=0.14MC /1.14=0.149818.67/1.14=1205.8N.m；两个集中力和均布荷载作用下，查两端固定单跨梁结构计算表,及利用已知计算数据得：Mmax=M支座=MA+MB+ql2/12=4909.3+2454.67+408.032/12=7670N.m。2.4.3 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；主梁工字钢的最大应力计算值：=7.67106/1.05/.051.81N/mm2主梁工

17、字钢的最大应力计算值51.81N/mm2 小于主梁工字钢的抗压强度设计值 f=205.00 N/mm2，满足要求。2.4.4 整体稳定性验算 其中b - 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B得到：b=0.933由于b大于0.6，应按照下面公式调整： 可得 b=0.768；主梁工字钢的稳定性验算 =7.67106/(0.768.00)=70.83N/mm2； 主梁悬挑型钢的稳定性验算 =70.83N/mm2 小于f=205.00,满足要求。2.4.5 钢丝拉绳工字钢挠度计算v=ql4/384EI+4Pa2b2/3EI(3a+b)=40834109/

18、(3842.061051130104)+4170462212109/(32.0610511301047)=0.037+5.58=5.62mm；v/l=5.62/3000=1/5331/v=1/400,满足要求。2.4.6 钢丝绳内力验算钢丝拉绳承受的垂直支座反力RCi=11.5462/2+408.03/2=12158N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 = RUisini 其中 RCi - 水平钢梁的垂直支坐反力(kN)； RUi - 拉钢绳的轴力(kN)； i - 拉钢绳的轴力与水平钢梁的垂直支坐反力的夹角； sini = Sin (ArcTan (6/5

19、.6) = 0.731；根据以上公式计算得到外钢绳的拉力为：RUi = RCi / sini；RU1 = 12.16 / 0.731 =16.632kN。2.4.7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31.06kN；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)； - 钢丝绳之间的荷载不均匀系数 K - 钢丝绳使用安全系数。计算中Fg取16.63kN，=0.82,K=6，得到：d=15.6mm。钢丝绳最小直径必须大于16mm才能满足要求，故每侧选择一根20mm的钢丝绳进行卸载，内侧钢丝绳作为辅助。2.4.8吊点拉环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=16.63 kN。 拉环强度计算公式为： 其中，其中f为拉环受力的单肢抗剪强度，取f =55N/mm2；所需要的拉环最小直径 D=166334/(3.14255.002)1/2=13.88mm，所以选择HPB235级25钢筋拉环满足要求。