如何计算卸料平台的内力

Question

如题所述

Answer 1

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。

Answer 2

1楼回答的很完整了。