卸料平台方案

第十节 型钢悬挑卸料平台计算书
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：竹串片脚手板，脚手板自重(kN/m2)：0.35；
栏杆、挡板类别：栏杆、竹串片脚手板挡板，栏杆、挡板脚手板自重(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)：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 铰支 计算；
预埋件的直径(mm)：16.00。
3.水平支撑梁
主梁材料类型及型号：12.6号工字钢；
次梁材料类型及型号：10号工字钢；
次梁水平间距ld(m)：1.40，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)：3.00，水平钢梁(主梁)的锚固长度(m)：3.00；
平台计算宽度(m)：2.50。
二、次梁的验算:
次梁选择 10号工字钢 ，间距1.4m，其截面特性为：
面积 A=14.3cm2；
惯性距 Ix=245cm4；
截面抵抗矩 Wx=49cm3；
回转半径 ix=4.14cm；
截面尺寸：b=68mm,h=100mm,t=7.6mm。
1.荷载计算
(1)脚手板的自重标准值：本例采用竹串片脚手板，标准值为0.35kN/m2；
Q1 = 0.35× 1.40= 0.49kN/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/ 3.00/ 2.50× 1.40= 1.87kN/m；
(3)工字钢自重荷载 Q3= 0.11kN/m；
经计算得到 静荷载设计值 q = 1.2×(Q1+Q2+Q3) = 1.2×(0.49+1.87+0.11) = 2.96kN；
经计算得到 活荷载设计值 P = 1.4× 2.00× 1.40× 2.50= 9.80kN。
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 = 2.96×2.502/8+9.80×2.50/4=8.44kN.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；
次梁工字钢的最大应力计算值 σ =8.44×103/(1.05×49.00)=163.99 N/mm2；
次梁工字钢的最大应力计算值 σ =163.99 N/mm2 小于 次梁工字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，查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到：φb=1.65
由于 φb大于0.6，按照下面公式调整：

得到 φb=0.899；
次梁槽钢的稳定性验算 σ =8.44×103/(0.899×49.000)=191.51 N/mm2；
次梁工字钢的稳定性验算 σ =191.515 N/mm2 小于 次梁工字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号工字钢 ，间距1.4m，其截面特性为：
面积 A=18.1cm2；
惯性距 Ix=488.592cm4；
截面抵抗矩 Wx=77.529cm3；
回转半径 ix=5.195cm；
截面尺寸，b=74mm,h=126mm,t=8.4mm；
1.荷载验算
(1)栏杆与挡脚手板自重标准值：本例采用栏杆、竹串片脚手板挡板，标准值为0.14kN/m；
Q1 = 0.14kN/m；
(2)工字钢自重荷载 Q2=0.14kN/m
静荷载设计值 q = 1.2×(Q1+Q2) = 1.2×(0.14+0.14) = 0.33kN/m；
次梁传递的集中荷载取次梁支座力 P = (2.96×2.50+9.80)/2=8.60kN；
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] = 28.524 kN；
R[2] = -1.72 kN；
最大支座反力为 Rmax=28.524 kN；
最大弯矩 Mmax=14.136 kN.m；
最大挠度 V=19.720 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；
主梁工字钢的最大应力计算值 σ =1.41×107/1.05/77529.0+1.43×104/1810.000=181.532 N/mm2；
主梁工字钢的最大应力计算值 181.532 N/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!
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，查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到：φb=2
由于 φb大于0.6，应按照下面公式调整：

可得 φb=0.929；
主梁槽钢的稳定性验算 σ = 1.41×107/(0.929×77529.00)=196.27 N/mm2；
主梁槽钢的稳定性验算 σ = 196.27 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 = 28.524 / 0.894 = 31.89 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31.89kN；
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31.891kN，α=0.82,K=6，得到：d=21.6mm。
钢丝绳最小直径必须大于22mm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=31890.605N。
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=[31890.6×4/(3.142×50.00×2)]1/2=28.5mm。
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。