吊籃施工吊籃安全驗(yàn)算

10.1拉結(jié)固定吊籃安全計(jì)算 110.2加長(zhǎng)前梁強(qiáng)度校核 410.3加高壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算 510.4斜拉鋼絲式吊籃安全驗(yàn)算 610.5單人吊籃安全計(jì)算 710.1拉結(jié)固定吊籃安全計(jì)算主要驗(yàn)算吊籃的抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。1）高處作業(yè)吊籃的荷載分為永久荷載（即恒載）和可變荷載（即活載）兩類。永久荷載包括：懸掛機(jī)構(gòu)、吊籃（含提升機(jī)和電纜）、鋼絲繩、配重塊；可變荷載包括：操作人員、施工工具、施工材料；風(fēng)荷載。2）永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值（）應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)廠家使用說明書提供的數(shù)據(jù)選取。3）施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（），宜按均布荷載考慮，應(yīng)為1KN/m2。4）吊籃的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計(jì)算：式中：——吊籃的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；——吊籃受風(fēng)面積（m2）。5）吊籃在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響；在工作狀態(tài)下，應(yīng)能承受基本風(fēng)壓值不低于500Pa；在非工作狀態(tài)下，當(dāng)?shù)趸@高度不大于60m時(shí)，應(yīng)能承受基本風(fēng)壓值不低于1915Pa，每增高30m，基本風(fēng)壓值應(yīng)增加165Pa。懸掛機(jī)構(gòu)安全校核10.1.1永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算GK=(480+100)*10=5800N=5.8KN具體載荷分別為：（1）鋼平臺(tái)自重：480kg（按3節(jié)×2米=6米）（2）鋼絲繩、電纜線等：100kg（按高度60米計(jì)算）10.1.2施工活荷載計(jì)算吊籃承載面積為，按照說明書要求，其額定載荷不應(yīng)大于800kg，為了提高安全系數(shù)本工程取400kg，故10.1.3標(biāo)準(zhǔn)籃體風(fēng)載荷計(jì)算工作狀態(tài)：非工作狀態(tài)：式中：——吊籃的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；工作狀態(tài)按500Pa＝0.5kN/m2取。非工作狀態(tài)按1915Pa＝1.915kN/m2取?！趸@受風(fēng)面積（m2），由3個(gè)2.5米欄片組裝而成，吊籃為鋼管桁架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)充實(shí)率取0.3，兩片相鄰桁架前片對(duì)后片的擋風(fēng)折減系數(shù)取0.84，算得10.1.4動(dòng)力鋼絲繩豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算工作狀態(tài)：Q1=(GK+QK)/2=(5.8+4)/2=4.9KN非工作狀態(tài)：Q1=(GK+QK)/2=(5.8+0)/2=2.9KN式中——吊籃動(dòng)力鋼絲繩豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；——吊籃及鋼絲繩自重標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；——施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）。10.1.5動(dòng)力鋼絲繩水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算作用于吊籃上的水平荷載可只考慮風(fēng)荷載，并應(yīng)由兩根鋼絲繩各負(fù)擔(dān)1/2，故動(dòng)力鋼絲繩水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：工作狀態(tài)：非工作狀態(tài)：式中——吊籃動(dòng)力鋼絲繩水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；——水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）。10.1.6吊籃在使用時(shí)，其動(dòng)力鋼絲繩所受拉力核算工作狀態(tài)：非工作狀態(tài)：式中——?jiǎng)恿︿摻z繩所受拉力的施工核算值（kN）；K——安全系數(shù)，選取9。根據(jù)GB/T19155-2017《高處作業(yè)吊籃》要求，鋼絲繩安全系數(shù)不應(yīng)小于9。選用鋼絲繩：江蘇法爾勝特鋼制品有限公司Q/320281PM02-2007<4×31SW+FC-9.1>規(guī)格，最小破斷拉力為63kN。很明顯均大于，符合要求。10.1.7支承懸掛機(jī)構(gòu)前支架的結(jié)構(gòu)所承受的集中荷載計(jì)算式中：——支撐懸掛機(jī)構(gòu)前支架的結(jié)構(gòu)所承受的集中載荷()；——吊籃動(dòng)力鋼絲繩所受拉力的施工核算值()，非工作狀態(tài)受力<工作狀態(tài)受力故按最危險(xiǎn)工況，工作狀態(tài)受力計(jì)算；——懸掛橫梁自重，；——懸掛橫梁前支架支撐點(diǎn)至吊籃吊點(diǎn)的長(zhǎng)度，（最不利工況下）；——懸掛橫梁前支架支撐點(diǎn)至后支點(diǎn)的長(zhǎng)度，（最不利工況下）。10.1.8支承懸掛機(jī)構(gòu)后支架的結(jié)構(gòu)所承受的集中荷載計(jì)算式中：——支撐懸掛機(jī)構(gòu)后支架的結(jié)構(gòu)所承受的集中載荷()；——吊籃動(dòng)力鋼絲繩所受拉力的施工核算值()；非工作狀態(tài)受力<工作狀態(tài)受力故按最危險(xiǎn)工況，工作狀態(tài)受力計(jì)算；——懸掛橫梁前支架支撐點(diǎn)至吊籃吊點(diǎn)的長(zhǎng)度，；——懸掛橫梁前支架支撐點(diǎn)至后支點(diǎn)的長(zhǎng)度，。根據(jù)以上計(jì)算，吊籃拉結(jié)架設(shè)，吊籃前支點(diǎn)位置單支點(diǎn)對(duì)混凝土花架梁的壓力最大為10.08kN,后支點(diǎn)鋼絲繩對(duì)花架梁的拉力最大為13.43kN（已考慮3倍抗傾覆安全系數(shù)）。尾部斜拉鋼絲繩選用吊籃工作鋼絲繩，直徑為φ9.1mm，最小破斷拉力為63kN，遠(yuǎn)大于吊籃滿負(fù)荷工作過程中所需的抗傾覆拉力值，角鋼僅在吊籃?？繒r(shí)起支撐尾部懸掛架的作用，對(duì)其產(chǎn)生的壓力可忽略不計(jì)。因此，此種架設(shè)方式在框架梁受力滿足的條件下，其安全性遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)吊籃。10.2加長(zhǎng)前梁強(qiáng)度校核計(jì)算條件：梁的規(guī)格為75×75×4的無縫鋼管，材質(zhì)為Q235鋼，前梁伸出長(zhǎng)度L0=2600mm梁的彈性模量E=200GPa，最小慣性矩Imin=957458mm4，截面系數(shù)W=25532mm3，截面積A=1136mm2。屈服極限[σ]=170MPa。一、受力分析吊籃型號(hào)為ZLP800，考慮到自重（480kg）、限制載重（400kg），則懸掛機(jī)構(gòu)前梁吊點(diǎn)的拉力WLL=480+400=880kg。驗(yàn)算：3×880×2.6=6600＜G×2.8，G＞2357.15≈23.6kN式中：抗傾覆系數(shù)為3后部斜拉的鋼絲繩選用φ9.1mm的吊籃工作鋼絲繩，最小破斷拉力63kN，遠(yuǎn)大于吊籃抗傾覆力，能夠滿足吊籃安全使用要求。后拉鋼絲繩采用三根鋼絲繩固定于內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)的后置埋板上，每個(gè)后置埋板采用4顆M12*160mm的化學(xué)錨栓固定，化學(xué)錨栓的植筋深度110mm。梁上加強(qiáng)繩的拉力Fo=k*WLL/Sin22.1o=1.25*880/Sin22.1o=2923.8kg=29238N式中k沖擊系數(shù)取值為1.25前梁的壓應(yīng)力σ1=Fo*Cos22.1o/A=29238*Cos22.1o/1136=23.85MPa，大大小于其[σ]，安全。二、加強(qiáng)鋼絲繩的安全系數(shù)加強(qiáng)鋼絲繩的直徑為9.1mm，其最小破斷拉力Fp=63KN。安全系數(shù)Zp=Fp/F=4*63000/29238=8.62>6，安全。三、前梁的安全系數(shù)最小慣性半徑imin=（Imin/A）1/2=（957458/1136）1/2=29.03mm，此壓桿可被認(rèn)為一端固定，另一端自由，取長(zhǎng)度系數(shù)μ=2，長(zhǎng)細(xì)比λ=μLo/imin=2*2500/29.03=172.2查得：折減系數(shù)Ψ=0.29應(yīng)力σ=Fo*Cos21.5o/（ΨA）=29238*Cos22.1o/（0.290*1136）=82.23MPa對(duì)應(yīng)20鋼，許用應(yīng)力σp=203MPa安全系數(shù)n=σp/σ=203/82.23=2.47>1.5安全。四、風(fēng)載的影響架設(shè)吊籃上載人為2人，每人的受風(fēng)面積為0.7mm2，吊籃平臺(tái)的橫向受風(fēng)面積為1.2m2，平臺(tái)上材料的受風(fēng)面積為2m2，則總的受風(fēng)面積為4.6m2，當(dāng)工作處的風(fēng)力為14m/s時(shí)，風(fēng)壓值為125MPa，橫向力FF=4.6*125=575N。此風(fēng)載通過鋼絲繩傳遞給吊籃的兩套懸掛機(jī)構(gòu)，使前梁和前支架的插桿經(jīng)受橫向力。橫向彎矩MF=FF*L0/2=575*2600/2=718750Nmm彎曲應(yīng)力σ2=MF/W=7187500/25532=28.15MPa受風(fēng)載影響，前梁會(huì)出現(xiàn)橫向撓度，f=FF*L03/（3EI）/2=575*26003/（3*206000*957458）/2=7.59mm。此時(shí)加強(qiáng)鋼絲繩的拉力也會(huì)對(duì)前梁產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。σ3=Fhf/W=32560*7.59/25532=9.7MPa綜合應(yīng)力σ=σ1+σ2+σ3=26.6+28.15+9.7=64.45MPa安全系數(shù)S=[σ]/σ=245/64.45=3.8>1.5安全。綜上所述，在籃筐自重不超過480kg（即籃筐長(zhǎng)度不超過6米），籃筐內(nèi)載重不超過400kg的條件下，吊籃前梁加長(zhǎng)至2.6米能夠滿足安全使用要求。10.3加高壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算按最危險(xiǎn)工況計(jì)算：前梁伸出長(zhǎng)度為2.6米，前支架安裝高度最大為2.5米，只需加大插桿的長(zhǎng)度，加高后插桿伸出前底座的長(zhǎng)度為1.4米，插桿的材料為75×75×5mm的焊接方管，材質(zhì)為Q235A。鋼絲繩的重量、平臺(tái)的載重量，平臺(tái)上承受的風(fēng)載通過鋼絲繩傳遞給懸掛機(jī)構(gòu)，插桿加高后需校核其剛度和彎曲應(yīng)力，還需校核其防止側(cè)向傾覆的安全性。插桿的截面積A=1400mm2，最小慣性矩Imin=1149167mm4，截面抗彎系數(shù)W=30644mm3。1）剛度校核：可認(rèn)為插桿是一端固定，另一端自由的受壓細(xì)長(zhǎng)桿，最小慣性半徑imin=（Imin/A）1/2=（1149167/1400）1/2=28.65mm，長(zhǎng)細(xì)比λ=2L/imin=2×1400/28.65=97.73<150，剛度滿足安全要求。2）側(cè)向傾覆安全性校核：吊籃在空中的風(fēng)壓力為水平方向，受風(fēng)面積為0.7m2/人，設(shè)備和材料的側(cè)向受風(fēng)面積為0.6m2，如一臺(tái)吊籃承載2人，則受風(fēng)面積A=2×0.7+0.5=1.9m2，風(fēng)壓值按125Pa計(jì)算，則側(cè)向風(fēng)壓力F=125×1.9=237.5N，傾覆力矩M1=2000F=2000×237.5=475000Nmm，而穩(wěn)定力矩由吊籃的升降部分重量、鋼絲繩和懸掛機(jī)構(gòu)重量，吊籃的最小載重量綜合確定，其總重為1175kg，則穩(wěn)定力矩M2=11750×950/2=5581250。安全系數(shù)S=M2/M1=5581250/475000=11.75倍>2，安全，在籃筐內(nèi)載重不超過400kg的前提下，當(dāng)平臺(tái)內(nèi)的載重量越大，吊籃懸掛的側(cè)向穩(wěn)定性越高。圖10.2-2加高吊籃計(jì)算簡(jiǎn)圖3）插桿的彎曲應(yīng)力：插桿的側(cè)向彎矩M=FL=237.5×1400=332500Nmm，彎曲應(yīng)力σ=M/W=332500/30644=10.85MPa，安全系數(shù)S=[σ]/σ=235/10.85=21.66>2，安全。后后支架由于受拉力，不需要校核角鋼強(qiáng)度。10.4斜拉鋼絲式吊籃安全驗(yàn)算10.4.1后拉鋼絲繩安全驗(yàn)算鋼絲繩規(guī)格為<4×31SW+FC-9.1>，最小破斷拉力為63kN。后拉鋼絲繩所受單倍載荷，鋼絲繩安全系數(shù)，經(jīng)計(jì)算證明，施工中<4×31SW+FC-9.1>規(guī)格鋼絲繩符合安全使用要求。為了保證施工的絕對(duì)安全，本工程在實(shí)際安裝時(shí)，后拉鋼絲繩采用三根鋼絲繩分別單獨(dú)拉與架構(gòu)內(nèi)側(cè)。10.4.2花蘭螺栓強(qiáng)度計(jì)算選用花蘭螺栓M20，GB/T3818-1999OO型開式索具螺旋扣，材料為Q235由圖得花蘭螺栓所受單倍載荷，螺栓螺紋應(yīng)力截面積，計(jì)算應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算證明，施工中所采用的M20花蘭螺栓符合安全使用要求。10.4.3前梁、上支柱連接螺栓強(qiáng)度驗(yàn)算已知:前端承受吊點(diǎn)最大載荷，螺栓垂直剪切力:螺栓所受水平剪切力：現(xiàn)按最危險(xiǎn)工況，單個(gè)螺栓受力進(jìn)行校核單個(gè)螺栓載荷已知：螺栓型號(hào)M16，強(qiáng)度等級(jí)為4.8級(jí)，屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，螺紋應(yīng)力計(jì)算面積取螺栓安全系數(shù)為進(jìn)行校核：，滿足安全使用要求。綜上所述，此懸掛機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度是符合國(guó)家高空作業(yè)吊籃標(biāo)準(zhǔn)。此外，前支座承擔(dān)該懸掛機(jī)構(gòu)的壓力，作為吊籃和加固鋼絲繩平衡的支點(diǎn)，因此前支座上的化學(xué)螺栓僅起連接作用，其剪力最大為2.33kN，化學(xué)螺栓強(qiáng)度能夠滿足使用要求。10.5單人吊籃安全計(jì)算單人ZLP250型吊籃懸掛機(jī)構(gòu)與ZLP800型懸掛機(jī)構(gòu)安裝形式相同，區(qū)別為ZLP250型吊籃一臺(tái)僅需使用一套懸掛機(jī)構(gòu)進(jìn)行安裝，ZLP250型吊籃額定荷載為250kg，籃筐自重190kg，標(biāo)準(zhǔn)支架配重質(zhì)量為500kg。按照《高處作業(yè)吊籃》（GB19155-2017）中的規(guī)定，配重懸掛支架穩(wěn)定系數(shù)≥3用公式表示即為：Cwr×Wh×Lo≤Mw×Li+Swr×Lb式中：Cwr——配重懸掛支架穩(wěn)定系數(shù)，大于或等于3，取值3Wh——起升機(jī)構(gòu)極限工作載荷，單位為千克（kg），取值490kg（平臺(tái)自重190kg，載重250kg，鋼絲繩等50kg）Mw——配重質(zhì)量，單位為千克（kg），取值500kgSwr——配重懸掛支架重量，單位為千克（kg），取值50kgLo——配