1、荷载类型计算:
吊篮的荷载分为永久荷载(恒荷载)和可变荷载(活荷载)两类。永久荷载包括:悬挂机构、吊篮(含提升机和电缆)、钢丝绳、配重;可变荷载包括:操作人员、施工机具、施工材料、凤荷载。
永久荷载根据吊篮厂家使用说明书提供的数据选取。
吊篮主要技术参数参考下表:
| 名称 | 吊篮型号及主要技术参数 | ||
| ZLP800 | ZLP630 | ||
| 额定载重量 | 800Kg | 630Kg | |
| 升降速度 | 8m~10m/min | 9m~11m/min | |
| 平台尺寸(长X宽) | (2.5mX3)X0.76m | (2mX3)X0.76m | |
| 钢丝绳 | 结构:4X31SW+FC—9.1,最下破断拉力63KN | 结构:4X31SW+NF—8.3,最下破断拉力53KN | |
| 提升机 | 型号 | LTD80 | LTD63 |
| 卷扬机构形式 | “S”形 | “a”形 | |
| 额定提升力 | 8KN | 6.3KN | |
| 电机功率 | 2.2KW | 1.5KW | |
| 电机电压 | AC 380 V | ||
| 电机制动力矩 | 15.2N.m | ||
| 安全锁 | 类型 | 摆臂式防倾斜 | |
| 型号 | LSF30 | ||
| 悬挂 机构 | 数量 | 2套 | |
| 调节高度 | 1.15m ~ 1.75m | ||
| 前梁伸出长度 | 1.1m ~ 1.7m(1.5m及1.5m以上时必须减少载重量) | ||
| 质量 | 吊篮平台(不含钢丝绳) | 538Kg(钢) 424Kg(铝) | 410Kg(钢) 320Kg(铝) |
| 悬挂机构 | 2 X 175Kg | ||
| 配重 | 1000Kg | 100Kg | |
| 钢丝绳线重 | 0.33Kg/m | 0.28Kg/m | |
| 环境 | 环境温度 | -20℃~+40℃ | |
| 相对湿度 | ≤90% | ||
| 阵风风力 | 5级 | ||
| 吊篮型号 | ZLP630 | 吊篮长度l(m) | 6 | ||||
| 吊篮宽度b(m) | 0.76 | 吊篮高度h(m) | 1.5 | ||||
| 悬挂机构后端固定方式 | 配重 | 配重重量(Kg) | 1000 | ||||
| 吊篮悬挂点悬挑长度L1(m) | 1.5 | 前后支架之间的长度L2(m) | 4.3 | ||||
| 悬挂机构 | |||||||
| 横梁材料类型 | 钢管 | 横梁规格 | 80X80X4 | ||||
| 横梁材质 | Q235 | 横梁表面处理 | 防锈 | ||||
| 截面惯性矩I(cm4) | 111.043 | 截面抵抗矩W(cm3) | 27.76 | ||||
| 钢管自重标准值(KN/m) | 0.092 | 抗弯强度设计值f(N/mm2) | 205 | ||||
| 抗弯强度设计值t(N/mm2) | 125 | 钢丝绳规格 | 4X31SW+NF | ||||
| 每榀支架钢丝绳根数n | 2 | 钢丝绳直径d | 8.3 | ||||
| 钢丝绳不均匀系数a | 0.85 | 钢丝绳公称抗拉强度(N/mm2) | 1570 | ||||
| 钢丝绳安全系数K | 9 | 悬挂机构抗倾覆安全系数K | 3 | ||||
| 荷载 | |||||||
| 吊篮及钢丝绳自重GK(KN) | 6 | 施工活荷载标准值qk1 | 1 | ||||
| 吊篮搭设最大高度H(m) | 50 | 搭设所在城市/区域 | 北京 | ||||
| 吊篮挡风面积An(m2) | 0.9 | 地面粗糙度类型 | B | ||||
| 风压高度变化系数uz | 1.62 | 建筑物类型 | 矩形 | ||||
| 风荷载体型系数us | 1 | 基本风压wo | 0.3 | ||||
| 吊篮风荷载体型系数us | 1.3 | 吊篮背面是否墙面 | 是 | ||||
吊篮受风面积:F=(0.75X2)+2=3.5m2(GB/T19155-2017中6.3.5.2条)
基本风压wo = 0.45(GB50009-2012中8.1.2条)
高度Z处的风振系数 BZ = 1 (GB50009-2012中8.4.3条)
风荷载体型系数Us = 1.3•An/F = 1.3 X 0.9/3.5 = 0.33
风压高度变化系数Uz = 1.62(GB50009-2012中表8.2.1)
风荷载标准值:Wk = BZ • Uz • Us • Wo = 1 X 1.62 X 0.33 X 0.45 = 0.24KN
吊篮所受风荷载标准值:QWK = WK • F = 0.24 X 3.5 = 0.84KN = 84Kg
吊篮篮底面积:A = I • b = 6 x 0.76 = 4.56m2
施工活荷载标准值:qk1 = qk1 • A = 4.56KN = 456Kg
钢丝绳质量:(8.3X8.3X3.74)/1000X50X4=52Kg
施工活荷载实际值:2.4KN = 240Kg(2个操作员加上施工工具)
施工活荷载(平台额定载重量)计算:
R1 = n X MP + 2 X Me + Mm (GB/T19155-2017中6.3.4.2条)
= 2 X 80 + 2 X 40 + 0
= 240Kg
MP :单个操作者的假定质量取80Kg。(GB/T19155-2017中6.3.4.1条)
Me :单个操作者的装备质量取40Kg。(GB/T19155-2017中6.3.4.1条)
Mm :平台内的材料质量取0。
4、吊篮悬挂机构抗倾覆计算:
吊篮悬挂机构抗倾覆力矩与倾覆力矩的比值不得小于3。
即:K = (G X b)/ (F X a) ≥3 (GB/T19155-2017中6.5.5.3条)
式中:K—抗倾覆安全系数
G—配重、插杆、后支架的质量(Kg)
F—悬吊平台、提升机、电器控制系统、钢丝绳、额定载重量、风压值等重量总和(Kg)
a—前支梁伸出长度(m)
b—配重点到前支梁的距离(m)
已知:
G = 1000 + (175 X 2) = 1300Kg = 13KN
F = 410 + 456 + 52 + 84 = 1002Kg = 10.02KN
a = 1.5
b = 4.3
K = 1300 X 4.3 / 1002 X 1.5 = 3.7 ≥3
抗倾覆满足要求!
实际应用状态如下:
G = 1000 + (175 X 2) = 1300Kg = 13KN
F = 410 + 240 + 52 + 84 = 786Kg = 7.59KN
a = 1.5
b = 4.3
K = 1300 X 4.3 / 786 X 1.5 = 4.9 ≥3
抗倾覆满足要求!
5、吊篮动力钢丝绳所承受的荷载(竖向荷载)标准值:
钢丝绳安全系数(钢丝绳的最小破断拉力与最大工作静拉力的比值)取9。
动力钢丝绳竖向荷载:
Q1 =(GK+QK)/2(JGJ102-2010中5.2.2-1条)
= (410+456+52+17.5)/2 (17.5是50米电缆线重量)
= 467.75Kg=4.7KN
吊篮水平荷载(只考虑凤荷载)标准值(2根钢丝绳各承担1/2):
Q2 = QWK / 2 (JGJ102-2010中5.2.2-2条)
= 0.42KN
6、动力钢丝绳所承受的拉力:
QD = K (JGJ102-2010中5.2.3条)
= 9 X 4.87
= 43.KN < 53KN
选用4X31SW+NF—8.3规格钢丝绳满足要求!
7、悬挑钢管的抗拉强度:
Б=F/A (式中A钢管的截面积是11.748cm2)
=(43.X1000X1.5)/(11.748X100)
=56N/mm2 <205N/mm2
80X80X4钢管抗拉强度满足要求!
8、吊篮前支架结构所承受的集中荷载:
吊篮悬挂机构计算简图
前支架的结构所承受集中荷载:
ND = QD X(1 + L1 / L2)+ GD (JGJ102-2010中5.2.6条)
= 43. X (1 + 0.35)+ 0.092 X (1.5 + 4.3)
= 43. X 1.35 + 0.092 X 5.8
= 59.79KN
式中:
L1 = 1.5m;L2 =4.3m;横梁自重标准值0.092KN/m
9、后支架的结构所承受集中荷载(后支架采用平衡重的形式):
T = 2 X (QD X L1 / L2) (JGJ102-2010中5.2.7条)
= 2 X 15.31
= 30.62KN
10、三角形斜拉钢丝绳受力计算:
下拉力G=(篮筐重量 + 额定载荷 + 钢丝绳重量)/ 2
=(410+456+52)÷2 = 459kg = 4.59KN
斜拉绳拉力F(钢丝绳和水平悬臂梁夹角a = 22°)
在断绳工况下冲击力计算,断绳工况下约为3倍
斜拉钢丝绳受力简图
三角形斜拉处采用的是加强钢丝绳,钢丝绳规格为:结构为6×19W + IWS-9.0,公称强度为2160MPa,破断拉力不小于53.5kN。
在断绳工况下冲击力计算,断绳工况下约为3倍
S=4.59÷sin22°= 12.27KN
3S=3 X 12.27 = 36.81KN < 53.3KN
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