爬架导向座安全验算

1、爬架导向座安全验算摘 要：某爬架的导向座集成了导向、防倾、防坠、 卸载的功能。本文基于工程实例，依据最新的规范，通过合 理的验算，介绍了导向座安全验算过程。希望通过合理的验 算来确保导向座在防坠、卸载时的施工安全。关键词：爬架；导向座；安全1. 引言某爬架的导向座集成了导向、 防倾、 防坠、卸载的功能， 通过穿墙螺杆安装于建筑结构上预定位置。防坠机构采用五 星轮与导轨组件中防坠挡杆啮合，由棘轮、棘爪机构的原理 实现防坠。当架体快速下坠时，导轨带动五星轮快速转动， 使棘轮、棘爪机构触发，从而实现对五星轮的锁止动作，使 导轨停止下降，卸载顶杆与档杆配合达到卸载的作用。本文 依据最新的规范 1-4

2、，对导向座进行安全验算，以保证施工 安全，防止因导向座强度不够而产生安全事故。2. 附墙支撑安全验算2.1 导向座支反力计算爬架静荷载计算值为 Pj=32041N ，爬架最大活载荷计算 值为 Ph=23184N ，由文献 1 知计算附墙支座时，应按使用工 况进行，其设计荷载值应乘以冲击系数y 2=2。故使用工况下，计算附墙支座时荷载的计算值为：Ps= Y 2XPj+Ph=110450N 。每榀架体有四个导向座，计算导向座支反 力时把两个导向座作为一组计算，所以每两个导向座受力为P=Ps22=55225N，图1为导向座的受力简图。其中3000mm为导向座的间距，载荷作用点与导向座支点的距离为架体

3、内 侧净宽的一半即300mm加上导向座侧板的长度 300mm，所 以距离为 600mm。图 1 导向座受力（1）不考虑风荷载时，固定导向座的支反力计算。 根据固定导向座的受力简图可知：PAx=PBx=P X 6003000=11045NPAy+PBy=P=55225N考虑两个固定导向座不是均匀承载的情况，不妨取PAy=2PBy，贝U:PAy=PX23=36817NPBy=PX13=18408N（2）考虑风荷载时，固定导向座的支反力计算：风载荷的标准值为 3 k=10858N/m架体高 15 米、宽 46 米。风荷载水平拉力为：F3 =3 kX 15X 46=74920N 风荷载产生的支座反力由

4、 4 个固定导向座共同承担。贝在使用工况下（考虑风荷载） ，每个固定导向座承受 的水平力为：PAx=11045+Fw4=29775NPBx=11045-Fw4=-7685N风荷载不影响固定导向座在竖直方向的受力。故考虑风荷载时，固定导向座在竖直方向的受力为：PAy=36817NPBy=18408N2.2 穿墙螺栓强度校核连接固定导向座的螺栓采用 M27 螺栓，数量每处 1 个。 由文献 2 知同时承受剪力和轴杆方向拉力的螺栓的承载力设计公式为 NvNbv2+NtNbt2 1Nv、Nt :一个普通螺栓所承受的剪力和拉力设计值；Nbv、Nbt :一个普通螺栓抗剪力和抗拉承载力设计值；螺栓在使用工况

5、（考虑风荷载）下承受的最大剪力Nv、最大拉力 Nt 分别为:Nv=PAy=36817N ， Nt=PAx=29775N由文献 2 知一个普通 Q235 M27 螺栓:Nbt=78KN，Nbv=802，所以NvNbv2+NtNbt2=061 故穿墙螺栓的强度满足要求，结构安全。2.3 混凝土结构螺栓孔处局部承压计算 穿墙螺栓 M27 受剪力 368MPa。在墙、梁砼强度达到 C15 等级时，允许爬架爬升，验算 此时的墙、梁、板强度按下列公式计算:R1、R2 Fi, Fi=135 B fcAmR1、R2 :螺栓对穿孔处混凝土产生的作用力；bl、b2:孔壁压力R1、R2沿外墙厚度方向承压面的长度；F

6、i:螺栓孔处的混凝土局部承压、承载力设计值；B :混凝土局部承压强度提高系数，B =173 ；fc :爬升龄期的混凝土试块轴心抗压强度设计值，fc=12Mpa ；Am :混凝土局部受压净面积， Am1=db1 、 Am2=db2 （d为螺栓直径，有套管时为套管外径） ；b：混凝土外墙的厚度；Nv :单个螺栓所承受的剪力设计值。R2b-Nv（b1+c）=0R1-R2-Nv=0R1（b-b1）-R2b1=0b=b1+b2已知 b=200mm ， c=10mm ，由上面的方程组可解得:Nv=368kN 、 b1=140mm 、 b2=60mm R1=644kN 、 R2=276kN 而 F1=135

7、 B fcAm 仁 106kNF2=135 B fcAm2=454kN因此， R1F1 ， R2F2 故，墙、梁完全能满足安全使用要求。3. 防坠时导向座安全验算3.1 防坠时导向座受力计算坠落时的受力方式参考图1，只是力P与支座的距离由600mm变为300mm。而且其计算方法同导向座支反力计算 方式一样，只是距离有变化，所以按照前面的计算方式得到最后的计算结果为：PAx=242525NPBx=-132075N PAy=36817NPBy=18408N3.2 卸载顶杆强度校核卸载顶杆的作用是在使用工况 下，与档杆配合达到卸载的作用，其受的力 F 与导轨的夹角 为B, F在丫方向的力与导向座在

8、丫方向的力PAy=36817N 平衡，所以卸载顶杆的力F=PAycosB，而夹角B ( 2428,3465)，所以 Fmax=36817cos3465=44755N卸载顶杆上端螺纹套的截面是外径为 50，内径为 32 的空心圆，所以 面积为：S1=n X 252- n X 162=1159mm2支承螺杆截面是直径为 30的圆，其面积S2=n X 152=707mm2 ,所以危险截面的面积为 707mm2。卸载顶杆材 料为Q235，查的其抗压强度设计值为215MPa。所以卸载顶杆危险截面处的应力为：a =44775707=633MPa215MPa卸载顶杆强度满足要求。3.3 五星轮强度校核五星轮

9、计算参数图2 (a)五星轮的截面形状，(b)为五星轮计算简图。图 2 五星轮已知 L1=65mm ， L2=315mm五星轮受到的力为 Pc=PAy=36817N，可得F=PcX L1L2=759716N五星轮的材料为 45 钢，由文献 2 知其抗压强度设计值为f=355MPa，抗剪强度设计值为 210MPa。3.3.2 五星轮凸齿根部强度校核 五星轮凸齿根部危险截面的弯矩为Mmax=Pc x L=1104510N?mm该危险截面的模量为：W=2ab26=2x 12x 3926=6084mm3则该截面的应力为：a =MmaxW=18154MPa355MPa故五星轮凸齿根部满足强度要求。3.3.3 五星轮外齿抗剪强度校核五星轮外齿受到的剪力为 Pc=36817N，该处（A-A断面）的截面积为： As=12x 25=300mm2则截面的最大剪力为：t max=PcAs=123MPa210MPa故五星轮外齿抗剪强度满足要求。4. 结论 通过计算知道，该爬架导向座各个部分零件都满足强度 要求，附墙支撑也通过了安全验算，该爬架已经应用于实际 工程当中，事实证明导向座卸载、防坠都得到较好的效果。 本文从实际出发，以准确的原则对导向座进行了合理的安全验算，为爬架的安