吊篮施工吊篮安全验算

10.1拉结固定吊篮安全计算 110.2加长前梁强度校核 410.3加高压杆稳定验算 510.4斜拉钢丝式吊篮安全验算 610.5单人吊篮安全计算 710.1拉结固定吊篮安全计算主要验算吊篮的抗倾覆安全系数是否满足要求。1）高处作业吊篮的荷载分为永久荷载（即恒载）和可变荷载（即活载）两类。永久荷载包括：悬挂机构、吊篮（含提升机和电缆）、钢丝绳、配重块；可变荷载包括：操作人员、施工工具、施工材料；风荷载。2）永久荷载标准值（）应根据生产厂家使用说明书提供的数据选取。3）施工活荷载标准值（），宜按均布荷载考虑，应为1KN/m2。4）吊篮的风荷载标准值应按下式计算：式中：——吊篮的风荷载标准值（kN）；——风荷载标准值（kN/m2）；——吊篮受风面积（m2）。5）吊篮在结构设计时，应考虑风荷载的影响；在工作状态下，应能承受基本风压值不低于500Pa；在非工作状态下，当吊篮高度不大于60m时，应能承受基本风压值不低于1915Pa，每增高30m，基本风压值应增加165Pa。悬挂机构安全校核10.1.1永久荷载标准值计算GK=(480+100)*10=5800N=5.8KN具体载荷分别为：（1）钢平台自重：480kg（按3节×2米=6米）（2）钢丝绳、电缆线等：100kg（按高度60米计算）10.1.2施工活荷载计算吊篮承载面积为，按照说明书要求，其额定载荷不应大于800kg，为了提高安全系数本工程取400kg，故10.1.3标准篮体风载荷计算工作状态：非工作状态：式中：——吊篮的风荷载标准值（kN）；——风荷载标准值（kN/m2）；工作状态按500Pa＝0.5kN/m2取。非工作状态按1915Pa＝1.915kN/m2取。——吊篮受风面积（m2），由3个2.5米栏片组装而成，吊篮为钢管桁架结构，结构充实率取0.3，两片相邻桁架前片对后片的挡风折减系数取0.84，算得10.1.4动力钢丝绳竖向荷载标准值计算工作状态：Q1=(GK+QK)/2=(5.8+4)/2=4.9KN非工作状态：Q1=(GK+QK)/2=(5.8+0)/2=2.9KN式中——吊篮动力钢丝绳竖向荷载标准值（kN）；——吊篮及钢丝绳自重标准值（kN）；——施工活荷载标准值（kN）。10.1.5动力钢丝绳水平荷载标准值计算作用于吊篮上的水平荷载可只考虑风荷载，并应由两根钢丝绳各负担1/2，故动力钢丝绳水平风荷载标准值按下式计算：工作状态：非工作状态：式中——吊篮动力钢丝绳水平荷载标准值（kN）；——水平风荷载标准值（kN）。10.1.6吊篮在使用时，其动力钢丝绳所受拉力核算工作状态：非工作状态：式中——动力钢丝绳所受拉力的施工核算值（kN）；K——安全系数，选取9。根据GB/T19155-2017《高处作业吊篮》要求，钢丝绳安全系数不应小于9。选用钢丝绳：江苏法尔胜特钢制品有限公司Q/320281PM02-2007<4×31SW+FC-9.1>规格，最小破断拉力为63kN。很明显均大于，符合要求。10.1.7支承悬挂机构前支架的结构所承受的集中荷载计算式中：——支撑悬挂机构前支架的结构所承受的集中载荷()；——吊篮动力钢丝绳所受拉力的施工核算值()，非工作状态受力<工作状态受力故按最危险工况，工作状态受力计算；——悬挂横梁自重，；——悬挂横梁前支架支撑点至吊篮吊点的长度，（最不利工况下）；——悬挂横梁前支架支撑点至后支点的长度，（最不利工况下）。10.1.8支承悬挂机构后支架的结构所承受的集中荷载计算式中：——支撑悬挂机构后支架的结构所承受的集中载荷()；——吊篮动力钢丝绳所受拉力的施工核算值()；非工作状态受力<工作状态受力故按最危险工况，工作状态受力计算；——悬挂横梁前支架支撑点至吊篮吊点的长度，；——悬挂横梁前支架支撑点至后支点的长度，。根据以上计算，吊篮拉结架设，吊篮前支点位置单支点对混凝土花架梁的压力最大为10.08kN,后支点钢丝绳对花架梁的拉力最大为13.43kN（已考虑3倍抗倾覆安全系数）。尾部斜拉钢丝绳选用吊篮工作钢丝绳，直径为φ9.1mm，最小破断拉力为63kN，远大于吊篮满负荷工作过程中所需的抗倾覆拉力值，角钢仅在吊篮停靠时起支撑尾部悬挂架的作用，对其产生的压力可忽略不计。因此，此种架设方式在框架梁受力满足的条件下，其安全性远高于标准架设吊篮。10.2加长前梁强度校核计算条件：梁的规格为75×75×4的无缝钢管，材质为Q235钢，前梁伸出长度L0=2600mm梁的弹性模量E=200GPa，最小惯性矩Imin=957458mm4，截面系数W=25532mm3，截面积A=1136mm2。屈服极限[σ]=170MPa。一、受力分析吊篮型号为ZLP800，考虑到自重（480kg）、限制载重（400kg），则悬挂机构前梁吊点的拉力WLL=480+400=880kg。验算：3×880×2.6=6600＜G×2.8，G＞2357.15≈23.6kN式中：抗倾覆系数为3后部斜拉的钢丝绳选用φ9.1mm的吊篮工作钢丝绳，最小破断拉力63kN，远大于吊篮抗倾覆力，能够满足吊篮安全使用要求。后拉钢丝绳采用三根钢丝绳固定于内侧结构的后置埋板上，每个后置埋板采用4颗M12*160mm的化学锚栓固定，化学锚栓的植筋深度110mm。梁上加强绳的拉力Fo=k*WLL/Sin22.1º=1.25*880/Sin22.1º=2923.8kg=29238N式中k冲击系数取值为1.25前梁的压应力σ1=Fo*Cos22.1º/A=29238*Cos22.1º/1136=23.85MPa，大大小于其[σ]，安全。二、加强钢丝绳的安全系数加强钢丝绳的直径为9.1mm，其最小破断拉力Fp=63KN。安全系数Zp=Fp/F=4*63000/29238=8.62>6，安全。三、前梁的安全系数最小惯性半径imin=（Imin/A）1/2=（957458/1136）1/2=29.03mm，此压杆可被认为一端固定，另一端自由，取长度系数µ=2，长细比λ=µLo/imin=2*2500/29.03=172.2查得：折减系数Ψ=0.29应力σ=Fo*Cos21.5º/（ΨA）=29238*Cos22.1º/（0.290*1136）=82.23MPa对应20钢，许用应力σp=203MPa安全系数n=σp/σ=203/82.23=2.47>1.5安全。四、风载的影响架设吊篮上载人为2人，每人的受风面积为0.7mm2，吊篮平台的横向受风面积为1.2m2，平台上材料的受风面积为2m2，则总的受风面积为4.6m2，当工作处的风力为14m/s时，风压值为125MPa，横向力FF=4.6*125=575N。此风载通过钢丝绳传递给吊篮的两套悬挂机构，使前梁和前支架的插杆经受横向力。横向弯矩MF=FF*L0/2=575*2600/2=718750Nmm弯曲应力σ2=MF/W=7187500/25532=28.15MPa受风载影响，前梁会出现横向挠度，f=FF*L03/（3EI）/2=575*26003/（3*206000*957458）/2=7.59mm。此时加强钢丝绳的拉力也会对前梁产生弯曲应力。σ3=Fhf/W=32560*7.59/25532=9.7MPa综合应力σ=σ1+σ2+σ3=26.6+28.15+9.7=64.45MPa安全系数S=[σ]/σ=245/64.45=3.8>1.5安全。综上所述，在篮筐自重不超过480kg（即篮筐长度不超过6米），篮筐内载重不超过400kg的条件下，吊篮前梁加长至2.6米能够满足安全使用要求。10.3加高压杆稳定验算按最危险工况计算：前梁伸出长度为2.6米，前支架安装高度最大为2.5米，只需加大插杆的长度，加高后插杆伸出前底座的长度为1.4米，插杆的材料为75×75×5mm的焊接方管，材质为Q235A。钢丝绳的重量、平台的载重量，平台上承受的风载通过钢丝绳传递给悬挂机构，插杆加高后需校核其刚度和弯曲应力，还需校核其防止侧向倾覆的安全性。插杆的截面积A=1400mm2，最小惯性矩Imin=1149167mm4，截面抗弯系数W=30644mm3。1）刚度校核：可认为插杆是一端固定，另一端自由的受压细长杆，最小惯性半径imin=（Imin/A）1/2=（1149167/1400）1/2=28.65mm，长细比λ=2L/imin=2×1400/28.65=97.73<150，刚度满足安全要求。2）侧向倾覆安全性校核：吊篮在空中的风压力为水平方向，受风面积为0.7m2/人，设备和材料的侧向受风面积为0.6m2，如一台吊篮承载2人，则受风面积A=2×0.7+0.5=1.9m2，风压值按125Pa计算，则侧向风压力F=125×1.9=237.5N，倾覆力矩M1=2000F=2000×237.5=475000Nmm，而稳定力矩由吊篮的升降部分重量、钢丝绳和悬挂机构重量，吊篮的最小载重量综合确定，其总重为1175kg，则稳定力矩M2=11750×950/2=5581250。安全系数S=M2/M1=5581250/475000=11.75倍>2，安全，在篮筐内载重不超过400kg的前提下，当平台内的载重量越大，吊篮悬挂的侧向稳定性越高。图10.2-2加高吊篮计算简图3）插杆的弯曲应力：插杆的侧向弯矩M=FL=237.5×1400=332500Nmm，弯曲应力σ=M/W=332500/30644=10.85MPa，安全系数S=[σ]/σ=235/10.85=21.66>2，安全。后后支架由于受拉力，不需要校核角钢强度。10.4斜拉钢丝式吊篮安全验算10.4.1后拉钢丝绳安全验算钢丝绳规格为<4×31SW+FC-9.1>，最小破断拉力为63kN。后拉钢丝绳所受单倍载荷，钢丝绳安全系数，经计算证明，施工中<4×31SW+FC-9.1>规格钢丝绳符合安全使用要求。为了保证施工的绝对安全，本工程在实际安装时，后拉钢丝绳采用三根钢丝绳分别单独拉与架构内侧。10.4.2花兰螺栓强度计算选用花兰螺栓M20，GB/T3818-1999OO型开式索具螺旋扣，材料为Q235由图得花兰螺栓所受单倍载荷，螺栓螺纹应力截面积，计算应力，经计算证明，施工中所采用的M20花兰螺栓符合安全使用要求。10.4.3前梁、上支柱连接螺栓强度验算已知:前端承受吊点最大载荷，螺栓垂直剪切力:螺栓所受水平剪切力：现按最危险工况，单个螺栓受力进行校核单个螺栓载荷已知：螺栓型号M16，强度等级为4.8级，屈服强度，抗拉强度，螺纹应力计算面积取螺栓安全系数为进行校核：，满足安全使用要求。综上所述，此悬挂机构的强度是符合国家高空作业吊篮标准。此外，前支座承担该悬挂机构的压力，作为吊篮和加固钢丝绳平衡的支点，因此前支座上的化学螺栓仅起连接作用，其剪力最大为2.33kN，化学螺栓强度能够满足使用要求。10.5单人吊篮安全计算单人ZLP250型吊篮悬挂机构与ZLP800型悬挂机构安装形式相同，区别为ZLP250型吊篮一台仅需使用一套悬挂机构进行安装，ZLP250型吊篮额定荷载为250kg，篮筐自重190kg，标准支架配重质量为500kg。按照《高处作业吊篮》（GB19155-2017）中的规定，配重悬挂支架稳定系数≥3用公式表示即为：Cwr×Wh×Lo≤Mw×Li+Swr×Lb式中：Cwr——配重悬挂支架稳定系数，大于或等于3，取值3Wh——起升机构极限工作载荷，单位为千克（kg），取值490kg（平台自重190kg，载重250kg，钢丝绳等50kg）Mw——配重质量，单位为千克（kg），取值500kgSwr——配重悬挂支架重量，单位为千克（kg），取值50kgLo——配