一种具有防坠性的工具式卸料平台的设计验算与施工方法

摘要

本发明提供了一种具有防坠功能的工具式卸料平台的设计验算与施工方法，采取以下步骤：卸料平台的设计验算、斜拉杆的设计验算、轨道的设计验算、螺栓连接强度设计验算、轨道强度设计验算、穿墙螺栓与楼板连接的计算设计验算、安装三层附墙支座和竖向导轨、卸料平台安装、斜拉杆的安装、动力装置的安装。通过本发明的技术方案，不仅可以解决施工难度大、施工周期长的关键性技术难题，而且可利用附着式爬升卸料平台每个提升点处三层同时附墙，每道附墙均兼具防倾和防坠功能，保证卸料平台平稳升降，防坠装置结构新颖，性能可靠，在升降过程中一旦发生动力系统失效，三处防坠装置能在很短距离内制动架体，确保安全。

说明书

技术领域

本发明涉及建设工程技术领域，具体而言，特别涉及一种具有防坠功能的工具式卸料平台的设计验算与施工方法。

背景技术

卸料平台是施工现场常搭设各种临时性的操作台和操作架，一般用于材料的周转。卸料平台分为移动式卸料平台、落地式卸料平台、悬挑式卸料平台多种。现有技术中，但目前尚缺乏卸料平台科学的设计与施工方法，通常采用施工现场原位制作、安装，不仅施工难度大、施工周期长，而且施工质量差，导致卸料平台变形值和承载力超限，大幅度增加施工综合费用，成为一项亟待解决的设计与施工技术难题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种具有防坠功能的工具式卸料平台的设计验算与施工方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种具有防坠功能的工具式卸料平台的设计验算与施工方法，采取以下步骤：

一、卸料平台的设计验算

（一）卸料平台的次梁承载力验算

1）次梁均布荷载设计值计算：q= 1.2×(Q1+Q3)+1.4×Q2

式中：q—次梁均布荷载设计值，单位为kN/m

Q1—面板自重标准值，单位为kN/m

Q2—最大容许均布荷载，单位为kN/m

Q3—型钢自重荷载，单位为kN/m

2）次梁抗弯强度验算：

最大弯矩M的计算：M=0.7×q×l2+0.156×P×l

式中：M—最大弯矩计算值，单位为kN·m

P—面板集中荷载单位为kN

抗弯强度设计验算

式中：γ

[f] —钢材抗压强度设计值，取值为205.00N/mm

W

（二）卸料平台的主梁承载力验算

1）主梁静荷载设计值计算：q = 1.2×(Q1+Q2)

式中：q—主梁静荷载设计值，单位为kN/m

Q1—栏杆自重标准值，单位为kN/m

Q2—型钢自重荷载，单位为kN/m

2）受弯强度验算

最不利工况为：1.2D+1.4L

最不利截面位于第1个分段首端

绕x轴弯矩：Mx= (-4.317)kN·m

式中：γ

f—钢材抗压强度设计值，取值为215.00N/mm

3）y轴受剪强度验算

最不利工况为：1.2D+1.4L

最不利截面位于第1个分段首端

剪力：V= (-6.287)kN

式中：

二、斜拉杆的设计验算

（一）斜拉杆内力计算

斜拉杆的轴力RU计算：RU=P/sin50

式中：RU—斜拉杆拉力设计值，单位为kN

P—1.2*架体自重+1.4*架体活荷载，单位为kN

（二）斜拉杆的强度设计验算

式中：N—N= RU斜拉杆最大拉力设计值，单位为kN

f —钢材抗压强度设计值，取值为205.00N/mm

An—斜拉杆的净截面积，单位为mm

三、轨道的设计验算

（一）螺栓连接强度设计验算：

式中：F—斜拉杆的轴力RU取最大值进行计算作为轨道连接处的拉力F，单位为kN

d

[τ]—螺栓抗压强度设计值，取值为140N/mm

（二）轨道强度设计验算：

抗弯强度计算:

式中：M—轨道最大弯矩，单位为kN·m

γx —截面塑性发展系数，取1.05

[f] —钢材抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2

W

A—斜拉杆的净截面积，单位为mm

四、穿墙螺栓与楼板连接的计算设计验算

（一）穿墙螺栓强度验算

穿墙螺栓的强度计算：

式中：N

D

d

螺栓数量为2个

（二）穿墙螺栓孔处混凝土局部承压强度计算

式中：N—一个螺栓所承受的剪力设计值，单位为N

b—混凝土外墙的厚度，单位为mm

d—穿墙螺栓的直径，单位为mm

五、安装三层附墙支座和竖向导轨

将三层附墙支座固定在建筑物上，附墙支座的上表面设置有轨道，附墙支座上设有导向轮；用塔吊吊起竖向导轨从第三层附墙支座竖向往下落选，与附墙支座之间通过防坠装置相互配合连接，防坠装置包括偏心止停块和轨道间挡齿，偏心止停块可随着轨道间挡齿逆时针向上转动，达到脱离角度后架体继续向上通过，止停块在偏心重力作用下复位，当发生坠落时轨道间挡齿直接卡停在止停块上；

六、卸料平台安装

卸料平台由次梁与主梁采用槽钢焊接而成的网格结构，承受平台的倒料荷载，脚手板采用花纹钢板，脚手板自重荷载取0.21kN/m

七、斜拉杆的安装

斜拉杆由D25圆钢和D25丝杠组成，在D25圆钢两端焊有连接25mm厚连接板，丝杠连接的螺纹为正反扣设置，其一端与附着式爬升卸料平台横梁相连，另一端与竖向导轨相连，斜拉杆通过M16螺栓与轨道连接成一体，通过丝杠调节定型；将组装好的卸料平台与竖向导轨及建筑物连接完成后，再将料台利用斜拉杆与导轨上端进行斜拉固定；

八、动力装置的安装

动力装置采用电动葫芦，电动葫芦上端挂在板式钢梁或三角支座上通过上挂环连接固定，下端电葫芦挂钩直接挂在导轨两侧面的电葫芦拉结上。

作为优选方案，次梁采用10号槽钢U口水平，间距1.0m，次梁中部设置80×40×4方管，间隔0.5米还设置有L50×5加肋角钢。

作为优选方案，主梁采用12.6号槽钢U口水平竖向导轨由两根8号槽钢焊接。

作为优选方案，防护围栏40*40*2矩管焊接成框架，高度为1.5米，内侧使用钢板网封闭。

一种具有防坠功能的工具式卸料平台，包括附墙支座以及与其相垂直安装的竖向导轨，竖向导轨的另一侧安装有卸料平台，附墙支座设置有三层分别固定在建筑物上，附墙支座的上表面设置有轨道，附墙支座上设有导向轮；竖向导轨设置有两根且相互平行从第三层附墙支座竖向往下落，与附墙支座之间通过防坠装相互配合连接，防坠装置包括偏心止停块和轨道间挡齿，轨道间挡齿安装在竖向导轨上，偏心止停块的偏心轴心活动安装在附墙支座上方，偏心止停块随着轨道间挡齿转动；卸料平台卸料平台由次梁与主梁采用槽钢焊接而成的网格结构，卸料平台上表面固定安装有防护围栏，卸料平台通过M16螺栓连接竖向导轨，卸料平台的横梁的外端和中部分别连接有斜拉杆，斜拉杆另一端与竖向导轨相连，竖向导轨的内侧还安装有电动葫芦，电动葫芦下端的电葫芦挂钩直接挂在竖向导轨两侧面的电葫芦拉结上。

本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：不仅可以解决施工难度大、施工周期长的关键性技术难题，而且可利用附着式爬升卸料平台每个提升点处三层同时附墙，每道附墙均兼具防倾和防坠功能，保证卸料平台平稳升降，防坠装置结构新颖，性能可靠，在升降过程中一旦发生动力系统失效，三处防坠装置能在很短距离内制动架体，确保安全。本发明可工厂化加工，现场装配式施工，操作简单，施工效率高，质量稳定可靠，符合优势互补、节能降耗与绿色施工要求，具备广阔的推广应用前景和显著的社会与经济效益。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为卸料平台上升时防坠装置的结构示意图；

图5为卸料平台下坠时防坠装置的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图3对本发明的实施例的具有防坠功能的工具式卸料平台的设计验算与施工方法进行具体说明。

本发明提出了一种具有防坠功能的工具式卸料平台的设计验算与施工方法，采取以下步骤：

一、卸料平台的设计验算

（一）卸料平台的次梁承载力验算

次梁采用10号槽钢U口水平，间距1.0m，次梁中部设置80×40×4方管，间隔0.5米还设置有L50×5加肋角钢，面积A=12.74cm

1）次梁均布荷载设计值计算：q= 1.2×(Q1+Q3)+1.4×Q2

式中：q—次梁均布荷载设计值，单位为kN/m

Q1—面板自重标准值，单位为kN/m

Q2—最大容许均布荷载，单位为kN/m

Q3—型钢自重荷载，单位为kN/m

经计算得到：

q = 1.2×(Q1+Q3)+1.4×Q2 = 1.2×(0.21+0.10)+1.4×1.00 = 1.772kN/m

经计算得到，集中荷载计算值 P = 1.4×8.00=11.2kN

2）次梁抗弯强度验算：

最大弯矩M的计算：M=0.7×q×l2+0.156×P×l

式中：M—最大弯矩计算值，单位为kN·m

P—面板集中荷载单位为kN

M=0.7×q×l2+0.156×P×l=1.24+1.747=2.987 kN.m

经计算得到，最大弯矩计算值 M = 2.987kN.m

抗弯强度设计验算

式中：γ

[f] —钢材抗压强度设计值，取值为205.00N/mm

W

经过计算得到强度 σ=8.64/(1.05×39700.00)=71.66N/mm2；

次梁的抗弯强度计算 σ < [f],满足要求!

（二）卸料平台的主梁承载力验算

主梁采用12.6号槽钢U口水平竖向导轨由两根8号槽钢焊接。面积A=18.51cm

1）主梁静荷载设计值计算：q = 1.2×(Q1+Q2)

式中：q—主梁静荷载设计值，单位为kN/m

Q1—栏杆自重标准值，单位为kN/m

Q2—型钢自重荷载，单位为kN/m

经计算得到，静荷载计算值:

q = 1.2×(Q1+Q2) = 1.2×(0.21+0.12) = 0.396kN/m

2）受弯强度验算

最不利工况为：1.2D+1.4L

最不利截面位于第1个分段首端

绕x轴弯矩：Mx= (-4.317)kN·m

式中：γ

f—钢材抗压强度设计值，取值为215.00N/mm

截面塑性发展系数

γ2=1.2

γ3=1.05

验算强度：

考虑净截面折减：

Wenx=60.858cm3

Aen=15.376cm2

σ1=((-4.317))/60.86/1.05×103=(-67.565)N/mm2

σ2=((-4.317))/60.86/1.05×103=(-67.565)N/mm2

σ3=-((-4.317))/60.86/1.05×103=67.565N/mm2

σ4=-((-4.317))/60.86/1.05×103=67.565N/mm2

67.565≤215，合格！

3）y轴受剪强度验算

最不利工况为：1.2D+1.4L

最不利截面位于第1个分段首端

剪力：V= (-6.287)kN

式中：

τ=(-6.287)×36.4/0.55/391×10=(-10.64)N/mm2

10.642≤125，合格！

二、斜拉杆的设计验算

（一）斜拉杆内力计算

斜拉杆的轴力RU计算：RU=P/sin50

式中：RU—斜拉杆拉力设计值，单位为kN

P—1.2*架体自重+1.4*架体活荷载，单位为kN

P=1.2*11+1.4*8=13.2+11.2=24.4kn

按照以上公式计算得到斜拉杆拉力为

RU=31.8kN

（二）斜拉杆的强度设计验算

式中：N—N= RU斜拉杆最大拉力设计值，单位为kN

f —钢材抗压强度设计值，取值为205.00N/mm

An—斜拉杆的净截面积，单位为mm

σ＝31.8×1000/490.625＝64.82N/mm

计算强度不大于强度设计值215N/mm

三、轨道的设计验算

（一）螺栓连接强度设计验算：

式中：F—斜拉杆的轴力RU取最大值进行计算作为轨道连接处的拉力F，单位为kN

d

[τ]—螺栓抗压强度设计值，取值为140N/mm

τ=31.8N/(2×3.14×162/4）mm

螺栓连接强度，满足使用要求。

（二）轨道强度设计验算：

抗弯强度计算:

式中：M—轨道最大弯矩，单位为kN·m

γx —截面塑性发展系数，取1.05

[f] —钢材抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2

W

A—斜拉杆的净截面积，单位为mm

考虑料台对轨道最不利状态，为料台提升至建筑层高一半状态，上部斜拉杆与轨道连接处，建筑层高按4.5m计算，升降活荷载考虑0.5kn/m2

P=1.2*11+1.4*(0.5*8)=13.2+5.6=18.8KN

料台传递给轨道最大水平荷载为F= P/tan50=15.7kN

轨道最大弯矩为M=1/4FL=0.25*15.7*2.25=8.88kN·m

轨道截面为组合型钢Wx=107280mm

σ=8.88×106/1.05/107280.0+18.8×1000/3108=78.83+6.04=84.87N/mm

计算强度不大于强度设计值205N/mm

四、穿墙螺栓与楼板连接的计算设计验算

（一）穿墙螺栓强度验算

穿墙螺栓的强度计算：

式中：N

D

d

螺栓数量为2个

计算得到：N＝0.212

N < 1，穿墙螺栓强度验算满足要求。

（二）穿墙螺栓孔处混凝土局部承压强度计算

式中：N—一个螺栓所承受的剪力设计值，单位为N

b—混凝土外墙的厚度，单位为mm，取值为100.00mm

d—穿墙螺栓的直径，单位为mm，取值为36.00mm

一个螺栓承受剪力计算值 N＝1.35*0.39*1.73*7.2*100*36=23.6kN

一个螺栓承受剪力设计值 Nv =15.7

五、安装三层附墙支座和竖向导轨

将三层附墙支座3固定在建筑物上，附墙支座3的上表面设置有轨道，附墙支座3上设有导向轮；用塔吊吊起两根竖向导轨1从第三层附墙支座竖向往下落选，与附墙支座3之间通过防坠装6相互配合连接，防坠装置6包括偏心止停块61和轨道间挡齿62，偏心止停块61可随着轨道间挡齿62逆时针向上转动，达到脱离角度后架体继续向上通过，偏心止停块61在偏心重力作用下复位，当发生坠落时，轨道间挡齿62直接卡停在止停块上；

六、卸料平台安装

卸料平台4由次梁与主梁采用槽钢焊接而成的网格结构，承受平台的倒料荷载，次梁上固定装有脚手板，卸料平台4构件分为防护围栏5左右件，前防护栏即短的；安装防护围栏时操作平台拐角处用M16的六角螺栓固定；将防护栏安装好后用扳手将平台底部的螺栓固定防止护栏松动；组装后，利用塔吊吊装到导轨高度位置，用M16螺栓连接导轨和平台，安装调节拉杆并调节其长度，保证平台水平；

七、斜拉杆的安装

斜拉杆2由D25圆钢和D25丝杠组成，在D25圆钢两端焊有连接25mm厚连接板，丝杠连接的螺纹为正反扣设置，其一端与附着式爬升卸料平台横梁相连，另一端与竖向导轨相连，斜拉杆通过M16螺栓与轨道连接成一体，通过丝杠调节定型；将组装好的卸料平台4与竖向导轨1及建筑物连接完成后，再将卸料平台4利用斜拉杆2与竖向导轨1上端进行斜拉固定；

八、动力装置的安装

动力装置采用电动葫芦7，电动葫芦7上端挂在板式钢梁或三角支座上通过上挂环连接固定，下端电葫芦挂钩直接挂在导轨两侧面的电葫芦拉结上。

一种具有防坠功能的工具式卸料平台，包括附墙支座3以及与其相垂直安装的竖向导轨1，竖向导轨1的另一侧安装有卸料平台4，其特征在于，所述附墙支座3设置有三层分别固定在建筑物上，附墙支座3的上表面设置有轨道，附墙支座3上设有导向轮；所述竖向导轨1设置有两根且相互平行从第三层附墙支座竖向往下落，与附墙支座3之间通过防坠装6相互配合连接，防坠装置6包括偏心止停块61和轨道间挡齿62，轨道间挡齿62安装在竖向导轨上，偏心止停块61的偏心轴心活动安装在附墙支座3上方，偏心止停块61随着轨道间挡齿62转动；所述卸料平台4卸料平台4由次梁与主梁采用槽钢焊接而成的网格结构，卸料平台4上表面固定安装有防护围栏5，卸料平台4通过M16螺栓连接竖向导轨1，卸料平台4的横梁的外端和中部分别连接有斜拉杆2，斜拉杆2另一端与竖向导轨1相连，竖向导轨1的内侧还安装有电动葫芦7，电动葫芦7下端的电葫芦挂钩直接挂在竖向导轨1两侧面的电葫芦拉结上。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。