垂直运输井架的设计和装拆安全技术措施

垂直运输井架的设计和装拆安全技垂直运输井架的设计和装拆安全技 术措施术措施 井架设计 井架的截面轮廓尺寸为 1 60 2 00 米 主肢角钢用 l75 8 缀条腹杆用 l60 6 1 荷载计算 为简化计算 假定在荷载作用下只考虑顶端一道缆风绳起 作用 只有在风荷载作用下才考虑上下两道缆风绳同时起作用 吊篮起重量及自重 kq2 1 20 1000 1200kg 井架自重 参考表 2 67 q2 0 10t m 28 米以上部分的总自重为 nq2 40 28 100 1200kg 20 米以上部分的总自重为 nq1 20 100 2000kg 风荷载 w w0k2k af kg m2 式中 基本风压 w0 25kg m2 风压高度变化系数 kz 1 35 风压沿高度是变化的 现按 均布计算 风压高度变化系数取平均值 风载体型系数 k 根据 工业与民用建筑结构荷载规范 表 12 k kp 1 n 1 3 1 挡风系数 ac af ac 为 杆件投影面积 af 为轮廓面积 当风向与井架平行时 井架 受风的投影面积 ac 0 075 1 40 肢杆长度 2 肢杆数量 0 06 2 横腹杆长度 0 06 2 45 斜腹杆长度 29 井架为 29 节 1 1 由节点引起的面积增值 15 13m2 井架受风轮 廓面积 af hh 40 6 2 0 81 2m2 h 为井架高度 h 为井架厚度 所以 ac af 15 3 81 2 0 19 h b 2 1 6 1 25 由表 2 68 查得 0 88 风振系数 按自振周期 t 查出 t 0 01h 0 01 40 6 0 406 秒 由表 2 71 查得 1 37 所以 当风向与井架平行时 风荷载 w w0 kz 1 3 1 af 25 1 35 1 3 0 19 1 0 88 1 37 81 2 1740kg 沿井架高度方向的平均风载 q 1740 40 6 43kg m 当风向沿井架对角线方向吹时 井架受风的投影面积 ac 0 075 1 40 3 0 06 2 sin450 0 06 1 6 sin450 0 06 2 45 sin450 0 06 2 13 sin450 29 1 1 0 075 1 40 3 0 06 2 0 70 0 06 1 6 0 70 0 06 2 45 0 70 0 06 2 13 0 70 29 1 1 21 0m2 井架受风轮廓面积 af b 1 4 sin450 h 1 4 sin450 29 1 60 1 4 0 70 2 0 1 4 0 70 29 102m2 所以 ac af 21 102 0 206 h b 2 1 6 1 25 由表 2 68 查得 0 86 自振周期 t 0 406 秒 由表 2 71 查得 1 37 计算荷载时 根据 工业与民用建筑结构荷载规范 表 12 当风从对角线方向吹来时 对单肢杆件的钢塔架要乘系数 1 1 所以 w w0 kz 1 3 1 af 25 1 35 1 3 0 206 1 0 86 1 1 1 37 102 2590kg 沿井架高度方向的平均风载 q 2590 40 6 64kg m a 变幅滑轮组张 t1 及其产生的垂直和水平分力 前面已算出 t1 1920kg 垂直分力 t1v t1sin 1920 sin440 1920 0 695 1340kg 水平分力 t1h t1cos 1920 cos440 1920 0 719 1380kg b 缆风绳自重 t2 及其产生的垂直和水平分力 t2 n ql2 8f 式中 n 缆风绳根数 一般为 4 根 q 缆风绳自重 当直径为 13 15mm 时 q 0 80kg m l 缆风绳长度 l h cosr h 井架高度 r 缆风绳与井架 夹角 f 缆风绳垂度 一般控制 f l 300 左右 所以 t2 n ql2 8f 4 0 80 40 6 cos450 2 8 0 03 40 6 cos450 740kg 垂直分力 t2v t2cosr t2cos450 740 0 707 520kg 水平分力 t2h 0 对井架来说 4 根缆风绳的水平分力 相互抵消 c 起重时缆风绳的张力 t3 及其产生的垂直和水平分力 起重时只考虑顶端一道缆风绳起作用 在起重时缆风绳的 张力 t3 k q1 q 7 80 g1 7 80 2 hsin450 1980 7 80 300 3 90 40 6 0 707 576kg 垂直分力 t3v t3cosr 576 cos450 408kg 水平分力 t3h t3sinr 576 sin450 408kg d 风荷载作用下 缆风绳张力产生的垂直和水平分力 在风荷载作用下 考虑井架顶部及 20 60 米处上 下两道 缆风绳皆起作用 故整个井架可近似按两等跨连续梁计算 顶端缆风处 水平分力 t4h 0 375q l 0 375 64 20 480kg 垂直分力 t4v t4h 480kg 中间缆风处 水平分力 t5h 1 25q l 1 25 64 20 1600kg 垂直分力 t5v t5h 1600kg e 摇臂杆轴力 n0 及起重滑轮组引出索拉力 s1 对井架引 起的垂直和水平分力 水平分力 nh1 n0 s1 cosa 3770 2100 cos300 1670 0 866 1450kg 垂直分力 nv1 n0 s1 sina 3770 2100 sin300 1670 0 50 835kg f 起重滑轮组引出索拉力 s1 经导向滑轮后对井架的垂直 压力 nv2 s1 2100kg g 提升吊篮的引出索拉力 s2 对井架的压力 nv3 s2 f0kq2 1 06 1 20 1000 1280kg 2 内力计算 轴力 o 截面 摇臂杆支座处 井架的轴力 n0 kq2 nq2 t1v t2v t3v t4v nv1 nv2 nv3 1200 1200 1340 520 408 480 835 2100 1280 9360kg d 截面 第一道缆风处 井架的轴力 nd kq2 nq1 t1v t2v t3v t4v t5v nv1 nv2 nv3 1200 2000 1340 520 408 480 1600 835 2100 1280 11760kg 弯矩 风载对井架引起的弯矩 考虑上 下两道缆风绳同时起作用 因而近似的按两跨连 续梁计算 忽略上 下缆风绳支点处位移不同的影响 m01 t4h 12 1 2q 122 480 12 1 2 64 122 1150kg m md1 0 125 q 202 0 125 64 202 3200kg m 起重荷载引起的水平分力对井架产生的弯矩 此时只考虑顶端的缆风绳起作用 m02 t1h t3h 12 t1v t3v nv1 nv2 2 55 2 1380 408 12 1340 408 835 2100 1 28 11800 6000 17800kg m nd2 t1h t3h 20 nh1 8 t1v t3v nv1 nv2 2 55 2 1380 408 20 1450 8 1340 408 835 2100 1 28 19440 11600 6000 13840kg m 所以 井架 o 截面的总弯矩 m0 m01 m02 1150 17800 18950kg m 井架 d 截面的总弯矩 md md1 md2 3200 13840 17040kg m 截面验算 井架截面的力学性能 查型钢特性表得 主肢 75 8 a0 11 50cm2 4a0 46cm2 z0 2 15cm2 ix iy 60cm4 imin 25 30cm4 rmin 1 48cm 缀条 60 6 a0 6 91cm2 ix 23 30cm4 z0 1 70cm2 rx 1 84cm imin 9 76cm4 rmin 1 19cm 井架的总惯矩 y y 轴 iy 4 iy a0 bz1 2 z0 2 4 60 11 50 160 2 2 15 2 279000cm4 x x 轴 ix 4 ix a0 bz2 2 z0 2 4 60 11 50 200 2 2 15 2 440000cm4 y y 轴和 x x 轴 i y i x ix cos2450 iy sin2450 440000 0 7072 277000 0 7072 221000 140000 361000cm4 井架的总惯矩以 iy 279000cm4 最小 截面验算应采用 iy 进行验算 井架的整体稳定验算 计算轴力 弯矩时 风荷载是 按井架对角线方向考虑的 故偏于安全 井架的整体稳定验算 按格构式构件偏心受压计算 o 截面 n0 9360kg m0 18950kg m 井架的长细比 y l0 iy 4a0 4060 279000 46 51 8 井架的换算长细比 0 2y 40 a a1 51 82 40 46 2 6 91 53 0 相对偏心率 m0 n0 a w 1895000 9360 46 279000 160 2 2 68 查 钢结构设计规范 附录表 21 得稳定系数 pg 0 257 所以 0 n0 pga 9360 0 257 46 792kg cm2 1700kg cm2 d 截面 nd 11760kg md 17040kg m 0 53 0 md nd a w 1704000 11760 46 279000 160 2 1 89 查得 pg 0 321 所以 d nd pga 11760 0 321 46 796kg cm2 1700kg cm2 沿井架对角线方向 由于 i x i yiy 偏于安全 不再验算 主肢角钢的稳定验算 o 截面的主肢角钢验算 n0 9360kg m0 18950kg m 主肢角钢的轴力 n n0 4 m0 255 9360 4 1895000 255 2340 7420 9760kg 已知主肢角钢的计算长度 l0 1 40m 75 8 的 rmin 1 48cm l0 rmin 140 1 48 94 由 钢结构设计规范 附录四附表 16 查得稳定系数 0 644 所以 n a0 9360 0 644 11 50 1270kg cm2 d 截面的主肢角钢验算 nd 11760kg md 17040kg m 主肢角钢的轴力 n nd 4 nd 255 11760 4 1704000 255 2940 6680 9620kg 0 644 所以 n a0 9620 0 644 11 50 1300kg cm2 缀条验算 o 截面的剪力 按 钢结构设计规范 第 43 条 q 20a 20 60 920kg 按内力分析 考虑两道缆风绳均起作用 所以 q t3h q 12 nh1 t1h 408 64 12 1450 1380 1246kg 取计算剪力为 q 1246kg 缀条的内力 n q 2cosa 1246 2 200 245 763kg 缀条的计算长度 l0 245cm rmin 1 19 所以 计算长度 l0 rmin 245 1 19 206 查得稳定系数 0 170 所以 n a 763 0 170 6 91 645kg cm2 满足要求 3 结论 通过上述截面验算知道 本工程选用的厦门市德毅机械有 限公司制造的型号为 ssd60 的井架提升机 在上述荷载作用下 是安全的 井架安装和拆除安全技术措施 1 井架搭设高度和起重量必须按设计规定要求 严禁超 负荷使用 2 井架的底座必须安置在坚硬地基上 埋深不得少于 1m 井架基础土层承载力 应不小于 8kpa 并浇筑 c20 混凝土 厚度 300mm 基础表面平整偏差不大于 10mm 3 高度为 10 15m 的井架应设缆风一组 4 8 根 每增 高 10m 加设一组 缆风绳上端要用吊耳和卸甲连接 并用 3 只 以上钢丝绳夹头紧固 4 井架采用附墙者应用刚性支撑与建筑物牢固连接 连 接点必须经过计算 井架附墙杆不得附着在脚手架上 附墙杆 材质应与井架的材质相同 5 井架搭至 10m 高度必须设临时缆风 待固定缆风或附 墙支撑设置后 方可拆除 缆风绳与地面夹角应为 45 60 度 与地锚或桩头必须牢固连接 地锚 桩头要安全可靠 桩头后 须有拖桩 如使用木桩 木桩直径不得小于 15cm 埋深不少于 1 5m 禁止将缆风绳栓在树木 电杆上 6 高度在 30m 以上的井架 其缆风绳上的花兰螺丝 必 须加以保险 穿越马路时 要采取可靠的安全措施 7 缆风绳不准在高压线上方通过 与高压架空线必须保 持规定的安全距离 8 井架的立柱应垂直稳定 其垂直偏差应不超过高度的 千分之一 接头应相互错开 同一平面上的接头不应超过 2 个 井架导向滑轮与卷扬机绳筒的距离 带槽卷筒应大于卷筒长度 的 15 倍 无槽光筒应大于卷筒长度的 20 倍 9 井架运输通道宽度不小于 1m 搁置点必须牢靠 通道 两边必须装设防护栏杆 并装有安全门或安全栅栏 10 井架吊篮必须装有防坠装置和定型化的停靠装置 冲 顶限位器和安全门 吊篮提升应使用双根钢丝绳 吊篮两侧装 有安全挡板或网片 高度不得低于 1m 防止手推车等物件滑落 吊篮的焊接必须符合规范 11 井架底层周围及通道口 必须装设隔离防护栅 井架 高度超过 30m 须搭设双层安全棚 如无法设置隔离棚 则井 架四周必须挂安全网 安全网应三面包满 12 井架必须装设可靠的避雷和接地装置 卷扬机应单独