5-第五章-吊车行走线路的布设及行走道路的加固措施

第五章吊车行走线路的布设及行走道路的加固措施5.1吊车行走线路的布设5.1.1根据钢结构安装方案的总体部署,由于要在歌剧院及多功能厅局部跨外设履带吊车配合吊装，按照以建筑外轮廓向外偏移1.5米铺设履带吊车行走道路，取200t吊车的行走道路宽10米。吊车行走区域有部分在首层楼板上，需对地下室首层顶板进行加固处理,加固面积约2241m2。5.1.2吊车行走道路加固区平面布置如图5.1-1吊车行走道路加固区平面布置图。5.2地下室加固处理措施首层为厚200mm的C30混凝土楼板，正常使用活荷载标准值为4.0KN/m2;而自重约200t的履带吊对楼板的均布荷载约40KN/m2,大于楼板的最大承受荷载，不能满足要求，所以需要对首层楼板进行加固处理。楼板加固采用500mm×500mm的脚手架通过可调托撑顶紧楼板，脚手架采用φ48×3.5的热轧无缝钢管，大横杆最大间距1000mm，斜撑在平面内连续布置，每四排脚手架设一道斜撑，水平支撑每两个步距设一道。吊车行走道路区域首层楼板面上铺20mm钢板。加固示意图见图5.2-1。图5.2-1吊车行走区地下室顶板加固示意图具体措施详见图5.2-2所示。5.3加固说明1、钢管立杆必须上下顶紧。2、在实际施工过程中，必须通过足够有效的水平支撑和剪刀撑来保证立杆及整体支撑的稳定性。3、脚手架管搭设注意事项：（1）脚手架管底部支撑在砼楼板上，为了防止破坏砼楼板和脚手架管滑动，须在底部垫木方。（2）为了增大脚手架管底部与砼楼板的接触面积，在脚手架管底端部（木方上方）铺设10mm钢板，参见图5.3-1。立杆立杆木方木方钢板钢板图5.3-１脚手架下部支垫图（3）脚手架管顶部与砼楼板接触部分，采用螺旋脚手管顶紧。原则上螺旋脚手管自由长度不超过250mm。且上部与楼板接触部分垫木方处理，如图5.3-2所示。木方木方快拆头快拆头立杆立杆图5.3-２脚手架上部快拆头支垫图5.4加固脚手架设计计算5.4.1200t履带吊行走工况1、荷载选取CC1000型200t履带吊自重250t，配重150t，吊重50t，共计450t，取为4500KN。履带吊按面荷载取为4500/(8765×8250)＝6.223E-5KN/mm2。20mm厚钢板重78.5×0.02＝1.57KN/m2＝1.57E-6KN/mm2。200mm厚楼板重25×0.2＝5KN/m2＝5.0E-6KN/mm2。施工活荷载取2.0E-6KN/mm2。2、截面选取钢管全部选用φ48×3.5的热轧无缝钢管，材料全部用Q235-A的钢材。3、模型建立按500mm×500mm间距布置立杆，大横杆间距1000mm，建立空间三维模型作为计算模型；钢材料为Q235-A，弹性模量E=2.06×105，屈服强度fy=205MPa，泊松比为0.3；材料本构关系采用理想弹塑性模型，屈服准则采用VonMises屈服准则，计算时屈服强度取值为205MPa。计算模型如下图：4、计算分析利用ANSYS有限元分析软件对脚手架局部进行整体分析。采用BEAM188单元，选用1.2×恒荷载+2.0×活荷载的荷载工况进行计算。以下为用ANSYS有限元分析得到的脚手架的应力、变形图，应力单位为MPa，变形的单位为mm。X方向（吊车行进方向）位移图Y方向（道路横向）位移图Z方向（垂直方向）位移图脚手架应力分布图5、结论从计算结果可以看出，脚手架的变形最大为1.5mm，最大应力为46.04MPa，立杆最大长细比为64。计算结果表明，结构的强度、刚度和稳定性均满足要求。5.5楼板的验算5.5.1采用整体分析方法，即将地下室首层顶板、支撑脚手管和底板综合建模，两层楼板均按四边简支板考虑。计算整体模型在履带吊车荷载处于不利位置的变形。楼板与脚手架整体计算模型图整体在Z方向位移图从计算结果可以看出，楼板在Z方向最大变形为2.6mm，小于L/300，所以结构可以满足刚度要求。5.5.2楼板采用C30混凝土，其抗压强度设计值为14.3N/mm２，单位面积可以承受1.43×104KN/m2，大于实际所承受的荷载，所以楼板抗压强度可以满足要求。5.5.3楼板抗由于脚手架钢管是顶在木枋条上，间接顶紧楼板，取木枋条有效接触面积为100mm×100mm进行计算。C30混凝土抗拉强度设计值为1.43N/mm2，局部荷载作用面积影响系数η＝0.4+1.2/2.0＝1.0截面高度h＝200mm临界截面周长um＝400mm，抗冲切能力为1.05×1.43×1.0×200×400＝120120N，大于竖杆对楼板的作用力29KN，所以楼板可以满足抗冲切要求。5.6脚手架其它验算5.6.1由上面的计算结果可知，支撑脚手架钢管的最大轴压力为Nm＝29kN，考虑一个活荷载的方法系数1.4，则最大设计轴压力Nm＝29×1.4＝40.6kN强度验算：N/A=40.6×103/489=83.0N/mm2<f=205N/mm2 满足要求!稳定性验算：计算长度l0＝l×μ=1.0×1.0＝1.0m长细比λ＝1000/15.8=64<210，查得稳定系数φ＝0.867N/φA＝83.0/0.867＝95.7N/mm2<f=205N/mm2满足要求!5.6.2脚手架钢管的强度和稳定性验算时采用的荷载本身就是最不利的荷载，所以强度验算本质上是一种局部强度的验算，当然也保证了整体的强度。关于稳定性，其实脚手管的整体稳定承载力要低于局部稳定承载力，所以整体稳定保证的同时，局部稳定是严格保证的。5.6.3由前面的计算可知，吊车行走区，螺旋顶杆最大的轴向荷载为29kN，顶杆的截面面积A＝1075mm2(规格型号为T37×6)。顶杆强度验算：29×103/1075＝27.0MPa<f=205MPa，满足要求！螺旋顶杆螺纹抗压强度，根据现场所使用顶杆试验得，顶杆螺纹抗压值为282KN,现场螺旋顶杆最大荷载值为29kN<282KN，所以是安全的。5.6.4按照方案要求，在脚手架立杆两端设有垫木（按强度等级TC11计算），现对其强度变形进行验算。TC11的局部表面横纹受压强度等级fc＝1.2×2.7＝3.2N/mm2，弹性模量E＝9000N/mm2。立杆上端木条验算：取其受压面积为100mm×100mm，厚度为50mm。A=1.0×104mmσ＝2.9×104/1.0×104＝2.9N/mm2<fc，满足强度要求。Δ＝2.9*50/9000＝0.02mm，变形相对楼板容许变形很小。立杆下端木条验算：由于立杆直接座在钢板上，取钢板为150mm×150mm，则其受压面积取为150mm×150mm，木材厚度为50mm。A=1.25×104mmσ＝2.9×104/2.25×10＝1.29N/mm2<fc，满足强度要求。Δ＝1.29*50/9000＝0.01mm，变形相对楼板容许变形很小。结论：上下端木条均能满足强度要求，且总变形为0.03mm，对结构影响可以忽略。5.7材料用量统计序号构件名称截面形式材质单位数量备注1脚手架钢管￠48×3.5热扎无缝钢管Q235吨2502直角扣件与钢管配套与钢管配套个500003转角扣件与钢管配套与钢管配套个230004可调托撑与钢管配套与钢管配套个50005木方条100mm×100mm硬木米4000６钢板20mm×10m×12mQ235B吨60t5.8道路加固区域柱头预留钢筋处理方法由于要在歌剧院及多功能厅周围设履带吊车配合进行吊装，在首层顶板上铺设吊车行走路线，而在吊车行走路线范围内布置有平台的柱子，须对柱头预留钢筋进行处理。吊车行走区平台柱布置图如下所示:图5.8-1吊车行走区平台柱布置图此处采用直螺纹套筒来连接钢筋，分别对柱子XZ4、XZ5、XZ6等按照相关规范和构造要求预留出一段钢筋，预留长度为150mm,用于以后与上柱钢筋进行连接，做法参见图5.8-2，并对柱头预留钢筋采取相应的保护措施，如图