小型机动车吊上楼面验算计算书.docx
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小型机动车吊上楼面验算计算书
小型汽车吊上楼面验算计算书
专业:
结构
总设计师(项目负责人):
___
审核:
_________
校对:
___________
设计计算人:
______________
***********所有限公司
2018年1月
汽车吊上楼面施工作业存在两种工况:
工况一为汽车吊在楼面上行走的工况,工况二为汽车吊吊装作业时的工况。
一、楼面行走工况
1、设计荷载
根据原结构设计模型,四层楼面设计恒荷载9kN/m2,楼面设计活荷载8kN/m2,四层楼面楼板厚度120mm,楼板自重恒荷载3kN/m2。
因此,汽车吊楼面行走工况下,等效均布荷载不超过(9-3)+8=14kN/m2为宜。
汽车吊行走区域如下图所示。
图1汽车吊行走区域布置图
2、吊车荷载及尺寸
质量参数
行驶状态自重(总质量)kN
150
前轴荷kN
66
后轴荷kN
84
尺寸参数
支腿纵向距离m
4.9
支腿横向距离m
4.6
3、汽车吊行驶相关参数
15吨小型汽车吊基本尺寸、轮宽及其行驶过程中各轮位置对楼板产生的荷载如下图所示:
图2汽车荷载参数
4、承载力校核
15吨汽车吊行走时,后两轮居于板跨中为最不利工况,如下图:
图3汽车楼面行走计算简图
4.1基本资料
4.1.1工程名称:
局部承压计算
4.1.2周边支承的双向板,按上下和左右支承单向板的绝对最大弯矩等值,
板的跨度Lx=3250mm,Ly=8000mm,板的厚度h=120mm
4.1.3局部荷载
4.1.3.1第一局部荷载
局部集中荷载N=42kN,荷载作用面的宽度btx=200mm,荷载作用面的宽度bty=600mm;
垫层厚度s=0mm
荷载作用面中心至板左边的距离x=1625mm,最左端至板左边的距离x1=1525mm,
最右端至板右边的距离x2=1525mm
荷载作用面中心至板下边的距离y=3100mm,最下端至板下边的距离y1=2800mm,
最上端至板上边的距离y2=4600mm
4.1.3.2第二局部荷载
局部集中荷载N=42kN,荷载作用面的宽度btx=200mm,荷载作用面的宽度bty=600mm;
垫层厚度s=0mm
荷载作用面中心至板左边的距离x=1625mm,最左端至板左边的距离x1=1525mm,
最右端至板右边的距离x2=1525mm
荷载作用面中心至板下边的距离y=4900mm,最下端至板下边的距离y1=4600mm,
最上端至板上边的距离y2=2800mm
4.2第一局部荷载
4.2.1荷载作用面的计算宽度
4.2.1.1bcx=btx+2s+h=200+2*0+120=320mm
4.2.1.2bcy=bty+2s+h=600+2*0+120=720mm
4.2.2局部荷载的有效分布宽度
4.2.2.1按上下支承考虑时局部荷载的有效分布宽度
当bcy≥bcx,bcx≤0.6Ly时,取bx=bcx+0.7Ly=320+0.7*8000=5920mm
当bx>Lx时,取bx=Lx=3250mm
4.2.2.2按左右支承考虑时局部荷载的有效分布宽度
当bcx<bcy,bcy≤2.2Lx时,取
by=2bcy/3+0.73Lx=2*720/3+0.73*3250=2853mm
当0.5by>0.5ey2时,取by=1426+0.5ey2=1426+0.5*1800=2326mm
4.2.3绝对最大弯矩
4.2.3.1按上下支承考虑时的绝对最大弯矩
4.2.3.1.1将局部集中荷载转换为Y向线荷载
qy=N/bty=42/0.6=70kN/m
4.2.3.1.2MmaxY=qy·bty·(Ly-y)·[y1+bty·(Ly-y)/2Ly]/Ly
=70*0.6*(8-3.1)*[2.8+0.6*(8-3.1)/(2*8)]/8=76.76kN·m
4.2.3.2按左右支承考虑时的绝对最大弯矩
4.2.3.2.1将局部集中荷载转换为X向线荷载
qx=N/btx=42/0.2=210kN/m
4.2.3.2.2MmaxX=qx·btx·(Lx-x)·[x1+btx·(Lx-x)/2Lx]/Lx
=210*0.2*(3.25-1.625)*[1.525+0.2*(3.25-1.625)/(2*3.25)]/3.25
=33.08kN·m
4.2.4由绝对最大弯矩等值确定的等效均布荷载
4.2.4.1按上下支承考虑时的等效均布荷载
qey=8MmaxY/(bx·Ly2)=8*76.76/(3.25*82)=2.95kN/m2
4.2.4.2按左右支承考虑时的等效均布荷载
qex=8MmaxX/(by·Lx2)=8*33.08/(2.326*3.252)=10.77kN/m2
4.2.5由局部荷载总和除以全部受荷面积求得的平均均布荷载
qe'=N/(Lx·Ly)=42/(3.25*8)=1.62kN/m2
4.3第二局部荷载
4.3.1荷载作用面的计算宽度
4.3.1.1bcx=btx+2s+h=200+2*0+120=320mm
4.3.1.2bcy=bty+2s+h=600+2*0+120=720mm
4.3.2局部荷载的有效分布宽度
4.3.2.1按上下支承考虑时局部荷载的有效分布宽度
当bcy≥bcx,bcx≤0.6Ly时,取bx=bcx+0.7Ly=320+0.7*8000=5920mm
当bx>Lx时,取bx=Lx=3250mm
4.3.2.2按左右支承考虑时局部荷载的有效分布宽度
当bcx<bcy,bcy≤2.2Lx时,取
by=2bcy/3+0.73Lx=2*720/3+0.73*3250=2853mm
当0.5by>0.5ey1时,取by=0.5ey1+1426=0.5*1800+1426=2326mm
4.3.3绝对最大弯矩
4.3.3.1按上下支承考虑时的绝对最大弯矩
4.3.3.1.1将局部集中荷载转换为Y向线荷载
qy=N/bty=42/0.6=70kN/m
4.3.3.1.2MmaxY=qy·bty·(Ly-y)·[y1+bty·(Ly-y)/2Ly]/Ly
=70*0.6*(8-4.9)*[4.6+0.6*(8-4.9)/(2*8)]/8
=76.76kN·m
4.3.3.2按左右支承考虑时的绝对最大弯矩
4.3.3.2.1将局部集中荷载转换为X向线荷载
qx=N/btx=42/0.2=210kN/m
4.3.3.2.2MmaxX=qx·btx·(Lx-x)·[x1+btx·(Lx-x)/2Lx]/Lx
=210*0.2*(3.25-1.625)*[1.525+0.2*(3.25-1.625)/(2*3.25)]/3.25
=33.08kN·m
4.3.4由绝对最大弯矩等值确定的等效均布荷载
4.3.4.1按上下支承考虑时的等效均布荷载
qey=8MmaxY/(bx·Ly2)=8*76.76/(3.25*82)=2.95kN/m2
4.3.4.2按左右支承考虑时的等效均布荷载
qex=8MmaxX/(by·Lx2)=8*33.08/(2.326*3.252)=10.77kN/m2
4.3.5由局部荷载总和除以全部受荷面积求得的平均均布荷载
qe'=N/(Lx·Ly)=42/(3.25*8)=1.62kN/m2
4.4结果汇总
4.4.1等效均布荷载qe=10.77kN/m2<14kN/m2
二、汽车吊装工况
1、吊车支腿压力计算
根据施工方案,15t汽车吊钢架拼装过程中,最不利工况为:
吊装半径12m,吊重1.2t,即起重力矩为14.4t▪m,汽车吊自重为15吨。
1.1计算简图
图4汽车吊支腿布置图
1.2计算工况
工况1:
起重臂沿车身方向(α=0°)
工况2:
起重臂沿车身方向(α=90°)
工况3:
起重臂沿车身方向(α=47°)
1.3支腿荷载计算公式
N=∑P/4±[M(cosα/2a±sinα/2b)]
式中:
∑P——吊车自重及吊重;
M——起重力矩;
α——起重臂与车身夹角;
a——支腿纵向距离;
b——支腿横向距离;
1.4计算结果
工况1:
起重臂沿车身方向(α=0°)
N1=N2=∑P/4+[M(cosα/2a+sinα/2b)]=5.52t
N3=N4=∑P/4-[M(cosα/2a+sinα/2b)]=2.58t
工况2:
起重臂沿车身方向(α=90°)
N1=N4=∑P/4+[M(cosα/2a+sinα/2b)]=5.62t
N2=N3=∑P/4-[M(cosα/2a+sinα/2b)]=2.48t
工况3:
起重臂沿车身方向(α=47°)
N1=∑P/4+[M(cosα/2a+sinα/2b)]=6.20t
N2=∑P/4+[M(cosα/2a-sinα/2b)]=3.87t
N3=∑P/4-[M(cosα/2a+sinα/2b)]=1.90t
N4=∑P/4-[M(cosα/2a-sinα/2b)]=4.23t
根据以上工况分析可知,汽车吊在楼面吊装作业最不利工况时,单个支腿最大荷载为6.2t。
2、楼面等效荷载计算
2.1基本资料
周边支承的双向板,按上下和左右支承单向板的绝对最大弯矩等值,
板的跨度Lx=3250mm,Ly=3000mm,板的厚度h=120mm
局部集中荷载N=62kN,荷载作用面的宽度btx=1200mm,
荷载作用面的宽度bty=1200mm;垫层厚度s=100mm
荷载作用面中心至板左边的距离x=1625mm,最左端至板左边的距离x1=1025mm,
最右端至板右边的距离x2=1025mm
荷载作用面中心至板下边的距离y=1500mm,最下端至板下边的距离y1=900mm,
最上端至板上边的距离y2=900mm
2.2荷载作用面的计算宽度
2.2.1bcx=btx+2s+h=1200+2*100+120=1520mm
2.2.2bcy=bty+2s+h=1200+2*100+120=1520mm
2.3局部荷载的有效分布宽度
2.3.1按上下支承考虑时局部荷载的有效分布宽度
当bcy≥bcx,bcx≤0.6Ly时,取bx=bcx+0.7Ly=1520+0.7*3000=3620mm
当bx>Lx时,取bx=Lx=3250mm
2.3.2按左右支承考虑时局部荷载的有效分布宽度
当bcx≥bcy,bcy≤0.6Lx时,取by=bcy+0.7Lx=1520+0.7*3250=3795mm
当by>Ly时,取by=Ly=3000mm
2.4绝对最大弯矩
2.4.1按上下支承考虑时的绝对最大弯矩
2.4.1.1将局部集中荷载转换为Y向线荷载
qy=N/bty=62/1.2=51.67kN/m
2.4.1.2MmaxY=qy·bty·(Ly-y)·[y1+bty·(Ly-y)/2Ly]/Ly
=51.67*1.2*(3-1.5)*[0.9+1.2*(3-1.5)/(2*3)]/3=37.2kN·m
2.4.2按左右支承考虑时的绝对最大弯矩
2.4.2.1将局部集中荷载转换为X向线荷载
qx=N/btx=62/1.2=51.67kN/m
2.4.2.2MmaxX=qx·btx·(Lx-x)·[x1+btx·(Lx-x)/2Lx]/Lx
=51.67*1.2*(3.25-1.625)*[1.025+1.2*(3.25-1.625)/(2*3.25)]/3.25
=41.08kN·m
2.5由绝对最大弯矩等值确定的等效均布荷载
2.5.1按上下支承考虑时的等效均布荷载
qey=8MmaxY/(bx·Ly2)=8*37.2/(3.25*32)=10.17kN/m2
2.5.2按左右支承考虑时的等效均布荷载
qex=8MmaxX/(by·Lx2)=8*41.08/(3*3.252)=10.37kN/m2
2.5.3等效均布荷载qe=Max{qex,qey}=Max{10.17,10.37}=10.37kN/m2<14kN/m2
3、最不利吊装位置悬挑梁计算
3.1吊装点位布置
汽车吊吊装时共设置4个吊装点,吊装点位置如下图所示。
图5汽车吊吊装点位布置
由吊装点位布置图可知,吊装点均设置在楼面悬挑位置,且受力最大的支腿设置在悬挑最远端。
为减小对结构的不利影响,汽车吊的支腿应尽量落在原结构梁范围内,每个吊装点汽车吊具体布置位置如图6~9所示。
图6吊装点1汽车吊布置位置图7吊装点2汽车吊布置位置
图8吊装点3汽车吊布置位置图9吊装点4汽车吊布置位置
3.2计算结果
将汽车吊每个支腿荷载输入计算模型,验算原结构承载力是否满足汽车吊作业要求。
计算结果如下图所示。
图10吊装点1原设计竖向梁配筋图图11吊装点1原设计水平梁配筋图
图12吊装点1荷载布置图13吊装点1原设计配筋值图14吊装点1计算配筋结果
图15吊装点2原设计竖向梁配筋图图16吊装点2原设计水平梁配筋图
图17吊装点2荷载布置图18吊装点2原设计配筋值19吊装点2计算配筋结果
图20吊装点3原设计竖向梁配筋图图21吊装点3原设计水平梁配筋图
图22吊装点3荷载布置图23吊装点3原设计配筋值24吊装点3计算配筋结果
图25吊装点4原设计竖向梁配筋图图26吊装点4原设计水平梁配筋图
图27吊装点4荷载布置图28吊装点4原设计配筋值图29吊装点4计算配筋结果
计算结果表面,各吊装点原设计梁承载力均能满足汽车吊作业要求。
三、结论
经计算,汽车吊在楼面行走工况及吊装工况下,结构承载力均满足要求。