预制混凝土外墙挂板运输架体研制 架体设计 单片架体设计 倾斜角度 稳定性 连接形式 运输数量 单片架体连接 片数选取 强度设计及验算 单片架体规格 加强方案 斜板防滑移装置 挡板 缓冲器 挑板防倾覆装置 槽钢挡板 钢管 多片架体连接 连接方式 架体片数及间距
制图：吕芹 审核：邓超杰 时间：2018年9月28日 图5.2.1 预制混凝土外墙挂板运输架体研制目标设定亲和图
5.3 方案的进一步分析、比选
5.3.1优化单片支架外形尺寸
经模拟后发现三角形支撑架体占据空间过大，导致运输构件数量受限制，故进行空间优化研究。 优化目标：①最大限度缩小直角三角形尺寸；②增长挑架的长度，使运输数量增加；③考虑构件倾斜放置后的支撑位置。
最大构件倾斜放置在支架上，其重心高度为1.25m，考虑其倾斜放置时，防止构件倾覆，初步按构件宽度的三分之二处为设计支架的高度（1.7m），挑架处竖立放置小板，由于板厚、数量、预留余量等因素决定挑板的宽度最小为1m，同时考虑构件倾斜放置后会与架体存在支撑问题，将底板延伸至480mm。经优化后，单片支架结构形式见右图。
图5.3.1 优化后单片支架
11
制图：吕芹 审核：邓超杰 时间：2018年9月26日
图5.3.2 优化单片架体流程图
5.3.2 单片架体连接 5.3.2.1 架体片数初选
按照构件重量及架体的承重能力，初步选取3片架体。 5.3.2.2 单片架体材料及连接方式
表5.3.2-1单片架体连接节点比选
节点形式 销钉节点 优点 拆卸方便、可进行组装拼接 拆卸方便、连接节点牢固，可进行组装拼接 节点连接牢固可靠 不足 安全性可能不高，连接牢固性不强 安全性可能不高，连接牢固性不强 焊接作业要求严格 结论 放弃 螺栓节点 焊接节点 放弃 选择 制表：吕芹 审核：邓超杰 时间：2018年9月26日
5.3.3 单片架体强度设计及验算
支架结构强度和刚度能满足安全性和适用性要求，需进行结构设计及验算，采用PDPC法进行过程决策。
制表：崔志鹏 审核：吕芹 时间：2018年9月27日
图5.3.3.1 PDPC单片架体强度设计及验算控制图
（1）初步设计
依据实际情况，小组分析讨论，提出方案设计原则，具体细化要求。
表5.3.3.1 单片架体技术指标 方案要求 安全性要求 适用性要求 指标 杆件最大应力≤材料强度 杆件变形量小于1mm 制表：崔志鹏 审核：邓超杰 时间：2018年9月28日
初步将单片支架材料选取槽钢#20a，通过建模受力分析。 （2）建模验算
根据初步方案，采用ansys有限元软件建立有限元模型。 1、荷载定义及布置
1 2
底部槽钢脚趾定位为不可移动约束形式，面荷载均匀分布在支架斜边槽钢腹板上，定义为面荷载形式。
根据软件有限元网格划分工具，划分模型为4312个有限元网格进行受力分析。
图5.3.3.2有限元模型网格划分图
制图：崔志鹏 审核：邓超杰 时间：2018年9月29日
2、计算结果如下：
图5.3.3.3 应变云图 图5.3.3.4 应力云图 制图：崔志鹏 审核：邓超杰 时间：2018年9月29日
3、汇总结果
表5.3.3.2 单片架体受力分析结果
计算项目 应力/MPa 应变/mm 材料允许变形值 235/1.5=156.7 1 计算结果 最大值128.01 最大值2.6 是否满足安全性和适用性 是 最大应变超过理想变形能力 否 制表：崔志鹏 审核：邓超杰 时间：2018年9月29日
结论 （3）方案改进
针对单片架体的变形过大，QC小组经过讨论，提出了相应局部改进方案。
表5.3.3.3 单片架体改进方案
部位 单片支架 改进后单片支架 加强方案 在三角形内部，斜边和竖向直角边水平增加三道横撑，间距均匀分布，选用槽钢20#a 槽钢20#a与槽钢18#a进行受力分析对比 制表：吕芹 审核：邓超杰 时间：2018年9月30日
改进后的三维模型见图5.3.3.5。 （4）验算改进方案
1、根据提出的改进方案，重新进行有限元受力分析。
1 3
图5.3.3.5 改进后单片架体三维模型 图5.3.3.6改进后单片架体网格划分图
制图：崔志鹏 审核：邓超杰 时间：2018年9月30日
2、两种材料受力分析计算结果对比：
图5.3.3.7槽钢#20a应变云图 图5.3.3.8 槽钢#18a应变云图
图5.3.3.9槽钢#20a应力云图 图5.3.3.10槽钢#18a应力云图
制图：崔志鹏 审核：邓超杰 时间：2018年10月2日
表5.3.3.4 改进后架体受力分析结果
计算项目 应力/MPa 应变/mm #20a槽钢计算结果 最大值51.85 最大值0.78 #18a槽钢计算结果 最大值55.81 最大值0.84 是否满足安全性和适用性 是 是
结论 最大应力值满足2倍的安全系数值，最大应变符合理想变形要求 制表：崔志鹏 审核：邓超杰 时间：2018年10月2日
经计算，改进的方案#20a槽钢、#18a槽钢在应力、变形两方面均满足要求，通过钢材重量比对：
表5.3.3.5 材料比重结果
单片材料重量 #20a槽钢单片支架 231.25kg 1 4
#18a槽钢 207.06kg 结论 在满足承载力及变形要求前提下，选择#18a槽钢
制表：贾兆利 审核：邓超杰 时间：2018年10月3日
小组确认为使用#18a槽钢改进后单片架体（方案二）为最终方案。
5.3.4 斜板防滑移装置
考虑斜板在运输过程中，因振动因素导致斜板产生滑移现象，因此，在单片支架的端部设计防滑移装置。小组针对此问题提出如下两种方案：
图5.3.4.1 挡板图 图5.3.4.2 缓冲器图
表5.3.4.1 防滑移装置方案分析表
方案 挡板 制作成本 材料：长200mm槽钢18a，费用为19元 工艺：人工焊接 材料：一个缓冲器、6mm同规格矩形钢缓冲器 板，费用为80元 工艺：螺栓连接 效果描述 效果可以，牢固 选用挡板方案 效果可以，但不牢固 结论
制表：吕芹 审核：邓超杰 时间：2018年10月4日
5.3.5 挑板防倾覆装置
考虑挑板在运输过程中，因振动因素导致斜板产生倾覆现象，因此，在单片支架的端部设计防倾覆装置。小组针对此问题提出如下两种方案：
表5.3.5.1 防倾覆装置方案分析表
方案 槽钢挡板 制作成本 材料：长1000mm槽钢18a，费用为93元 工艺：焊接 材料：长1000mm直径80壁厚4mm钢管，钢管 费用为40元 工艺：焊接 实用性 与预制构件的接触面积大，刚度较好 与预制构件的接触面积过小，易使预制构件受挤压破坏 结论 费用相差不大，选用强度好、接触面积大的槽钢挡板 制表：贾兆利 审核：吕芹 时间：2018年10月05日
1 5
预制混凝土外墙挂板运输架体研制
