井架的设计及受力计算书.docx

1、井架的设计及受力计算书井架的截面轮廓尺寸为1.602.00米。主肢角钢用758；缀条腹杆用606。一、 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。1、 吊篮起重量及自重：KQ2=1.201000=1200kg2、 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=1200kg20米以上部分的总自重为：Nq1=20100=2000kg。3、 风荷载：W=W0K2KAF（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，

2、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=0.0751.40(肢杆长度) 2（肢杆数量）+0.062（横腹杆长度）+0.062.45（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=40.62.0=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.

3、88。风振系数，按自振周期T查出，T=0.01H=0.0140.6=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=251.351.30.19（1+0.88）1.3781.2=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=0.0751.403+0.062sin450+0.061.6sin450+0.062.45sin450+0.062.13sin450 291.1=(0.0751.403+0.0620.70+0.061.60.70+0.062.

4、450.70+0.062.130.70) 291.1=21.0m2井架受风轮廓面积AF=（b1.4sin450+h1.4sin450）29=（1.601.40.70+2.01.40.70）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 =251.351.30.206（1+0.86）1.11.37102 =2

5、590kg沿井架高度方向的平均风载： q，=2590/40.6=64kg/m4、 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=1920sin440=19200.695=1340kg.水平分力：T1H=T1cos=1920cos440=19200.719=1380kg.5、 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1315mm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

6、左右。所以，T2=n.qL2/8f=40.80（40.6/cos450）2/80.03(40.6/cos450) =740kg垂直分力:T2v=T2cosr=T2cos450=7400.707=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）。6、 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+G17.80/2/Hsin450=19807.80+3003.90/40.60.707=576kg垂直分力：T3v=T3cosr=576COS450=408kg。水平分力：T3H=T3

7、sinr=576sin450=408kg。7、 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=0.3756420=480kg， 垂直分力 T4v=T4H=480kg中间缆风处：水平分力 T5H=1.25q，L=1.256420=1600kg 垂直分力 T5v=T5H=1600kg、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=16700.866

8、=1450kg垂直分力：Nv1=（N0-S1）sina=(3770-2100)sin300=16700.50=835kg9 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、提升吊篮的引出索拉力S2对井架的压力： Nv3=S2=f0KQ2=1.061.201000=1280kg二、 内力计算:1、 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+Nq

9、1+T1v+T2v+T3v+ T4v+ T5v+Nv1+Nv2+Nv3 =1200+2000+1340+520+408+480+1600+835+2100+1280 =11760kg2、 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=T4H12-1/2q, 122 =48012-1/264-122 =1150kg-mMD1=-0.125q, 202 =-0.12564202 =-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+（

10、T1v+T3v+Nv1+NV2）2.55/2 =(1380-408)12+(1340+408+835+2100)1.28 =11800+6000 =17800kg-m ND2=（T1H-T3H）20-NH18+（T1v+T3V+Nv1+Nv2）2.55/2 =(1380-408)20-14508+(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三、 截面验算：1、 井架

11、截面的力学性能：查型钢特性表得：主肢：758 A0=11.50cm2,4A0=46cm2,Z0=2.15cm2,Ix=Iy=60cm4,Imin=25.30cm4,rmin=1.48cm。缀条：606 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=4Iy+A0（Bz1/2-Z0）2 =460+11.50(160/2-2.15)2 =279000cm4 X-X轴： Ix=4Ix+A0（Bz2/2-Z0）2 =460+11.50(200/2-2.15)2 =440000c

12、m4 y,-y,轴和x,-x,轴： I，y=I，x=Ixcos2450+Iysin2450=4400000.7072+2770000.7072=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。2、 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+4046/26

13、.91 =53.0相对偏心率：=M0/N0.A/W=1895000/936046/279000/160/2=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=9360/0.25746=792kg/cm2=1700kg/cm2D截面：ND=11760kg,MD=17040kg-m. 0=53.0 =MD/ND.A/W=1704000/1176046/279000/160/2=1.89查得：pg=0.321所以，D=ND/pgA=11760/0.32146=796kg/cm2Iy,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=9360k

14、g、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。758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=9360/0.64411.50=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。=0.64

15、4 所以，=N/A0=9620/0.64411.50=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=2060=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+6412+1450-1380=1246kg 取计算剪力为Q=1246kg。缀条的内力：N=Q/2cosa=1246/2200/245=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=763/0.1706.91=645kg/cm2，满足要求。四、结论：通过上述截面验算知道，本工程选用井架的截面轮廓尺寸为1.602.00米，主肢角钢用758，缀条腹杆用606，在上述荷载作用下是安全的。