施工现场井架的设计与计算.doc

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1、施工现场井架的设计与计算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。、吊篮起重量及自重：KQ2=1.201000=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=1200kg20 米以上部分的总自重为：Nq1=20100=2000kg。、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，现按均

2、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

3、=0.88。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

4、.062.450.70+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）1.11.371

5、02=2590kg沿井架高度方向的平均风载：q，=2590/40.6=64kg/m、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.、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/

6、300 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）。、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=

7、T3sinr=576sin450=408kg。、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=14

8、50kg垂直分力：Nv1=（N0-S1）sina=(3770-2100)sin300=16700.50=835kg 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:、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+

9、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=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+（T1v+T3v+Nv1+NV2）

10、2.55/2=(1380-408)12+(1340+408+835+2100)1.28=11800+6000=17800kg-mND2=（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：、井架截面的力学性能：查型钢特性表得：主肢：758 A0

11、=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=cm4X-X 轴： Ix=4Ix+A0（Bz2/2-Z0）2=460+11.50(200/2-2.15)2=cm4y,-y,轴和x,-x,轴：I，y=I，x=Ixcos2450+Iysin245

12、0=0.7072+0.7072=+140000=cm4井架的总惯矩以Iy=cm4 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=4060/46=51.8井架的换算长细比：0=240.A/A40.A/A1=51.82+4046/26.91=53.0相对偏心率：=M0/N0.A/W=/936046/160/2=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=N

13、0/pgA=9360/0.25746=792kg/cm2=1700kg/cm2D 截面：ND=11760kg,MD=17040kg-m.0=53.0=MD/ND.A/W=/1176046/160/2=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=9360kg、M0=18950kg-m.主肢角钢的轴力：N=N0/4+M0/255=9360/4+/255=2340+7420=9760kg已知主肢角钢的计算长度L0=1.40m。758 的rmin=1.48cm。=L0

14、/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+/255=2940+6680=9620kg。=0.644 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=763/0.17