井架载荷设计计算书

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1、井架载荷设计计算书井架的截面轮廓尺寸为1.60X2.00米。主肢角钢用/75X8;缀条腹杆用/60X6。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=1.20X1000=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）X100=1200kg20米以上部分的总自重为：Nq1=20X100=2000kg。、风荷载：W二W0K2KBA（kg/m2）式中，基本风压W=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+n）,挡风系数二艺A/Af（A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艺A二0.075X1.40（肢杆长度）X2（肢杆数量）+0.06X2（横腹杆长度）+0.06X2.45(斜腹杆长度)X29(井架为29节)X1.1(由节点引起的面积增值)=15.13mf，井架受风轮廓面积Af二Hh=40.6X2.0=81.2m2(H为井架高度，h为井架厚度)。所以，3=艺Ac/Af=15.3/81.2=0.19,h/b=2/1.6=1.25,由表2-68查

3、得n=0.88。风振系数B,按自振周期T查出，T=0.01H=0.01X40.6=0.406秒，由表2-71查得B=1.37。所以，当风向与井架平行时，风荷载：W=WKz.1.33(1+n).B.Af=25X1.35X1.3X0.19X(1+0.88)X1.37X81.2=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:艺Ac=0.075X1.40X3+0.06X2Xsin450+0.06X1.6Xsin450+0.06X2.45Xsin450+0.06X2.13Xsin450X29X1.1=(0.075X1.40X3+

4、0.06X2X0.70+0.06X1.6X0.70+0.06X2.45X0.70+0.06X2.13X0.70)X29X1.1=21.0m2井架受风轮廓面积AF=(bX1.4Xsin450+hX1.4Xsin450)X29=(1.60X1.4X0.70+2.0X1.4X0.70)X29=102m2所以，3二艺A/AF=21/102=0.206;h/b=2/1.6=1.25,由表2-68查得n=0.86。自振周期T=0.406秒，由表2-71查得B=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二WKz.1.33(

5、1+n).B.Af=25x1.35x1.3x0.206(1+0.86)x1.1x1.37x102=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=T1sinB=1920xsin440=1920x0.695=1340kg.水平分力：T1H=T1cosB=1920xcos440=1920x0.719=1380kg.、缆风绳自重T2及其产生的垂直和水平分力：2T2=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1315mnfl寸，q=0.80kg/m;L

6、-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左右。202所以，T2=n.qL2/8f=4x0.80x(40.6/cos450)2/8x0.03(40.6/cos450)=740kg垂直分力：T2v=Ecosr=T2COs45=740X0.707=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：T3二K(Q+q)x7.8O+G1X7.80/2/Hsin450=1980X7.80+300x3.90

7、/40.6x0.707=576kg垂直分力：T3v=T3cosr=576xCOS405=408kg。水平分力：T3H=T3sinr=576xsin450=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=0.375x64x20=480kg，垂直分力T4v=T4H=480kg中间缆风处：水平分力T5H=1.25q，L=1.25x64x20=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

8、起的垂直和水平分力：水平分力：NH1=(N0-S1)cosa=(3770-2100)cos300=1670x0.866=1450kg垂直分力：NVi=（N0-Si）sina=（3770-2100）sin30=1670x0.50=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=1.06x1.20x1000=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+4

9、08+480+835+2100+1280=9360kg、D截面（第一道缆风处）井架的轴力ND=KQ2+Nq1+T1v+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）Mo尸T4Hxi2-1/2qX1222=48oX12-1/2X64-122=115okg-m,2MD1=-o.125Xq,X2o22=-o.125X64X2o2=-32ookg-m、起重荷载

10、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。Mo2=(T1H-T3H)X12+(T1v+T3v+Nv1+NV2)X2.55/2=(138o-4o8)X12+(134o+4o8+835+21oo)X1.28=118oo+6ooo=178ookg-mND2=(T1H-T3H)X2o-NH1X8+(T1v+T3V+Nv1+Nv2)X2.55/2=(138o-4o8)X2o-145oX8+(134o+4o8+835+21oo)X1.28=1944o-116oo+6ooo=1384okg-m所以，井架O截面的总弯矩：M二Mi+Mb=1150+17800=18950kg-m井架D截面的总

11、弯矩：M=MDi+MF3200+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：175X8Ao=11.5Ocm2,4Ao=46cm,Zo=2.15cm2,lx=ly=60cm,4lmin=25.30cm,rmin=1.48cm。缀条：L60x6Ao=6.91cm2,lx=23.30cm4,Zo=1.7Ocm,rx=1.84cm,4lmin=9.76cm,rmin=1.19cm。井架的总惯矩：y-y轴：ly=4ly+A0(Bz1/2-Z0)2=460+11.50(160/2-2.15)24=279000cm42X-X轴：lx=4lx+A0(Bz2/2-Z0

12、)2=460+11.50(200/2-2.15)2=440000cmy,-y,轴和x,-x,轴：，2020ly=lx=lxxcos2450+lyxsin2450=440000x0.7072+277000x0.7072=221000+140000=361000cm4井架的总惯矩以Iy=279000Cm最小，截面验算应米用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：.0截面：M=9360kg、M=18950kg-m.井架的长细比：入y=L/VIy/4A=4060/V279000/46=51.8井

13、架的换算长细比：入o=V入：+40.A/Ai二V51.82+40X46/2X6.91=53.0相对偏心率：&二M/N.A/W=1895000/9360X46/279000/160/2=2.68查钢结构设计规范附录表21,得稳定系数3pg=0.257所以，（T0=N）/3pgA=9360/0.257X2246=792kg/cm（T=1700kg/cm.D截面：N=11760kg,MD=17040kg-m.入0=53.0=MD/ND.A/W=1704000/11760X46/279000/160/2=1.89查得：3pg=0.321所以，(Td=ND/3pgA=11760/0.321X2246=7

14、96kg/cmIy,偏于安全，不再验算。、主肢角钢的稳定验算：.0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+1895000/255=2340+7420=9760kg已知主肢角钢的计算长度L)=1.40moL75X8的rmin=1.48cm。入二L)/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3=0.644。2所以，(T二N/3Ao=9360/0.644X11.50=1270kg/cm、D截面的主肢角钢验算：ND=11760kg、MD=17040kg-m。主肢角钢的轴力：N=ND/

15、4+ND/255=11760/4+1704000/255=2940+6680=9620kg。3=0.644所以，=N/3A0=9620/0.644X11.50=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=20X60=920kg。按内力分析：考虑两道缆风绳均起作用，所以，Q=T3H+qX12+NH1-T1H=408+64X12+1450-1380=1246kg取计算剪力为Q=1246kg。缀条的内力：N=Q/2cosa=1246/2X200/245=763kg缀条的计算长度L0=245cm，rmin=1.19。所以，计算长度入二L)/rmin=245/1.19=206查得稳定系数3=0.170，所以，(T二N/A=763/0.170x6.91=645kg/cm2vo，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1.60x2.00米，主肢角钢用/75x8,缀条腹杆用/60x6,在上述荷载作用下是安全的。