格构式型钢井架计算.doc

格构式型钢井架计算书

依据《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》完成。
一、荷载计算:

井架所受到的荷载主要包括以下几项：
1.起吊物和吊盘重力（包括索具等）G

其中K──动力系数，K=1.20；
Q──起吊物体重力，Q=10.00kN；
q──吊盘（包括索具等）自重力，q=2.00kN。
经过计算得到G=14.4kN。

2.提升重物的滑轮组引起的缆风绳拉力S

其中f0──引出绳拉力计算系数，取1.06。
经过计算得到S=15.26kN。

3.井架自重力为1.00kN/m

4.风荷载为Qw=1.20kN/m

5.摇臂杆端点A各杆件的内力
摇臂杆的起重荷载为Q2=16.50kN
则起重滑轮组引出的索拉力S1=1.20×16.50=19.8kN
A点三向力平衡公式

根据已知条件=30.0，=45.0。
其中N──摇臂杆的A端点轴力，经计算得到为34.3kN；
T1──变幅滑轮组缆风绳的张力，经计算得到为17.75kN。

6.每根缆风绳的自重力

其中Ts──每根缆风绳自重力产生的张力(kN)；
q──缆风绳单位长度自重力，取0.008kN/m；
l──每根缆风绳长度，H/cos确定(m)；
H──缆风绳所在位置的相对地面高度(m)；
──缆风绳与井架的夹角；
w──缆风绳自重产生的挠度(m)，取w=l/300。
经过计算得到由上到下各缆风绳的自重力分别为
H1=50m——Ts1=21.21kN
H2=20m——Ts2=8.49kN

格构式型钢井架立面示意图

二、井架内力计算:

1.各缆风绳与型钢井架连接点截面的轴向力计算：
经过计算得到由上到下各缆风绳与井架接点处截面的轴向力分别为
第1道H1=50m
N1=14.4+15.26+1.00×(50.00-50)+17.75×sin45.0+2×21.21=84.63kN
第2道H2=20m
N2=14.4+15.26+1.00×(50.00-20)+17.75×sin45.0+(34.3-19.8)×sin30.0+2×21.21+2×8.49=138.86kN
摇臂杆的支点截面处H=37.5m
NO=14.4+15.26+1.00×(50.00-37.5)+17.75×sin45.0+(34.3-19.8)×sin30.0+2×42.42=104.38

2.各缆风绳与型钢井架连接点截面的弯矩计算：

型钢井架计算简图

经过连续梁的计算得到

型钢井架剪力图(kN)

型钢井架弯矩图(kN.m)
经过计算得到由上到下各缆风绳与井架接点处截面的弯矩分别为
第1道H1=50m弯矩和支点力分别为
M1=0kN.m；Q1=0kN
第2道H2=20m弯矩和支点力分别为
M2=143.892kN.m；Q2=47.22kN
摇臂杆的支点截面处HO=37.5m弯矩为
MO=162.805kN.m

三、整体稳定性计算:

1.井架截面的力学特性：
井架的截面尺寸为1.60×2.00m；
主肢的截面力学参数为A0=11.50cm2，Z0=2.15cm，Ix0=60.00cm4，Iy0=60.00cm4；

格构式型钢井架截面示意图
井架的y-y轴截面总惯性矩：

井架的x-x轴截面总惯性矩：

井架的y1-y1轴和x1-x1轴截面总惯性矩：

经过计算得到：
Ix=440672.64cm4；
Iy=279028.64cm4；
Iy'=Ix'=359850.64cm4；
计算中取井架的惯性矩为其中的最小值279028.64cm4。

2.井架的长细比计算：
井架的长细比计算公式：

其中H──井架的总高度，取50.00m；
Imin──井架的截面最小惯性矩，取279028.64cm4；
A0──一个主肢的截面面积，取11.50cm4。
经过计算得到=64.2。

换算长细比计算公式：

其中A──井架横截面的毛截面面积，取4×11.50cm2；
A1──井架横截面所截垂直于x-x轴或y-y轴的毛截面面积，取2×6.90cm2；
经过计算得到h=65.23。

3.井架的整体稳定性计算：
井架在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式：

其中N──轴心压力的计算值(kN)；
A──井架横截面的毛截面面积，取4×11.50cm2；
──轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；
mx──等效弯矩系数,取1.0；
M──计算范围段最大偏心弯矩值(kN.m)；
W1──弯矩作用平面内，较大受压纤维的毛截面抵抗矩,W1=3487.86cm3；
NEx──欧拉临界力(kN)。
根据换算长细比=65.23查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到=0.797。
欧拉临界力NEx的计算公式为

经过计算得到NEx=3.142×2.1×107×4×11.50/65.2