井架计算书机方案文档格式.docx
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100=1200kg
20米以上部分的总自重为：
Nq1=20×
100=2000kg。
③风荷载：
W=W0K2KβAF（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+η），挡风系数φ=ΣAc/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ΣAc=[0.075×
1.40（肢杆长度）×
2（肢杆数量）+0.06×
2（横腹杆长度）+0.06×
2.45（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=40.6×
2.0=81.2m2（H为井架高度，h为井架厚度）。
所以，ω=ΣAc/AF=15.3/81.2=0.19，h/b=2/1.6=1.25,由表2-68查得η=0.88。
风振系数β，按自振周期T查出，T=0.01H=0.01×
40.6=0.406
秒，由表2-71查得β=1.37。
所以，当风向与井架平行时，风荷载：
W=W0.KZ.1.3ω（1+η）.β.AF=25×
1.35×
1.3×
0.19×
（1+0.88）×
1.37×
81.2=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:
ΣAc=[0.075×
1.40×
3+0.06×
2×
sin450+0.06×
1.6×
sin450+
0.06×
2.45×
2.13×
sin450]×
29×
1.1
=（0.075×
0.70+0.06×
0.70）×
1.1=21.0m2
井架受风轮廓面积AF=（b×
1.4×
sin450+h×
sin450）×
29
=（1.60×
0.70+2.0×
0.70）×
29=102m2
所以，ω=ΣAc/AF=21/102=0.206;
h/b=2/1.6=1.25,由表2-68查得η=0.86。
自振周期T=0.406秒，由表2-71查得β=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ψ=1.1。
所以，W，=W0.Kz.1.3ω（1+η）ψ.β.AF
=25×
0.206（1+0.86）×
1.1×
102
=2590kg
q，=2590/40.6=64kg/m
A、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=T1sinβ=1920×
sin440=1920×
0.695=1340kg.
水平分力：
T1H=T1cosβ=1920×
cos440=1920×
0.719=1380kg.
B、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13—15mm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左右。
所以，T2=n.qL2/8f=4×
0.80×
（40.6/cos450）2/8×
0.03（40.6/cos450）=740kg
垂直分力:
T2v=T2cosr=T2cos450=740×
0.707=520kg。
T2H=0（对井架来说，4根缆风绳的水平分力相互抵消）。
C、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+G1×
7.80/2/Hsin450
=1980×
7.80+300×
3.90/40.6×
0.707
=576kg
垂直分力：
T3v=T3cosr=576×
COS450=408kg。
T3H=T3sinr=576×
sin450=408kg。
D、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=0.375×
64×
20=480kg，
垂直分力T4v=T4H=480kg
中间缆风处：
水平分力T5H=1.25q，L=1.25×
20=1600kg
垂直分力T5v=T5H=1600kg
E、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：
NH1=（N0-S1）cosa=（3770-2100）cos300=1670×
0.866=1450kg
Nv1=（N0-S1）sina=（3770-2100）sin300=1670×
0.50=835kg
F、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
G、提升吊篮的引出索拉力S2对井架的压力：
Nv3=S2=f0KQ2=1.06×
1.20×
1000=1280kg
2、内力计算:
①轴力：
㈠、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
㈡、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
②弯矩:
㈠、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=T4H×
12-1/2q,×
122
=480×
12-1/2×
64-122
=1150kg-m
MD1=-0.125×
q,×
202
=-0.125×
=-3200kg-m
㈡、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）×
2.55/2
=（1380-408）×
12+（1340+408+835+2100）×
1.28
=11800+6000
=17800kg-m
ND2=（T1H-T3H）×
20-NH1×
8+（T1v+T3V+Nv1+Nv2）×
20-1450×
8+（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
3截面验算：
㈠井架截面的力学性能：
查型钢特性表得：
主肢：
∟75×
8A0=11.50cm2,4A0=46cm2,Z0=2.15cm2,Ix=Iy=60cm4,
Imin=25.30cm4,rmin=1.48cm。
缀条：
∟60×
6A0=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=4[Iy+A0（Bz1/2-Z0）2]
=4[60+11.50（160/2-2.15）2]
=279000cm4
X-X轴：
Ix=4[Ix+A0（Bz2/2-Z0）2]
=4[60+11.50（200/2-2.15）2]
=440000cm4
y,-y,轴和x,-x,轴：
I，y=I，x=Ix×
cos2450+Iy×
sin2450
=440000×
0.7072+277000×
0.7072
=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。
㈡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：
①、O截面：
N0=9360kg、M0=18950kg-m.
井架的长细比：
λy=L0/√Iy/4A0=4060/√279000/46=51.8
井架的换算长细比：
λ0=√λ2y+40.A/A1=√51.82+40×
46/2×
6.91
=53.0
相对偏心率：
ε=M0/N0.A/W=1895000/9360×
46/279000/160/2=2.68
查《钢结构设计规范》附录表21，得稳定系数ωpg=0.257
所以，σ0=N0/ωpgA=9360/0.257×
46=792kg/cm2<
[σ]=1700kg/cm2
②、D截面：
ND=11760kg,MD=17040kg-m.
λ0=53.0
ε=MD/ND.A/W=1704000/11760×
46/279000/160/2=1.89
查得：
ωpg=0.321
所以，σD=ND/ωpgA=11760/0.321×
46=796kg/cm2<
沿井架对角线方向，由于I，x=I，y>
Iy,偏于安全，不再验算。
㈢、主肢角钢的稳定验算：
1．O截面的主肢角钢验算：
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。
8的rmin=1.48cm。
λ=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ω=0.644。
所以，σ=N/ωA0=9360/0.644×
11.50=1270kg/cm2<
[σ]
②、D截面的主肢角钢验算：
ND=11760kg、MD=17040kg-m。
N=ND/4+ND/255=11760/4+1704000/255
=2940+6680=9620kg。
ω=0.644所以，σ=N/ωA0=9620/0.644×
11.50=1300kg/cm2<
③、缀条验算：
O截面的剪力：
按《钢结构设计规范》第43条：
Q=20A=20×
60=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+64×
12+1450-1380
=1246kg
取计算剪力为Q=1246kg。
缀条的内力：
N=Q/2cosa=1246/2×
200/245=763kg
缀条的计算长度L0=245cm，rmin=1.19。
所以，计算长度λ=L0/rmin=245/1.19=206
查得稳定系数ω=0.170，所以，
σ=N/ωA=763/0.170×
6.91=645kg/cm2<
[σ]，满足要求。
3、结论：
通过上述截面验算知道，本工程选用的厦门市***机械有限公司制造的型号为SSD60的井架提升机，在上述荷载作用下是安全的。
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