井架的设计.docx
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井架的设计
井架的设计
井架的截面轮廓尺寸为1.60X2.0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。
⑴、吊篮起重量及自重：
KQ
2=1.20X1000=1200kg
⑵、井架自重：
参考表2-67，q
2=0.10t/m，28米以上部分的总自重为：
Nq
2=（40-28）X100=1200kg
20米以上部分的总自重为：
Nq
1=20x100=2000kg
⑶、风荷载：
W=W
0K
2KBA
F（kg/m2）式中，基本风压W
0=25kg/m2。
风压高度变化系数K
Z=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=K
p（1+n）=1.3（1+@,挡风系数（|）=EA
c/A
F（A
c为杆件投影面积；A
F为轮廓面积）。
当风向与井架平行时，井架受风的投影面积2A
c=[0.075x1.40（F长度）x2（肢杆数量）+0.06xZ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）
2
=15.13m2,井架受风轮廓面积A
F=Hh=40.6X2.0=81.2g为井架高度，h为井架厚度）。
所以，3=2A
c/A
F，
由表2-68查得刀=0.88
风振系数就按自振周期T查出，T=0.01H=0.01X40.6=0.406,由表2-71查得8=137。
所以，当风向与井架平行时，风荷载：
W=W
Z.1.3M1+®.B.A
F=25X1.35x1.3x0.1+0渴8）x1.37x81.2=1740kg
沿井架高度方向的平均风载：
当风向沿井架对角线方向吹时，井架受风的投影面积：
2A
c=[0.075x1.40x3+0.06x2Xsin450+0.06x1.6xsin450+
0.06x2.45xsin450+0.06x2.13xsin450]x29x1.1=（0.075x1.40x3+0.06x1.6x0.70+0.06x
2.450.70+0.062.130.70）291.1
=21.0m2
井架受风轮廓面积A
29=102m2
c/A
F由表2-68查得y]=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少=1.1
所以，W,=W
0.K
z.1.33（1+刀）少.B.A
F
=25x1.35x1.3x0.206.86）x1.1x1.37x102=2590kg
沿井架高度方向的平均风载：
q，
⑷、变幅滑轮组xxT
1及其产生的垂直和水平分力：
前面已算出：
T
1=1920kg。
垂直分力：
T
1v=T
1sinB=1920Xsin440=1920x0.695=1340kgt:
T
1H=T
1cosB=1920Xcos440=1920x0.719=1380吸风绳自重T2及其产生的垂直和水平分力：
T
2=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，T
2=n.qL2/8f=4x0.8040.6/cos450）2/8x
0.03（40.6/cos450）
=740kg
垂直分力:
T
2v=T
2cosr=T
2cos450=740X0.707=520k水平分力：
T
2H=0（对井架来说，4根缆风绳的水平分力相互抵消）。
⑹、起重时缆风绳的xxT
3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：
T
3=K（Q
1+q）x7.80+G
1X0
=1980X7.80+300xX0.707
=576kg
垂直分力：
T
3v=T
3cosr=576xCOS450=408kg
水平分力：
T
3H=T
3sinr=576xsin450=408kg
⑺、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T
4H=0.375q,L=0.375X64X20=48ffig分力T
4v=T
4H=480kg
中间缆风处：
水平分力T
5H=1.25q,L=1.25X64X20=16«＜分力T
5v=T
5H=1600kg
⑻、摇臂杆轴力N
0及起重滑轮组引出xx拉力S
1对井架引起的垂直和水平分力：
水平分力：
N
H1=（N
0-S
1）cosa=（3770-2100）cos300=1670乂
0.866=1450kg
垂直分力：
N
v1=（N
1）sina=（3770-2100）sin300=1670
0.50=835kg
⑼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：
N
v2=S
1=2100kg
⑩、提升吊篮的引出索拉力S2对井架的压力：
N
v3=S
2=f
0KQ
2=1.06X1.20X1000=1280kg
二、内力计算:
⑴、轴力：
①、O截面（摇臂杆支座处）井架的轴力
N
0=KQ
2+N
q2+T
1v+T
2v+T
3v+T
4v+N
v1+N
v2+N
v3
=1200+1200+1340+520+408+480+835+2100+1280
=9360kg
②、D截面（第一道缆风处）井架的轴力
N
D=KQ
2+N
q1+T
1v+T
2v+T
3v+T
4v+T
5v+N
v1+N
v2+N
v3
=1200+2000+1340+520+408+480+1600+835+2100+1280=11760kg
⑵、弯矩：
1.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）。
M
01=T
4Hx,x122
=480XX64-122
=1150kg-m
M
D1=-0.125xq,x202
=-0.125X64X202
=-3200kg-m
2、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。
M
02=（T
1H-T
3H）X12+T
1v+T
3v+N
v1+N
V2）x
=（1380-408）X12+（1340+408+835+2100）X1.28
=11800+6000
=17800kg-m
N
D2=（T
1H-T
3H）x20-N
H1X8+（T
1v+T
3V+N
v1+N
X1.28=19440-11600+6000
v2）x
=（1380-408）X20-1450X8+（1340+408+835+2100）
=13840kg-m
所以，井架。
截面的总弯矩：
M
0=M
01+M
02=1150+17800=18950kg-m井架D截面的总弯矩：
M
D=M
D1+M
D2=3200+13840=17040kg-m
三、截面验算：
⑴、井架截面的力学性能：
查型钢特性表得：
主肢：
L75X8A0=11.50cm2,4A0=46cm2,Z0=2.15cm2,Ix=I
y=60cm4,Imin=25.30cm4,rmin=1.48cm。
缀条：
L60X6A
0=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：
I
y=4[I
y+A
0（B
z1/2-Z
0）2]
2]
=279000cm4
X-X轴：
I
x=4[I
x+A
0（B
z2/2-Z
0）2]
2]
=440000cm4
y,-y,轴和x,-x,轴:
I，
y=I，
x=I
xXcos2450+I
yxsin2450
=440000X0.7072+277000X0.7072
=221000+140000
=361000cm4
井架的总惯矩以I
y=279000cm4最小，截面验算应采用I
y进行验算。
⑵、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：
N
0=9360kg、M
0=18950kg-m.
井架的长细比：
入
y=L
0/VI
y/4A
0=4060/V
井架的换算长细比：
入
0=，入2
y+40.A/A
1=，51.82+40XX6.91=53.0
相对偏心率：
£=M
0/N
0X
查《钢结构设计规范》附录表21,得稳定系数3
pg=0.257所以，（T
0=N
0/3
pgx46=792kg/cm2<[6]=1700kg/cm2DB面：
N
D=11760kg,M
D=17040kg-m.
入
0=53.0
&=M
D/N
DX
查得：
3
pg=0.321
所以，。
D=N
D/3
pgx46=796kg/cm2<[6]=1700kg/Cm2架对角线方向，由于I,
x=I，
y>I
y,偏于安全，不再验算。
⑶、主肢角钢的稳定验算：
1．O截面的主肢角钢验算：
N
0=9360kg、M
0=18950kg-m主肢角钢白轴力：
N=N
0/4+M
0/255
=2340+7420
=9760kg
已知主肢角钢的计算长度L
0=1.40m。
」75><的「
min=1.48cm。
入二L
0/r
min。
由《钢结构设计规范》附录四附表16查得稳定系数3=0.644
所以，（t=N/gjA
0X11.50=1270kg/cm2<[
2、D截面的主肢角钢验算：
N
D=11760kg、M
D=17040kg-m。
主肢角钢的轴力：
N=N
D/4+N
D
=2940+6680=9620kg9=0.64新以，6=N/3A
0X11.50=1300kg/cm2<[⑷o辍条验算：
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=T
3H+q,X12+N
H1-T
1H
=408+64X12+1450-1380=1246kg
取计算剪力为Q=1246kg。
缀条的内力：
x
缀条的计算长度L
0=245cm，r
min=1.19。
所以，计算长度入=1
0/r
min
查得稳定系数3=0.170所以，
（T=N/3x6.91=645kg/cm2＜［满显要求。
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1.60X2.0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。
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