DCStm门式起重机钢结构总体设计计算书Word文档下载推荐.docx
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荷载模型.11
3.3
荷载工况与有限元计算结果.11
3.3.1
自重工况（工况1）.11
3.3.2
跨中刚度工况（工况2）.12
3.3.3
跨中抗弯工况（工况3）.12
3.3.4
最不利抗剪工况（工况4）.12
3.3.5
刚性支腿工况（工况5）.13
4
刚度验算.13
5
承载力验算.13
5.1
主梁桁架承载力验算.13
5.1.1
主梁桁架上弦承载力验算.13
5.1.2
主桁下弦承载力验算.13
5.1.3
主梁桁架斜腹杆承载力验算.14
5.2
柔性支腿承载力验算.14
5.3
刚性支腿承载力验算.14
6
结论.14
1
50+50t32m起重机结构组成
50+50t32m起重机由上部主梁、支腿（刚性腿和柔性腿）、起重小车等组成，见图1-1。
图1-1
2×
50t/32m门式起重机
设计计算依据
主要技术指标
①起重量Q＝2×
500kN，跨距S＝32m，起吊高度H=7.5米；
②工作制：
A3
主起升速度
3m/min；
大车最大运行速度12m/min，小车最大运行速度5m/min；
③大车轨距32m，轮距6m；
小车轨距2m，轮距2m；
④工作风压250N/㎡；
⑤小车最大轮压150kN；
遵照规范及主要参考文献
⑴国家标准《起重机设计规范》GB3811─1983
⑵国家标准《起重设备安装工程施工及验收规范》GB50278─1998
⑶国家标准《通用门式起重机》GB/T14406─1993
⑷国家标准GB50009─2001建筑结构荷载规范
⑸国家标准《钢结构设计规范》GB50017─2003
⑹国家标准《碳素结构钢》GB700─1988
⑺国家标准《低合金结构钢》GB1591─1988
⑻国家标准《热轧普通工字钢截面特性》GB706─1988
⑼国家标准《热轧普通槽钢截面特性》GB707─1988
⑽国家标准《热轧等边角钢截面特性》GB9787─1988
⑾国家标准《热轧不等边角钢截面特性》GB9788─1988
⑿行业标准《门式起重机型式试验细则》TSGQ2003-2004
设计计算参数
总体设计
2×
50t/32m起重机上部主梁跨度为32m，见图1-1；
为了便于运输和现场安装，主梁分3节，3节长度都为12m；
上部主梁采用三角形立体桁架结构，高度为2.197m（主梁跨度的1/14.6），底桁宽度为0.9m，左右对称，见图2-1；
主梁跨中桁架节间上弦采用双销连接，上弦销孔为Φ75、销孔间距为152mm；
下弦采用单销连接，销轴为Φ55，销轴材料为40Cr。
桁架节段的线重量为425kg/m。
图2-1
三角形桁架断面示意图
三角形桁架上弦为2×
[22b+上、下盖板，下弦为2×
[16a＋封板δ6，主桁斜腹杆为方管120×
120×
6，主桁竖腹杆为方管100×
100×
5；
底桁腹杆为[8。
桁架材料为Q235。
柔性腿为钢管，主管直径426mm，壁厚8mm，材料为Q235。
刚性腿为钢管，主管直径426mm，壁厚8mm，材料为Q235。
材料选用
①结构材料Q235
屈服强度σs=235MPa
抗拉、抗压和抗弯许用应力：
[σ]I=156MPa
[σ]II=176MPa
抗剪强度：
[τ]I=90MPa
[τ]II=101MPa
②销轴材料40Cr
屈服强度σs=539MPa（直径φ70）
抗弯许用应力：
[σw]I=0.85×
σs=458MPa
抗剪许用应力：
[τ]I=0.35×
σs=188MPa
③结构材料Q345
用于主梁上弦导轨（厚35mm）
屈服强度σs=327MPa
[σ]I=218MPa
[τ]I=125MPa
端面承压许用应力[σcd]I=327MPa
④钢材的物理性能指标
弹性模量E=2.06×
105MPa
剪切模量G=0.79×
质量密度ρ=7850kg/m3
构件截面选择和截面特性
⑴主梁主桁架
①主梁主桁架上弦杆
主梁主桁架上弦杆为下盖板160×
12，2×
[22b，槽钢间距为8cm，两侧封板δ8，上盖板160×
12，导轨80×
35mm，见图2-2。
图2-2 主梁主桁上弦杆组合截面
普槽22b：
截面高度H=22cm；
截面宽度B=79cm；
翼缘厚度tf=1.15cm；
腹板厚度tw=0.9cm；
截面面积A=36.25cm2；
惯性矩Ix=2570cm4；
惯性矩Iy=176cm4；
中和轴距离z0=2.03cm。
组合截面：
上弦杆计算长度
则长细比为
查规范，得知
则容许轴压力
②主梁主桁架下弦杆
主梁主桁架下弦杆为2×
[16a，槽钢间距为7cm，，两侧封板δ6，上、下盖板150×
8，见图2-3。
图2-3 主梁主桁下弦杆组合截面
普槽[16a：
截面高度H=16cm；
截面宽度B=6.3cm；
翼缘厚度tf=1.0cm；
腹板厚度tw=0.65cm；
中和轴距离z0=1.79cm；
截面面积A=21.95cm2；
惯性矩Ix=886.2cm4；
惯性矩Iy=73.4cm4。
下弦杆计算长度
则容许轴拉力
③主梁主桁架腹杆见图2-4
图2-3 主梁主桁腹杆组合截面
主梁主桁斜腹杆采用方管120×
6。
截面：
则回转半径
斜腹杆计算长度
则长细比为
查规范，得
斜腹杆容许轴压力
④主梁底桁架腹杆
主梁底桁架腹杆为普槽［8。
普槽［8：
竖腹杆计算长度
则竖腹杆长细比为
斜腹杆长细比为
查规范知竖腹杆
查规范知斜腹杆
则竖腹杆容许轴压力
⑤主桁上弦连杆
主桁上弦连杆为[18a。
截面面积A=25.69cm2；
惯性矩Ix=1272cm4；
惯性矩Iy=98.6cm4；
中和轴距离z0=1.88cm；
计算长度
长细比为
查规范知
容许轴压力
⑵刚性腿
刚性腿立柱为钢管，直径426mm，壁厚8mm。
查规范，得
⑷柔性腿
柔性腿立柱为钢管，直径426mm，壁厚8mm。
计算长度
长细比为
刚度要求
主梁跨中挠度S/700。
2.3.4
跨度
跨距S＝32m。
总体计算
计算模型
采用大型通用有限元分析软件ANSYS8.0对门式起重机钢结构进行三维空间有限元分析，桁架弦杆采用梁单元BEAM44，腹杆采用杆单元LINK8，总体模型见图3-1。
图3-1
总体模型图
3.2
荷载模型
吊车竖向荷载:
500+500kN
小车自重：
50+50kN
起重机小车最大轮压：
150kN
吊车竖向荷载的冲击和动力系数：
1.25
计算挠度时，不计吊车竖向荷载的冲击和动力系数。
3.3
荷载工况与有限元计算结果
自重工况（工况1）
在自重作用下，主梁跨中挠度为25mm，主梁上弦杆轴力为-173kN（以压力为负），主梁下弦杆轴力为86kN（以拉力为负），主梁斜腹杆轴力为-51kN。
水平连杆的轴力为-15kN。
刚性支腿主管轴力为-265kN，柔性支腿主管轴力为-267kN。
跨中刚度工况（工况2）
在主梁跨中（跨度32m）吊重时跨中产生最大挠度，见图3-3。
荷载为：
4×
146+4×
146kN。
图3-3
工况2加载示意图
跨中挠度为35mm，支腿水平位移为55mm。
跨中抗弯工况（工况3）
在主梁跨中（跨度32m）吊重时跨中产生最大弦杆力。
180+2×
166kN，2×
166kN。
主梁主桁跨中上弦杆最大轴向压力为2157kN，下弦杆最大轴向拉力为1078kN。
主梁上弦水平连杆力为73kN。
3.3.4
最不利抗剪工况（工况4）
门式起重机起吊1000kN，小车横移到柔性支腿处。
主桁腹杆最大轴向压力为-259kN。
柔性支腿立柱最大轴向压力为-392kN。
支腿腹杆最大轴向压力为-10kN。
刚性支腿工况（工况5）
门式起重机起吊1000kN，小车横移到刚性支腿处。
刚性支腿立柱最大轴向压力为366kN。
刚度验算
主梁主桁跨中：
，刚度满足《起重机设计规范》GB3811—1983要求。
承载力验算
5.1
主梁桁架承载力验算
主梁桁架承载力按组合I（工况1＋工况3）进行验算。
腹杆受力按组合I（工况1＋工况4）抗剪工况计算。
5.1.1
主梁桁架上弦承载力验算
主梁跨中上弦最大轴向压力为2329kN
<
。
主桁下弦承载力验算
主梁跨中下弦最大轴向拉力为1165kN。
5.1.3
主梁桁架斜腹杆承载力验算
主梁桁架腹杆采用120×
6方管，主梁桁架斜腹杆最大轴向压力为310kN＜。
5.2
柔性支腿承载力验算
柔性支腿仅复核立柱，受力按组合I（工况1＋工况4）计算。
柔性支腿立柱最大轴向压力为659kN
5.3
刚性支腿承载力验算
刚性支腿仅复核立柱，受力按组合I（工况1＋工况5）计算。
刚性支腿立柱最大轴向压力为631kN
结论
50t/32m门式起重机的强度、刚度、稳定性均能满足《起重机设计规范》GB3811—1983的要求。
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