1、DCS250t/32m门式起重机钢结构总体设计计算书目 录1 50+50t32m起重机结构组成. 12 设计计算依据. 12.1 主要技术指标. 12.2 遵照规范及主要参考文献. 22.3 设计计算参数. 22.3.1 总体设计. 22.3.2 构件截面选择和截面特性. 42.3.3 刚度要求. 102.3.4 跨度. 103 总体计算. 103.1 计算模型. 103.2 荷载模型. 113.3 荷载工况与有限元计算结果. 113.3.1 自重工况（工况1）. 113.3.2 跨中刚度工况（工况2）. 123.3.3 跨中抗弯工况（工况3）. 123.3.4 最不利抗剪工况（工况4）. 1
2、23.3.5 刚性支腿工况（工况5）. 134 刚度验算. 135 承载力验算. 135.1 主梁桁架承载力验算. 135.1.1 主梁桁架上弦承载力验算. 135.1.2 主桁下弦承载力验算. 135.1.3 主梁桁架斜腹杆承载力验算. 145.2 柔性支腿承载力验算. 145.3 刚性支腿承载力验算. 146 结论. 141 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 250t/32m门式起重机2 设计计算依据2.1 主要技术指标 起重量 Q2500kN，跨距S32m，起吊高度H=7.5米； 工作制：A3
3、 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； 大车轨距32m，轮距6m；小车轨距2m，轮距2m； 工作风压250N/； 小车最大轮压150kN；2.2 遵照规范及主要参考文献 国家标准起重机设计规范GB38111983 国家标准起重设备安装工程施工及验收规范GB502781998 国家标准通用门式起重机GB/T144061993 国家标准GB500092001建筑结构荷载规范 国家标准钢结构设计规范GB500172003 国家标准碳素结构钢GB7001988 国家标准低合金结构钢GB15911988 国家标准热轧普通工字钢截面特性GB70619
4、88 国家标准热轧普通槽钢截面特性GB7071988 国家标准热轧等边角钢截面特性GB97871988 国家标准热轧不等边角钢截面特性GB97881988 行业标准门式起重机型式试验细则TSG Q2003-20042.3 设计计算参数2.3.1 总体设计250t/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75、销孔间距为152mm；下弦采用单销连接，销轴为55，销轴材料为4
5、0Cr。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222b+上、下盖板，下弦为216a封板6，主桁斜腹杆为方管1201206，主桁竖腹杆为方管1001005；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。2.3.2 材料选用 结构材料Q235 屈服强度s=235 MPa抗拉、抗压和抗弯许用应力：I=156MPa II=176MPa抗剪强度：I=90MPa II=101MPa 销轴材料40Cr 屈服强度s= 539 MPa（直径70）抗弯许用应力：
6、wI= 0.85s= 458 MPa抗剪许用应力：I = 0.35s = 188 MPa 结构材料Q345用于主梁上弦导轨（厚35mm） 屈服强度s=327 MPa抗拉、抗压和抗弯许用应力：I=218 MPa抗剪许用应力：I =125 MPa端面承压许用应力cdI=327 MPa 钢材的物理性能指标 弹性模量E=2.06105 MPa剪切模量G=0.79105 MPa质量密度=7850kg/m32.3.2 构件截面选择和截面特性 主梁主桁架 主梁主桁架上弦杆主梁主桁架上弦杆为下盖板16012，222b，槽钢间距为8cm，两侧封板8，上盖板16012，导轨8035mm，见图2-2。图2-2主梁主
7、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 主梁主桁架下弦杆主梁主桁架下弦杆为216a，槽钢间距为7cm，两侧封板6，上、下盖板1508，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
8、.95cm2；惯性矩Ix=886.2cm4；惯性矩Iy=73.4cm4。组合截面：下弦杆计算长度 则长细比为 则容许轴拉力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1201206。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：竖腹杆计算长度斜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斜腹杆容许轴压力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；
9、计算长度长细比为查规范知 容许轴压力 刚性腿刚性腿立柱为钢管，直径426mm，壁厚8mm。计算长度长细比为查规范，得 容许轴压力 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 查规范，得 容许轴压力2.3.3 刚度要求主梁跨中挠度S/700。2.3.4 跨度跨距S32m。3 总体计算3.1 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：
10、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3.3.1 自重工况（工况1）在自重作用下，主梁跨中挠度为25 mm，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。3.3.2 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：4146+4146kN。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。3.
11、3.3 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。荷载为：2180+2166kN，2180+2166kN。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。荷载为：2180+2166kN，2180+2166kN。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。3.3.5 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。荷载为：2180+
12、2166kN，2180+2166kN。刚性支腿立柱最大轴向压力为366kN。4 刚度验算主梁主桁跨中：，刚度满足起重机设计规范GB38111983要求。5 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。5.1.2 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1201206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 6 结论250t/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GB38111983的要求。
