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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