格构式型钢井架的设计.doc

格构式型钢井架计算机辅助设计李光金董智力高勇刚陈业鹏（中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所 北京100013）【摘要】 本文以龙门架及井架物料提升机安全技术规范(JGJ88-1992)为依据，对格构式型钢井架进行分析计算，重点分析了格构式型钢井架的受力、井架的整体稳定性。给出了缆风绳的选择方法。【关键字】型钢井架、施工安全设施计算、缆风绳一、前言格构式型钢井架在工程上主要用于垂直运输建筑材料和小型构件，具有设备简单，经久耐用，搭设方便快速，稳定性好，使用安全等优点，在建筑工程上应用较为普遍。型钢格构式井架主要由型钢立柱、型钢缀条或缀板焊接（或螺栓连接）而成一个整体如下图，其平面形式分方形或长方形。二、计算内容格构式型钢井架的计算书应该包括以下的内容：（1）井架的内力计算；（2）整体稳定性计算；（3）缆风绳的受力计算；计算案例： 起重物体重力Q=10kg；型钢井架 ab=1.6m2m；型钢井架的总高度50m，井架的自重1kN/m；缆风绳的道数n=2,高度分别20m、50m，夹角45；井架的主肢截面积11.5cm2，惯性矩Ix=60cm4，Iy=60cm4，主肢的重心距离2.15cm。缀条的截面积6.9 cm2；摇臂杆的起重荷载Q1=16.5kN,水平夹角=30；钢丝绳T1的水平夹角=45；风荷载1.20kN/m。三、荷载的计算井架所受到的荷载主要包括以下几项： 1.起吊物和吊盘重力（包括索具等）G 经过计算得到 G=12.60kN。 2.提升重物的滑轮组引起的缆风绳拉力S 经过计算得到 S=13.36kN。 3.井架自重力为1.00kN/m 4.风荷载为 Qw = 1.200kN/m 5.摇臂杆端点A各杆件的内力 摇臂杆的起重荷载为 Q2=16.50kN 则起重滑轮组引出的索拉力S1=1.2016.50=19.80kN A点三向力平衡公式 根据已知条件=30.00，=45.00。 其中 N 摇臂杆的A端点轴力，经计算得到为34.30kN； T1 变幅滑轮组缆风绳的张力，经计算得到为17.75kN。 6.每根缆风绳的自重力 经过计算得到由上到下各缆风绳的自重力分别为 H1=50.00m Ts1=21.21kN； H2=20.00m Ts2=8.49kN；四、井架的内力计算 1. 各缆风绳与型钢井架连接点截面的轴向力计算： 第1道H1=50m N1=12.6+13.36+1(50-50)+17.75sin45+221.21=80.94kN 第2道H2=20m N2=12.6+13.36+1(50-20)+17.75sin45+(34.30-19.80)sin30.00+28.49+221.21=135.15kN 摇臂杆的支点截面处 H=38.17m N0=12.6+13.36+1(50-38.17)+17.75sin45+(34.3-19.8)sin30+221.21=100.01kN 2. 各缆风绳与型钢井架连接点截面的弯矩计算： 型钢井架计算简图 经过连续梁的计算得到: 剪力图(kN)、弯矩图(kN.m) 经过计算得到由上到下各缆风绳与井架接点处截面的弯矩分别为 第1道H1=50.00m弯矩和支点力分别为： M1=1.25kN.m； Q1=8.36kN 第2道H2=20.00m弯矩和支点力分别为： M2=143.00kN.m； Q2=46.91kN 摇臂杆的支点截面处 H0=38.17m弯矩为： M0=163.28kN.m五、整体稳定性计算 井架的x-x、y-y轴截面总惯性矩： 井架的y1-y1轴和x1-x1轴截面总惯性矩： 经过计算得到： Ix=440672.63cm4； Iy=279028.66cm4； Iy=Ix=359850.63cm4； 计算中取井架的惯性矩为其中的最小值279028.66cm4。 2. 井架的长细比计算： 经过计算得到 =64.20， h=65.23。 3. 井架的整体稳定性计算： 井架在弯矩作用平面内的整体稳定性计算公式： 根据换算长细比=65.23查钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B得到=0.80。 欧拉临界力NEx的计算公式为 经过计算得到 NEx=3.1422.1107411.50/65.232/1000=2240.80kN； 经过计算得到由上到下各缆风绳与井架接点处截面的强度分别为： 1=22.46N/mm2，计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 2=79.96N/mm2,满足要求! 摇臂杆支点截面处 H0=38.17m，=75.84N/mm2，计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!六、缆风绳的受力计算 缆风绳的拉力设计值选取各支点力水平分力最大值作为设计依据，最大值绳拉力为 Fg=46.91/sin45.00=66.34kN 缆风绳的容许拉力按照下式计算： 计算中Fg取66.34kN，=0.8，K=5.5,得到： 缆风绳最小直径必须大于29mm才能满足要求!七、结束语本文主要讨论了型钢井架的设计，由于其在施工中应用较广，但讨论的资料不多，计算又比较麻烦，所以我们将它纳入了施工安全设施计算