DCS2×50t32m门式起重机钢结构总体设计计算书

1、DCS2 X 50t/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.2总体设计.2构件截面选择和截面特性.4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.11自重工况（工况 1）.11跨中刚度工况（工况2）.12跨中抗弯工况（工况3）.12最不利抗剪工况（工况 4）.12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.13主梁桁架上弦承载力验算.13主

2、桁下弦承载力验算.13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1-1。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，见图图1-1 2 X 50t/32门式起重机2设计计算依据2.1主要技术指标 起重量 Q= 2X 500kN跨距S= 32m，起吊咼度 H=7.5米; 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 ; 大车轨距32m，轮距6m ;小车轨距2m，轮距2m ; 工作风压250N/ m2; 小车最大轮压

3、 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GB50009 2001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GB1591 1988GB7061988GB7071988GB97871988GB97881988TSGQ2003-2004国家标准热轧普通工字钢截面特性国家标准热轧普通槽钢截面特性 国家标准热轧等边角钢截面特性(11) 国家标准热轧不等边角钢截面特性(12)

4、 行业标准门式起重机型式试验细则2.3设计计算参数231总体设计2 x 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 75销孔间距为152mm ;下弦采用单销连接，销轴为 55,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2X 22b+h、下盖板，下弦为 2X 16时封板3 6,主桁斜腹杆为方管120

5、X 120 6主桁竖腹杆为方管 100 X 100不底桁腹杆为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d s=235MPa抗拉、抗压和抗弯许用应力： d I=156MPa d II=176MPa抗剪强度：t l=90MPa t ll=101MPa 销轴材料 40Cr屈服强度 d s=539MPa（直径 $ 70抗弯许用应力： d wl=0.85 Xd s=458MPa 抗剪许用应力： t l=0.35 Xd s=188MPa 结

6、构材料 Q345 用于主梁上弦导轨（厚 35mm ）屈服强度 d s=327MPa抗拉、抗压和抗弯许用应力： dl=218MPa抗剪许用应力： t l=125MPa 端面承压许用应力 d cdl=327MPa 钢材的物理性能指标弹性模量 E=2.06 X 105MPa剪切模量 G=0.79X 105MPa质量密度p =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160X 122X 22b槽钢间距为8cm,两侧封板38上盖板160X 12导轨80 X 35mm,见图2-2。80200图2-2主梁主桁上弦杆组合截面普槽22b:截面高度H=2

7、2cm ;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 lx=2570cm4 ； 惯性矩Iy=176cm4;中和轴距离 z0=2.03cm。 组合截面：A =1?0创人 7 =102ticrra+ * I =57 64cm4*尸1 = P.Tcwi f L = 52cmA强上弦杆计算长度则长细比为1 =182=303 < = 120查规范，得知厂 '、阪则容许轴压力因”=妙爲0严用=27&GAJT 主梁主桁架下弦杆"八* 主梁主桁架下弦杆为 2X 16a槽钢间距为7cm,，两侧封板36

8、上、下盖板150X 8见图2-3。d 1/>1:J.)rj i邑30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.Ocm ;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。组合截面：山=合去汩，二=制7牝亦，T = 卅,fitri = 6.6&CJ71 jAf下弦杆计算长度匚=183沏二183旳 则长细比为兔三恥恥吧=150则容许轴拉力XI, =0八卫=二125州闻卩=的八 主梁主桁架腹杆见图2-4图2

9、-3主梁主桁腹杆组合截面主梁主桁斜腹杆采用方管 120X 120X。截面：A= 26.W/r = 5 牡賦期=562c则回转半径L = 461km.= 4.61 km斜腹杆计算长度L- 21&協，/ = 21&搐A/则长细比为 - 47 3, X, - 475查规范，得冯=0.911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&-4 70.24丽 1 =101.+? I =16.&汕，*尸i 二二1先用 I =1.27cm* /竖腹杆计算长度I =90cm, I = 90cm&y斜腹杆计算长度I =163cmf ly=163cm则竖腹杆长

10、细比为足=236 A =70.7 <4=150i- -j- L 址氈斜腹杆长细比为A = 519. A =128.1 <U_ = 150 JEJRL J mu查规范知竖腹杆申IJ' f查规范知斜腹杆鸣=0.412则竖腹杆容许轴压力Nj =聲 xcrj Xj4 = 12 W斜腹杆容许轴压力77j =咿xcrJ x A= il5W 叭=眄町斑丈A=7我N 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200cm, / = 200帀jr长细比为=28.4

11、, 4 -102<1_-150查规范知的一°込91容许轴压力阿遍刃或x = 238W闻“匸妙冥crx卫冃卿 刚性腿刚性腿立柱为钢管，直径 426mm，壁厚8mm。A -105cmi! . I /即幻亡网，J -L4 ScmXX计算长度广孔血也？广720皿 长细比为1 =20.3. A =48.7 刃=1201jpb JngB查规范，得化'W容许轴压力期=罔珂巩的超7阿厂/址口“心=1回柔性腿 柔性腿立柱为钢管，直径426mm，壁厚8mm。-4冃同盘奇，J冃債卫乃加即*，I =14.&即宣J计算长度. '1k =20.3, X =4S.7 1=450长细比

12、为"(P 0.893查规范，得'容许轴压力0严巧冥0严丿7463AMMl 厂陷 kMjj x 1=1651477刚度要求主梁跨中挠度S/700。跨度跨距S= 32m。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：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

13、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-267kN3.3.2 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图3-3 工况2加载示意图跨中挠度为35mm支腿水平位移为 55mm3.3.3 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：2X180+2X166kN 2X180+2X166kM主梁主桁

14、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73kN3.3.4 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：2X180+2X166kN 2X180+2X166kM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-10kN3.3.5 刚性支腿工况（工况 5）荷载为：2X180+2X166kN 2X180+2X166kM刚性支腿立柱最大轴向压力为366kN4刚度验算主梁主桁跨中:GB381 1983 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2329kNcr= = 142MFa打口三巧6冊位5.1.2 主桁下弦承载力验算爼网三12勿颐主梁跨中下弦最大轴向拉力为1165kN'a= = AAlMPa <r = V16MPa310k N< -：-5.1.3 主梁桁架斜腹杆承