格構(gòu)式井架計(jì)算書

1、格構(gòu)式井架計(jì)算書 計(jì)算依據(jù)： 1、龍門架及井架物料提升機(jī)安全技術(shù)規(guī)范JGJ88-2010 2、建筑施工計(jì)算手冊江正榮編著 格構(gòu)式型鋼井架在工程上主要用于垂直運(yùn)輸建筑材料和小型構(gòu)件，井架立柱、綴條一般由廠家直接預(yù)制，施工現(xiàn)場必須嚴(yán)格按照廠商說明書安裝。 一、荷載計(jì)算 1.起吊物和吊盤重力（包括索具等）G G = K(Q+q) 其中 K 動力系數(shù)，K= 1.00 ； Q 起吊物體重力，Q= 10.000 kN； q 吊盤（包括索具等）自重力，q= 1.000 kN； 經(jīng)過計(jì)算得到 G=K×(Q+q) =1.00×(10.000+1.000)= 11.000 kN。 2.提升重物

2、的滑輪組引起的纜風(fēng)繩拉力S S = f0K(Q+q) 其中 f0 引出繩拉力計(jì)算系數(shù)，取1.02 ； 經(jīng)過計(jì)算得到 S= f0×K×(Q+q) =1.020×1.00×(10.000+1.000)=11.220 kN ； 3.井架自重力 井架自重力1.5kN/m； 井架的總自重Nq=1.5×54=81 kN； 附墻架以上部分自重： Nq1=1.5×(54-5.05)= 73.425kN； Nq2=1.5×(54-9.3)= 67.05kN； 4.風(fēng)荷載為 q = 1.492 kN/m； 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按照以下公式計(jì)算： Wk

3、=0×z×s×z = 0.55×1.14×0.65×1.00 = 0.408 kN/m2； 其中 0 基本風(fēng)壓(kN/m2)，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012的規(guī)定，采用：0 = 0.55 kN/m2； z 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012的規(guī)定，采用：z = 1.14 ； s 風(fēng)荷載體型系數(shù)：s = 0.65 ； z 高度Z處的風(fēng)振系數(shù)，z = 1.00 ； 風(fēng)荷載的水平作用力: q = Wk×B=0.408×3.66= 1.492 kN/m； 其中 Wk 風(fēng)荷載水平壓力

4、，Wk= 0.408 kN/m2； B 風(fēng)荷載作用寬度，架截面的對角線長度，B= 3.66 m； 經(jīng)計(jì)算得到風(fēng)荷載的水平作用力 q = 1.492 kN/m； 二、井架計(jì)算格構(gòu)式井架【無搖臂】 1、基本假定： 為簡化井架的計(jì)算，作如下一些基本假定： （1）井架的節(jié)點(diǎn)近似地看作鉸接； （2）吊裝時，與起吊重物同一側(cè)的纜風(fēng)繩都看作不受力； （3）井架空間結(jié)構(gòu)分解為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。 2、風(fēng)荷載作用下井架的約束力計(jì)算 纜風(fēng)繩或附墻架對井架產(chǎn)生的水平力起到穩(wěn)定井架的作用，在風(fēng)荷載作用下，井架的計(jì)算簡圖如下： 彎矩圖（附墻件） 剪力圖（附墻件） 各附著由下到上的內(nèi)力分別為：R(1)=552.025 kN

5、 , M(1)=390.287kN·m； 各附著由下到上的內(nèi)力分別為：R(2)=511.855 kN , M(2)=1488.577kN·m； Rmax=511.855kN； 3、井架軸力計(jì)算 各纜風(fēng)繩或附墻架與型鋼井架連接點(diǎn)截面的軸向力計(jì)算： 經(jīng)過計(jì)算得到由下到上各纜風(fēng)繩或附墻架與井架接點(diǎn)處截面的軸向力分別為: 第1道H1= 5.05 m； N1 = G + Nq1 +S =11 + 73.425 +11.22 =95.645 kN； 第2道H2= 9.3 m； N2 = G + Nq2 +S =11 + 67.05 +11.22 =89.27 kN； 4.截面驗(yàn)算 （1

6、）井架截面的力學(xué)特性： 井架的截面尺寸為2.1×3m； 主肢型鋼采用4L50X3； 一個主肢的截面力學(xué)參數(shù)為:zo=13.4 cm，Ixo = Iyo = 7.18 cm4，Ao=2.97 cm2 ，i1 = 11.37 cm； 綴條型鋼采用L25X3； 格構(gòu)式型鋼井架截面示意圖 井架的y-y軸截面總慣性矩： Iy = 4Iy0+A0(a/2-Z0)2 井架的x-x軸截面總慣性矩： Ix = 4Ix0+A0(b/2-Z0)2 井架的y-y軸和x-x軸截面總慣性矩： Iy' = Ix' = Ix×cos245°+ Iy×sin245

7、6; 經(jīng)過計(jì)算得到： Ix= 4×(7.18+ 2.97×（300/2- 13.4）2)= 221704.293 cm4； Iy= 4×(7.18+ 2.97×（210/2- 13.4）2)= 99708.573 cm4； Iy'=Ix'=1/2×（221704.293+99708.573）= 160706.433cm4； 計(jì)算中取井架的慣性矩為其中的最小值99708.573 cm4。 2.井架的長細(xì)比計(jì)算： 井架的長細(xì)比計(jì)算公式： = H/I/(4A0)1/2 其中 H - 井架的總高度，取54m； I - 井架的截面最小慣性

8、矩，取99708.573cm4； A0 - 一個主肢的截面面積，取2.97cm4。 經(jīng)過計(jì)算得到=58.943180。 換算長細(xì)比計(jì)算公式： 0 = (2-40A/A1)1/2 其中 A - 井架橫截面的毛截面面積，取4×2.97 cm2； A1- 井架橫截面所截垂直于x-x軸或y-y軸的毛截面面積，取2×1.43cm2； 經(jīng)過計(jì)算得到 0= 60。 查表得=0.807 。 3. 井架的整體穩(wěn)定性計(jì)算： 井架在彎矩作用平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性計(jì)算公式： = N/(×A) + mx×M/ W1×(1-×N/ N'EX) 其中 N -

9、軸心壓力的計(jì)算值(kN)； A - 井架橫截面的毛截面面積，取11.88 cm2； - 軸心受壓構(gòu)件彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定系數(shù)，取 =0.807； mx - 等效彎矩系數(shù), 取1.0； M - 計(jì)算范圍段最大偏心彎矩值(kN·m)； W1 - 彎矩作用平面內(nèi)，較大受壓纖維的毛截面抵抗矩, W1 = I/(a/2) = 99708.573/(210/2) = 949.605 cm3； N'EX -歐拉臨界力，N'EX =2EA/(1.1×2) ； N'EX= 2×2.06 ×105×11.88×102/(1.1&#

10、215;58.9432) = 632003.176 N； 經(jīng)過計(jì)算得到由上到下各附墻件與井架接點(diǎn)處截面的強(qiáng)度分別為 第1道H1=5.05 m, N1= 95.645 kN ,M1=390.287 kN·m； =95.645×103/(0.807×11.88×102)(1.0×390.287×106)/949.605×103 ×(10.807×95.645×103/632003.176) = 568N/mm2； 第1道附墻件處截面計(jì)算強(qiáng)度=568N/mm2>允許強(qiáng)度215N/mm2,不滿足要

11、求! 第2道H2=9.3 m, N2= 89.27 kN ,M2=1488.577 kN·m； =89.27×103/(0.807×11.88×102)(1.0×1488.577×106)/949.605×103 ×(10.807×89.27×103/632003.176) = 1862N/mm2； 第2道附墻件處截面計(jì)算強(qiáng)度=1862N/mm2>允許強(qiáng)度215N/mm2,不滿足要求! 三、附著計(jì)算 (一)、附墻架內(nèi)力計(jì)算 塔吊四附著桿件的計(jì)算屬于一次超靜定問題，在外力N作用下求附著桿的內(nèi)

12、力,N取第二部分計(jì)算所得的Rmax，N= 511.855 kN 。 采用結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算個桿件內(nèi)力: 計(jì)算簡圖：格構(gòu)式井架【附墻架】 方法的基本方程： 計(jì)算過程如下： 11X1+1p = 0 1p = Ti0Tili/EA 11 = Ti0Tili/EA 其中: 1p為靜定結(jié)構(gòu)的位移； Ti0為X=1時各桿件的軸向力； Ti為在外力N作用下時各桿件的軸向力； li為為各桿件的長度。 考慮到各桿件的材料截面相同，在計(jì)算中將彈性模量與截面面積的積EA約去，可以得到： X1 = -1p/11 各桿件的軸向力為： T1* = X1 T2* = T20×X1 + T2 T3* = T30×

13、;X1 + T3 T4* = T40×X1 + T4 以上的計(jì)算過程將從0-360度循環(huán)，解得每桿件的最大軸壓力，最大軸拉力： 桿1的最大軸向拉力為: 114.74 kN； 桿2的最大軸向拉力為: 431.66 kN； 桿3的最大軸向拉力為: 431.66 kN； 桿4的最大軸向拉力為: 114.74 kN； 桿1的最大軸向壓力為: 114.74 kN； 桿2的最大軸向壓力為: 431.66 kN； 桿3的最大軸向壓力為: 431.66 kN； 桿4的最大軸向壓力為: 114.74 kN； (二)、附墻架強(qiáng)度驗(yàn)算 1 桿件軸心受拉強(qiáng)度驗(yàn)算 驗(yàn)算公式: = N / An f 其中 -為

14、桿件的受拉應(yīng)力； N -為桿件的最大軸向拉力,取 N =431.66 kN； An -為桿件的截面面積，本工程選擇的是鋼管100×3 查表可知 An =913.74 mm2。 經(jīng)計(jì)算， 桿件的最大受拉應(yīng)力 = 431.66×103/913.74 =472.41N/mm2； 最大拉應(yīng)力=472.41 N/mm2大于拉桿的允許拉應(yīng)力 215N/mm2, 不滿足要求。 2 桿件軸心受壓強(qiáng)度驗(yàn)算 驗(yàn)算公式: = N / An f 其中 -為桿件的受壓應(yīng)力； N -為桿件的軸向壓力， 桿1: 取N =114.74kN； 桿2: 取N =431.66kN； An -為桿件的截面面積，本

15、工程選擇的是鋼管100×3 查表可知 An =913.74 mm2。 -桿件長細(xì)比,由l/i的值確定； 桿1:取= 6403.124 / 34.311 = 187.000>180 ， 桿1的長細(xì)比不合理； 桿2:取= 2828.427 / 34.311 = 82.000180， 桿1 的長細(xì)比不合理，請調(diào)整！ 四、井架基礎(chǔ)驗(yàn)算 1、井架基礎(chǔ)所承受的軸向力N計(jì)算 N = G + Nq +S =11 + 81 +11.22 =103.22 kN； 井架單肢型鋼所傳遞的集中力為 ：FN/4 = 25.805 kN ； 2、井架單肢型鋼與基礎(chǔ)的連接鋼板計(jì)算 由于混凝土抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)沒有鋼材

16、強(qiáng)，故單肢型鋼與混凝土連接處需擴(kuò)大型鋼與混凝土的接觸面積，用鋼板預(yù)埋，同時預(yù)埋鋼板必須有一定的厚度，以滿足抗沖切要求。預(yù)埋鋼板的面積A0計(jì)算如下： A0=F/fc=25.805×103/11.900= 2168.487 mm2； 3、井架基礎(chǔ)計(jì)算 單肢型鋼所需混凝土基礎(chǔ)面積A計(jì)算如下： AF/fa=25.805×103/(85.0×10-3)= 303588.235 mm2； 單肢型鋼混凝土基礎(chǔ)邊長:a=303588.2351/ 2 550.988 mm； 4.配筋計(jì)算 井架單肢型鋼混凝土基礎(chǔ)計(jì)算簡圖相當(dāng)于一個倒梯梁，其板底最大彎矩按下式計(jì)算： M = ql2/2

17、 式中：M -井架單肢型鋼混凝土基礎(chǔ)底板中性軸處的彎矩設(shè)計(jì)值； l -井架單肢型鋼混凝土基礎(chǔ)底板中性軸處至基底邊緣的距離，取l = a/2275.494 mm； q -相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的基礎(chǔ)底面地基土單位面積凈反力，取q=85.000×275.494×10-3= 23.417 kN/m； 經(jīng)過計(jì)算得 M= 0.5×23.417× (275.494×10-3) 2 0.889 kN·m； 依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，板底配筋計(jì)算公式如下: As = M/(sh0fy) s = M/(1fcbh02) = 1-(1-2s)1/2 s = 1-/2 式中，l -當(dāng)混凝土強(qiáng)度不超過C50時， 1取為1.0,當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時，取為0.94,期間按線性內(nèi)插法確定，取l=1.00； fc - 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查表得fc= 11.900 kN/m2； ho -承臺的計(jì)算高度，ho=300-20=280 mm。 經(jīng)過計(jì)算得： s= 0.889×106/(1.000×11.900