⑴、井架设计:
井架的截面轮廓尺寸为1.60×2.00米。主肢角钢用L75×8;缀条腹杆用L60×6。
1、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。
①吊篮起重量及自重:
KQ2=1.20×1000=1200kg
②井架自重:
参考表2-67,q2=0.10t/m,28米以上部分的总自重为:
Nq2=(40-28)×100=1200kg
20米以上部分的总自重为:
Nq1=20×100=2000kg。
③风荷载:
W=W0K2KβAF(kg/m2) 式中
基本风压W0=25kg/m2。
风压高度变化系数KZ=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=Kp(1+n)=1.3(1+η),挡风系数φ=ΣAc/AF (Ac为杆件投影面积;AF为轮廓面积)。当风向与井架平行时,井架受风的投影面积ΣAc=[0.075×1.40(肢杆长度) ×2(肢杆数量)+0.06×2(横腹杆长度)+0.06×2.45(斜腹杆长度)]×29(井架为29节)×1.1(由节点引起的面积增值)=15.13m2,井架受风轮廓面积AF=Hh=40.6×2.0=81.2m2(H为井架高度,h为井架厚度)。所以,ω=ΣAc/AF=15.3/81.2=0.19,h/b=2/1.6=1.25,由表2-68查得η=0.88。
风振系数β,按自振周期T查出,T=0.01H=0.01×40.6=0.406秒,由表2-71查得β=1.37。
所以,当风向与井架平行时,风荷载:
W=W0.KZ.1.3ω(1+η). β.AF=25×1.35×1.3×0.19×(1+0.88)×1.37×81.2=1740kg
沿井架高度方向的平均风载:
q=1740/40.6=43kg/m
当风向沿井架对角线方向吹时,井架受风的投影面积:
ΣAc=[0.075×1.40×3+0.06×2×sin450+0.06×1.6×sin450+
0.06×2.45×sin450+0.06×2.13×sin450] ×29×1.1
=(0.075×1.40×3+0.06×2×0.70+0.06×1.6×0.70+0.06×
2.45×0.70+0.06×2.13×0.70) ×29×1.1=21.0m2
井架受风轮廓面积AF=(b×1.4×sin450+h×1.4×sin450)×29
=(1.60×1.4×0.70+2.0×1.4×0.70)×29=102m2
所以,ω=ΣAc/AF=21/102=0.206;h/b=2/1.6=1.25,由表2-68查得η=0.86。自振周期T=0.406秒,由表2-71查得β=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ψ=1.1。
所以,W,=W0.Kz.1.3ω(1+η) ψ. β.AF
=25×1.35×1.3×0.206(1+0.86)×1.1×1.37×102
=2590kg
沿井架高度方向的平均风载:
q,=2590/40.6=64kg/m
A、变幅滑轮组张T1及其产生的垂直和水平分力:
前面已算出:T1=1920kg。
垂直分力:T1v=T1sinβ=1920×sin440=1920×0.695=1340kg.
水平分力:T1H=T1cosβ=1920×cos440=1920×0.719=1380kg.
B、缆风绳自重T2及其产生的垂直和水平分力:
T2=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,T2=n.qL2/8f=4×0.80×(40.6/cos450)2/8×0.03(40.6/cos450) =740kg
垂直分力:T2v=T2cosr=T2cos450=740×0.707=520kg。
水平分力:T2H=0(对井架来说,4根缆风绳的水平分力相互抵消)。
C、起重时缆风绳的张力T3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:
T3=K(Q1+q) ×7.80+G1×7.80/2/Hsin450
=1980×7.80+300×3.90/40.6×0.707
=576kg
垂直分力:T3v=T3cosr=576×COS450=408kg。
水平分力:T3H=T3sinr=576×sin450=408kg。
D、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 T4H=0.375q,L=0.375×64×20=480kg,
垂直分力 T4v=T4H=480kg
中间缆风处:水平分力 T5H=1.25q,L=1.25×64×20=1600kg
垂直分力 T5v=T5H=1600kg
E、摇臂杆轴力N0及起重滑轮组引出索拉力S1对井架引起的垂直和水平分力:
水平分力:NH1=(N0-S1)cosa=(3770-2100)cos300=1670×0.866=1450kg
垂直分力:Nv1=(N0-S1)sina=(3770-2100)sin300=1670×0.50=835kg
F、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:
Nv2=S1=2100kg
G、提升吊篮的引出索拉力S2对井架的压力:
Nv3=S2=f0KQ2=1.06×1.20×1000=1280kg
2、内力计算:
①轴力:
㈠、O截面(摇臂杆支座处)井架的轴力
N0=KQ2+Nq2+T1v+T2v+T3v+T4v+Nv1+Nv2+Nv3
=1200+1200+1340+520+408+480+835+2100+1280
=9360kg
㈡、D截面(第一道缆风处)井架的轴力
ND=KQ2+Nq1+T1v+T2v+T3v+ T4v+ T5v+Nv1+Nv2+Nv3
=1200+2000+1340+520+408+480+1600+835+2100+1280
=11760kg
②弯矩:
㈠、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)。
M01=T4H×12-1/2q, ×122
=480×12-1/2×64-122
=1150kg-m
MD1=-0.125×q, ×202
=-0.125×64×202
=-3200kg-m