格构式型钢井架计算书
依据《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》完成。 一、荷载计算:
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
其中 K —— 动力系数，K=1.20；
Q —— 起吊物体重力，Q=10.00kN；
q —— 吊盘（包括索具等）自重力，q=2.00kN。 经过计算得到 G=14.40kN。
2.提升重物的滑轮组引起的缆风绳拉力S
其中 f0 —— 引出绳拉力计算系数，取1.06。 经过计算得到 S=15.26kN。
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=1.20×16.50=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
其中 Ts —— 每根缆风绳自重力产生的张力(kN)； q —— 缆风绳单位长度自重力，取0.008kN/m； l —— 每根缆风绳长度，H/cos确定(m)； H —— 缆风绳所在位置的相对地面高度(m)； —— 缆风绳与井架的夹角；
w —— 缆风绳自重产生的挠度(m)，取w=l/300。 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；
格构式型钢井架立面示意图
二、井架内力计算:
1. 各缆风绳与型钢井架连接点截面的轴向力计算：
经过计算得到由上到下各缆风绳与井架接点处截面的轴向力分别为 第1道H1=50.00m
N1=14.40+15.26+1.00×(50.00-50.00)+17.75×sin45.00 +2×21.21=84.kN 第2道H2=20.00m
N2=14.40+15.26+1.00×(50.00-20.00)+17.75×sin45.00+(34.30-19.80)×sin30.00 +2×8.49+2×21.21=138.86kN 摇臂杆的支点截面处 H=38.17m
N0=14.40+15.26+1.00×(50.00-38.17)+17.75×sin45.00+(34.30-19.80)×sin30.00 +2×21.21=103.72kN
2. 各缆风绳与型钢井架连接点截面的弯矩计算：
q2000030000
型钢井架计算简图
经过连续梁的计算得到
27.714.875.916.650.010.0012.5412.5520.84
型钢井架剪力图(kN)
142.66019.13
0.0000.0000.125162.732
型钢井架弯矩图(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=0.13kN.m； Q1=8.30kN
第2道H2=20.00m弯矩和支点力分别为 M2=142.66kN.m； Q2=46.84kN
摇臂杆的支点截面处 H0=38.17m弯矩为 M0=162.73kN.m
三、整体稳定性计算:
1. 井架截面的力学特性：
井架的截面尺寸为1.60×2.00m；
主肢的截面力学参数为 A0=11.50cm2，Z0=2.15cm，Ix0=60.00cm4，Iy0=60.00cm4；
格构式型钢井架截面示意图 井架的y-y轴截面总惯性矩：
井架的x-x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： 井架的长细比计算公式：
其中 H —— 井架的总高度，取50.00m；
Imin —— 井架的截面最小惯性矩，取279028.66cm4； A0 —— 一个主肢的截面面积，取11.50cm4。 经过计算得到=.20。
换算长细比计算公式：
其中 A —— 井架横截面的毛截面面积，取4×11.50cm2；
A1 —— 井架横截面所截垂直于x-x轴或y-y轴的毛截面面积，取2×6.90cm2； 经过计算得到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：
其中 N —— 轴心压力的计算值(kN)；
A —— 井架横截面的毛截面面积，取4×11.50cm2； —— 轴心受压构件弯矩作用平面内的稳定系数；
max —— 等效弯矩系数, 取1.0；
M —— 计算范围段最大偏心弯矩值(kN.m)；
W1 —— 弯矩作用平面内，较大受压纤维的毛截面抵抗矩, W1 = 3487.86cm3； NEx —— 欧拉临界力(kN)。
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
2
经过计算得到 NEx=3.14×2.1×107×4×11.50/65.232/1000=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 第1道H1=50.00m
=23.14N/mm2，计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 第2道H2=20.00m
=80.93N/mm2，计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 摇臂杆的支点截面处 H0=38.17m
=76.76N/mm2，计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
四、缆风绳受力计算:
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=46.84/sin45.00=66.25kN 缆风绳的容许拉力按照下式计算：
其中[Fg] —— 缆风绳的容许拉力(kN)；
Fg —— 缆风绳的钢丝破断拉力总和(kN)；
计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为缆风绳直径(mm)； —— 缆风绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61缆风绳分别取0.85、0.82和0.8；
K —— 缆风绳使用安全系数。
计算中[Fg]取66.25kN，=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!
