關(guān)于加長附著架的計算

1、;eAi T<  5v-OkkI?N          某工程為一綜合性住宅小區(qū)的建設(shè)，由多幢多層和小高層建筑組成，其中10 號、11 號為兩幢25層高層建筑，最大高度約為100 m，塔機(jī)結(jié)構(gòu)高度約為125 m，每4 層樓房（約16 m）加一道附著裝置，加至第23 層，共設(shè)5 道附著裝置。根據(jù)施工現(xiàn)場的工程需要，需在兩主樓之間架設(shè)1 臺QTZ63 系列5013型塔式起重機(jī)，塔機(jī)中心與建筑物外墻之間的附著距離為11.17 m，附著點開間跨距為16.34 m，其平面布置如圖1 所示。 QiKQ

2、 r         根據(jù)塔機(jī)生產(chǎn)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)，附著距離一般為35 m，附著點跨距為78 m1，2，遠(yuǎn)不能滿足本工程的具體施工要求。針對附著距離較大的問題，我們參考了德國利勃海爾88 HC 型塔機(jī)附著距離長達(dá)11.6 m 的成功設(shè)計經(jīng)驗3，提出QTZ63 系列5013型塔機(jī)超長距離附著裝置設(shè)計方案，具體如下。1 附著裝置布置方案 | qOu B      塔機(jī)附著裝置由附著框架和附著桿組成，附著框架多用鋼板組焊成箱型結(jié)構(gòu)，附著桿常采用角鋼或無縫鋼管組焊成格構(gòu)式桁架結(jié)構(gòu)，受力

3、不大的附著桿也可用型鋼或鋼管制成。 G2wC |D  根據(jù)施工現(xiàn)場提供的各層樓面頂板標(biāo)高，按照QTZ63 系列5013 型塔式起重機(jī)的技術(shù)要求，需設(shè)5道附著裝置，以滿足工程建設(shè)最大高度100 m 的要求。附著裝置布置方案如圖2 所示，其中A、B、C 為3 桿，LA=10 800 mm、LB=11 320 mm、LC=14 200 mm。2 附著計算工況及附著桿內(nèi)力計算 -5lI 7C;  2.1 附著裝置計算工況 gjS>#/      根據(jù)附著式塔機(jī)所受載荷、塔身內(nèi)力及支反力的計算分析，對于附著裝置來說，應(yīng)考慮以下兩

4、種情況，如圖3 所示。 lX'Xb  （1） 塔機(jī)滿載工作，起重臂順?biāo)鞽- X 軸或Y- Y 軸，風(fēng)向垂直臂架。 v23d Rr%#_  （2） 塔機(jī)非工作工況，起重臂處于塔身對角線方向，風(fēng)由平衡臂吹向起重臂（GB/T137521992 塔式起重機(jī)設(shè)計規(guī)范）。在實際使用中，塔機(jī)最上面一道附著桿受力最大4，本次設(shè)計只對最上面一道附著桿的內(nèi)力進(jìn)行計算分析。 ic7 .XyR  2.2 塔機(jī)滿載工作時附著桿內(nèi)力計算5 :.+xTD;E      塔機(jī)正常工作狀態(tài)主要受到風(fēng)載（塔臂）及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩作用。其中

5、風(fēng)載q 定義為：作用在塔機(jī)（包括吊重）單位長度上的載荷。根據(jù)文獻(xiàn)4中風(fēng)載計算方法，并查QTZ63 系列5013 型塔式起重機(jī)技術(shù)參數(shù)，計算得出風(fēng)載q=0.27 kN/m，故有： slv$B4D&Av  Mf =1/2ql121/2ql22 =                            &#

6、160;     （1） -BGgu9:  1/2×0.27×（50.16214.9032 )=309.68 kN·m ZSAO  Mh =fk(P/)=370.24 kN·m                          &

7、#160;        （2） (.oW+;M  式中： BX#"b  Mf由風(fēng)載所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，kN·m； ;nY5"|n  Mh由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩,kN·m； u5m+a7  l1工作臂架長度，m； U2;W  l2平衡臂架長度，m； sd=U  f塔機(jī)工況系數(shù)，f=1.71； q7D&2_9  k載荷換算系數(shù)，隨回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)的不同選取不同值，此處k=3.676； ua!6Btl%  P回轉(zhuǎn)

8、功率，QTZ63 系列5013 型起重機(jī) onj_kM  P=3.7 kW； <!CGMPaYP  回轉(zhuǎn)角速度，由QTZ63 系列5013 型塔式起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表查得=0.6 r/min。 *MN(c-<Q  塔機(jī)滿載工作狀態(tài)時附著桿受力分析如圖4所示。 C&A oan  由圖4 附著桿受力分析和平面力系平衡方程X=0，Y=0，M=0，可得塔機(jī)滿載工作時附 j<w/5Q &  著桿傾角及內(nèi)力如表1 所示。 y>,Hg  2.3 塔機(jī)非工作工況時附著桿內(nèi)力計算5 '7j Q  

9、;    當(dāng)塔臂處于塔身對角線方向時，塔臂所受風(fēng)載和自重對附著桿所產(chǎn)生的力影響最大，風(fēng)載對塔身的影響可以忽略。塔機(jī)非工作工況時附著裝置受力簡化如圖5 所示，最上一道附著裝置3 根附著桿的受力分析如圖6 所示。 ;59#iT-f  >X6 3>O"  表1 附著桿夾角及內(nèi)力 o85 =2  桿件  LA=10800 mm   LB=11320 mm   LC=14200 mm m8B?hZbNf  角度  =68.5

10、°    =62.6°      =45° -Kfu" !pS  內(nèi)力  F1=245 kN    F2=238 kN      F3=30 kN 8 qLl  由圖6 附著桿受力分析和平面力系平衡方程X=0，Y=0，M=0，可得塔機(jī)非工作工況時附著桿傾角及內(nèi)力如表2 所示。 0XaqvqK  由上述兩種工作

11、狀態(tài)下的附著桿受力計算可知C 桿受到的內(nèi)力最大，因此只需驗證C 桿是否滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求即可。 Es"dER3  CJu jco,  表2  附著桿夾角及內(nèi)力 eNDU'F  桿件  LA=10 800 mm   LB=11 320 mm   LC=14 200 mm BQC )-y8E  角度  =68.5°     =62.6°    

12、;  =45° 'h:cu3rK  內(nèi)力  F1=- 51 kN    F2=238 kN      F3=270 kN3 附著桿截面設(shè)計5 ltA"Cb.  3.1 截面選擇 :C9 lY6      附著桿結(jié)構(gòu)通常由型鋼(一般用角鋼) 通過綴條或綴板連接而成。在本工程中采用綴條連接方式, 截面形式如圖7 所示。附著桿結(jié)構(gòu)參數(shù)：截面尺寸為420 mm

13、5;400 mm；附著肢件為等邊角鋼63×4；綴條為30×3；附著桿截面積A=19.92 cm2；慣性矩Ix=7 496.12 cm4，Iy=6 702.6 cm4；慣性半徑ix=19.4 cm，iy=18.3 cm。選用鋼材為Q235，取許用壓應(yīng)力=215 88seV  MPa，屈服強(qiáng)度fy=235 N/mm2，對C 桿須進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗算、局部穩(wěn)定性驗算和單肢穩(wěn)定性驗算。 ?#%x99<  3.2 附著桿整體穩(wěn)定性驗算 y wUb0s&      對附著桿整體穩(wěn)定性及受壓附著桿特性參數(shù)進(jìn)

14、行計算，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表3 及表4。 vR"B<iy  表3 附著桿截面特性 'Yor'kkv  特性   A/cm2  Ix/cm4  ix/cm  Iy/cm4  iy/cm i* ,qXUi  單角鋼 4.98   19.03   1.96   7.89    1.26 )I4M!)?B  整體   19

15、.92  7496.12  19.4  6702.6  18.3 Xc o=(  表4 受壓附著桿特性參數(shù) TZ0|uy3  特性     m   M/kN·m   W/cm3   NE/kN (tIyf#  X 平面內(nèi) 1.0   2.198     225.79  658.79 <p!C_

16、  Y 平面外 1.0   1.807     201.89  587.85 TgVYi"(  表4 中： wEB2Yn  m平面內(nèi)外穩(wěn)定彎矩等效系數(shù)； 59L|+-sjh  M1 階彎矩； O._$#(?  W受壓最大桿件的毛截面抵抗矩； 1s-$r:Y  NE歐拉臨界力除以抗力分項系數(shù)=1.1 )sza;p  所得參數(shù)。 )(H.  構(gòu)件強(qiáng)度計算最大應(yīng)力： -:AtJ_  N/A = 270×103/1

17、9.92×102=136 (N/mm2)215 N/mm2             (3) pwHR(v%  式中： FN)q/2FxS  N受力最大附著桿C 的內(nèi)力，N=F3=270kN； ',<F=pW1  A附著桿C 的截面積。 $#D>w  查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范得附著桿在圖7 截面形式下Q235 鋼材的容許長細(xì)比=150。 DetEq;:  (1) X 平面內(nèi)計算長度：L=14 200 mm

18、NfNa%mVw&  驗算構(gòu)件X 平面內(nèi)長細(xì)比： T%,A < k  x=L/ix=14 200÷194=73.2 Hf<7dcF%N  垂直于X 軸各斜綴條毛截面積之和： c=u!|I  Aix=3.498 cm2 9U?B"lCS  驗算構(gòu)件X 平面內(nèi)換算長細(xì)比： sb_5:7CHx  式中： jz5G;NZ  x構(gòu)件在X 平面內(nèi)的長細(xì)比； jmoH/=  Aix對X 軸各斜綴條毛截面積之和。 gv<nh5  查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性系數(shù)表得軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)

19、：x=0.721，由表4 得出構(gòu)件X 平面內(nèi)穩(wěn)定計算最大應(yīng)力： hzq'iQ'9)  206 (N/mm2)215 N/mm2 y YX!MK  式中： 2|J)sd ?  mxX 平面內(nèi)構(gòu)件穩(wěn)定彎矩等效系數(shù)； op 2Le  MxX 平面內(nèi)構(gòu)件1 階彎矩； 5%U;pSZQp  xX 平面內(nèi)構(gòu)件受壓穩(wěn)定性系數(shù)； 9wAP5 4  WxiX 平面內(nèi)構(gòu)件毛截面抵抗矩； bQS$dg  NEx參數(shù)，NEx=2EA/（1.1x2），Q235 鋼的彈性模量 E=206×103 N/mm2。 B af6 &#

20、160;（2） Y 平面內(nèi)計算長度：L=14 200 mm 'ev+6A$  驗算構(gòu)件Y 平面內(nèi)長細(xì)比： Po1FfKPP  y=L/iy=14 200÷183=77.6 B1$y!FsW  垂直于Y 軸各斜綴條毛截面面積之和： hCwhjHx/  Aiy=3.498 cm2 w IoL?  驗算構(gòu)件Y 平面內(nèi)換算長細(xì)比： >ero<fqg  式中：yY 平面內(nèi)構(gòu)件的長細(xì)比； /v!)_:K-C?  Aiy對Y 軸各斜綴條毛截面積之和。 r-G"Y24e  查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)

21、定性系數(shù)表得軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：y=0.693，由表4 得構(gòu)件Y 平面內(nèi)穩(wěn)定計算最大應(yīng)力： YV6a x2c 0  213 (N/mm2 )215 N/mm2 （7） +Esdx>+  式中： oi: K!:F  myY 平面內(nèi)構(gòu)件穩(wěn)定彎矩等效系數(shù)； unsPeGk  MyY 平面內(nèi)構(gòu)件1 階彎矩； *J8"n  yY 平面內(nèi)構(gòu)件受壓穩(wěn)定性系數(shù)； 1GZtB=Lm  WyiY 平面內(nèi)構(gòu)件的毛截面抵抗矩； *P5w8x|I  NEy參數(shù)。 >sTQnP  由式（3）（7）可知：該結(jié)構(gòu)滿足整體穩(wěn)定性

22、要求。 aJ8u,V  3.3 附著桿局部穩(wěn)定性驗算 KwXbSXX  3.3.1 肢件穩(wěn)定性驗算 wq,F<vng  取肢件計算長度lo1=354 mm，傾角=55°，查角鋼63×4 截面特性表得：i1=imin=1.26 cm，由3.2計算可知長細(xì)比max=77.6，故有：=lo1/il= 354/12.6 =28 ,ig H7yC  0.7max=0.7×77.6=54.32           

23、0;               （8） >$5:6u*  式中： Bt!X  肢件長細(xì)比； .FHg+v1  max構(gòu)件最大長細(xì)比。 I2wUpU  3.3.2 綴條穩(wěn)定性驗算 rypTYG  橫向剪力V： TH$Di H8  式中： BjZ hn>2)  Q235 鋼材允許壓應(yīng)力，=215 MPa； Gh&?#r-X  fy屈服強(qiáng)度。 t! +1tp &

24、#160;每肢斜綴條軸向力N1： TV!'dK)_  式中：V綴條橫向剪力； T7T714-  cos綴條垂直方向的夾角。 "<g4X?t"  剛度驗算： L-9lg:y  = li1= 488.8/5.9 =82.8=150                （11） S3D>Bl8  式中： zQ(kTw  i1角鋼慣性半徑，查角鋼30&

25、#215;3 截面特性表得i1=5.9 mm； -RXa(Y;n-  l綴條設(shè)計長度。 ,DZ;B  強(qiáng)度驗算： f?*OGey  N/A= 270×103/19.92×102 =135 (N/mm2 )215 N/mm2       （12） 2DC+di&>  穩(wěn)定性驗算： 1)D0Ne  由=28，查表知=0.943，塑性發(fā)展系數(shù) htyO68&  =0.6+0.0015=0.642 # #jz$Z  N1/A1= 3.075×103/0.943×175 =18.63 0.642f=138 N/mm2   （13） Q?3B gl  式中： 8s.yS  N1每肢斜綴條軸向力； gqc3D  綴條穩(wěn)定性系數(shù)； A