方案计算.doc

独脚桅杆设计起重量4000㎏，桅杆规格采用Φ219*8钢管。桅杆长度8米。
一 澳门起重桅杆的计算说明
图示为澳门起重桅杆的计算原理图，扒杆（图示BC）手受到构件自重Q及起重滑轮组的重量q的作用，产生轴向压力和弯距。Q和q是偏心挂在扒杆顶部的，偏心距为e。

由吊装构件重量Q及起重滑轮组q作用于扒杆上的轴向压力N1（扒杆与铅垂线所形成的夹角为B）。

式中L-扒杆的长度，单位：米；
H-扒杆顶部到地面的垂直距离，单位：米；
a-扒杆底部到锚柱间的距离，单位：米；
b-扒杆倾斜对水平面的投影长度，单位：米；
Q-构件重量，单位：kg；
b-索吊具与滑轮组的重量（取构件重量Q的5%），单位：kg；
k-动载荷系数（一般取k=1.1）
（2）起重滑轮组跑绳拉力S使扒杆受的轴向压力N2
假设起重绳与扒杆轴线相平行

式中a-载荷系数，
（3）缆风绳自重和初拉力T所产生的轴向压力N3。
为计算方便，假设扒杆为垂直位置，则

式中m-缆风绳的根数；
T-缆风绳的初拉力，一般取0.3~1吨；
a-缆风绳与水平面的夹角。
（4）扒杆自重产生的轴向压力N4：
在扒杆顶部为零；
在扒杆中部为
作用于扒杆顶部的总压力：
N顶=
作用于扒杆中部的总压力：
N总=
作用于扒杆顶部的总压力：
N顶=
作用于扒杆中部的总压力：
N中=
（5）由于起重滑轮组偏心悬挂在扒杆的顶部，产生的弯距为
扒杆顶部
扒杆中部
扒杆底部的弯距为零。
扒杆顶部产生的弯距：

起重臂拆卸时，扒杆中部产生的弯距：
（6）扒杆顶部的弯距最大，应验算其强度

式中F-扒杆顶部截面面积，单位：；
W-截面系数，单位：；
-许用应力，单位：N/；

（7）扒杆中部的挠度最大，应验算其稳定性

式中 F-扒杆顶部截面面积，单位：；
W-截面系数，单位：；
-许用应力，单位：N/；
-许用应力折减系数。

（8）缆风绳在工作时的张力
缆风绳的计算是很复杂的。为便于计算其近似值，以选用钢丝绳的直径，可假定所有受力的缆风绳为一根，其位置在扒杆倾斜的平面内，则所受张力可用0点的平衡条件求得：

式中 T0-作用于缆风绳上的总张力
缆风绳与水平面所成的夹角。

9）桅杆底部的水平推力H

N为桅杆底部的总压力
N=
H=78.76KN
10）桅杆底部的正压力H1

N为桅杆底部的总压力
N=
H1=116.78KN
卷扬机出绳端的拉力S：
S=KP K=0.36
P=(4000+4000*5%) ×1.1=4.62×10KN
S=5.775×10×0.527=24.35KN
K—载荷系数 （工作绳2根，导向滑车个数1个 K=0.527）
P—计算载荷
选择3T卷扬机满足吊装要求。
卷扬机跑绳选择：
卷扬机跑绳选择用6*37+1型钢丝绳,公称抗拉强度1670MPa纤维芯，直径φ18,其破断拉力为159KN,
安全系数K=159/24.35KN =6.5
卷扬机固定计算：
卷扬机用钢丝绳固定固定在115.2米标高屋面的埋件上，示意图如下：

卷扬机拉力为24.35KN，由钢丝绳承受的拉力为24.35KN/2=12.175KN
本工程选用6*37+1型钢丝绳,公称抗拉强度1670MPa纤维芯，直径φ18,其破断拉力为159KN,
安全系数K=159/12.175KN =13
导向滑轮计算：
本工程导向滑轮为HQD1-5，出绳和进绳方位间夹角最小为60度，
导向滑轮的受力为：P=P1×Z
P1牵引绳的拉力为24.35KN
Z角度系数 当角度为60度时，Z=1
导向滑轮的受力为：P=P1×Z=24.35KN。
缆风绳计算：
桅杆使用5根缆风绳， 布置图如下：

其中受力最大的一根缆风绳的拉力S，
23.6KN
本工程选用6*37+1型钢丝绳,公称抗拉强度1670MPa纤维芯，直径φ18,其破断拉力为159KN,
安全系数K=159/23.6KN =6.73

埋件计算：
埋件类型为三种：卷扬机固定埋件、缆风绳固定埋件、桅杆固定埋件
卷扬机固定埋件所受水平力为：24.35KN/2=12.175KN
缆风绳固定埋件所受水平力为：23.6KN*cos30=20.44KN
缆风绳固定埋件所受竖向拉力为：23.6KN*sin30=11.8KN
桅杆固定埋件所受水平力为：H=78.76KN
桅杆固定埋件所受竖向压力为：H1=116.78KN
埋件形式如下：

缆风绳埋件：按承受轴心抗剪荷载的预埋件进行计算：

—作用于预埋件的拉力
—抗拉剪强度设计安全系数
—总锚筋截面面积
—外力F与预埋件的夹角
—系数，与角的大小有关 当时=0.9，
—摩擦系数，取 =1
—锚筋抗拉设计强度值（215）
—锚筋层数的影响系数，等间距配置时，三层取0.9
=239337N
抗拉剪强度设计安全系数=239337N/23600N=10.1
卷扬机固定埋件、桅杆固定埋件按承受剪切荷载的预埋件进行计算:
桅杆固定埋件承受剪切力大于卷扬机固定埋件，因此以桅杆固定埋件计算。

—作用于预埋件的剪切力
—抗剪强度设计安全系数
—锚筋截面面积
—锚筋抗剪设计强度值（150）
其他符号意义同前。
=434073N
抗剪强度设计安全系数=434073N/78760N=5.5

桅杆设计起重量1500㎏，桅杆规格采用Φ159*6钢管。桅杆长度10米。
一 澳门起重桅杆的计算说明
图示为澳门起重桅杆的计算原理图，

悬臂杆计算
悬臂杆中部所受的压力
荷栽滑轮组、起重滑车组绕出绳对悬臂的压力
由，得：
=18300N
式中 —荷载滑车组、起重滑车组绕出绳对悬臂杆的压力；
P—荷载重量；（P=15000N）
Q—起重滑车组的重力；（Q=300N）
K—动载荷系数，对电动卷扬机为1.1，手摇卷扬机（绞车）为1.0；
—悬臂杆与水平线的交角；
—起伏滑车组与水平的交角；
—起重滑车组的自重力；（=300N）
—起重滑车组绕出绳端的拉力，本工程为手拉葫芦，按1500N计算。
悬臂上部自重力对中部所产生的压力
=565N
式中 —悬臂杆上部自重对中部的压力；
—悬臂杆的自重力。（=2260N）

作用在悬臂杆中部的总轴向压力：
=18865N
式中 —悬臂杆中部的总压力。
悬臂杆自重力作用在悬臂杆中部的弯矩：
=2.447KN.m
式中 —悬臂杆自重在中部产生的弯矩；
其他符号意义同前。
悬臂杆中部截面验算

式中F-扒杆顶部截面面积，单位：；
W-截面系数，单位：；
-许用应力，单位：N/；

扒杆中部的挠度最大，应验算其稳定性

式中 F-扒杆顶部截面面积，单位：；
W-截面系数，单位：；
-许用应力，单位：N/；
-许用应力折减系数。

起伏滑车组受力计算
荷载、滑车组、悬臂杆自重力、起重滑车组绕出绳对起伏绳滑车组的张力T1：
由
=15807N
起伏绳及滑车组所引起的张力T2：
=300N
作用于起伏绳滑车组的总拉力fT：
=16107N
符号意义均同前。
起伏设备选用3T手拉葫芦,钢丝绳选用6*37+1型钢丝绳,公称抗拉强度1670MPa纤维芯，直径φ14,其破断拉力为96.5KN,
安全系数K=96.5/16.107KN =6

三、桅杆计算
1.作用于桅杆的压力
（1）起伏绳滑车组受的总张力和缆风绳对桅杆产生的压力
由得：
=22002.57N
式中 a— 桅杆底至锚碇的距离；
H— 桅杆高度；
其他符号意义同前。
（2）起伏滑车组绕出绳对桅杆的压力
=300N

式中 S1— 起伏滑车组绕出绳端的拉力。
（3）缆风绳自重力对桅杆的压力
=450N
式中 G—缆风绳自重力。G=900N
（4）核算截面到桅杆顶端的压力
=34200N
式中 G1—桅杆的自重力。(G1为中柱的重量)
（5）作用于桅杆顶端的总压力N0
=22752.5N
(6)作用于桅杆中部的总压力NC
=56952.5N
2.桅杆所受的弯矩
（1）作用于桅杆顶端截面的弯矩M0：
=0.09KN.m
式中 e—起伏绳滑车组定滑车对桅杆轴线的偏心距(e=0.3m)。
（2）作用于桅杆中部截面的弯矩Mcp：
=0.045KN.m

3.桅杆截面验算
桅杆顶端截面强度验算：

式中F-扒杆顶部截面面积，单位：；
W-截面系数，单位：；
-许用应力，单位：N/；

扒杆中部的挠度最大，应验算其稳定性

式中 F-扒杆顶部截面面积，单位：；
W-截面系数，单位：；
-许用应力，单位：N/；
-许用应力折减系数。

符号意义同前。
四、桅杆底座桑的受力计算
桅杆底座上的垂直分力为：
=34183.6N
桅杆底座上的水平分力为：
=34183.6N

式中 PV—作用于桅杆底座上的垂直分力；
PH—作用于桅杆底座上的水平分力；
其他符号意义同前。
五、缆风绳所受的张力计算
缆风绳所受的总张力按下式计算：
=19726N
式中 T—作用于缆风绳上的总张力；
其他符号意义同前。

吊梁设计起重量2000㎏，桅杆规格采用20#工字钢。吊梁长度4米。
一 澳门起重桅杆的计算说明

二、梁的静力计算概况
1、单跨梁形式： 悬臂梁
2、荷载受力形式： 4-1
3、计算模型基本参数：长 L =2 M
4、集中力：标准值Pk=Pg+Pq =20+0=20 KN
设计值Pd=Pg*γG+Pq*γQ =20*1.2+0*1.4=24 KN
三、选择受荷截面
1、截面类型： 工字钢：I20a
2、截面特性： Ix= 2370cm4 Wx= 237cm3 Sx= 136.1cm3 G= 27.9kg/m
翼缘厚度 tf= 11.4mm 腹板厚度 tw= 7mm
四、相关参数
1、材质 ：Q235
2、x轴塑性发展系数γx：1.05
3、梁的挠度控制 ［v］：L/250
五、内力计算结果
1、支座反力 RA = 0 =0 KN
2、支座反力 RB = Pd =24 KN
3、最大弯矩 Mmax = -Pd * L =-47.99 KN.M
六、强度及刚度验算结果
1、弯曲正应力σmax = Mmax / (γx * Wx)＝192.89 N/mm2
2、A处剪应力 τA = RA * Sx / (Ix * tw)＝0 N/mm2
3、B处剪应力 τB = RB * Sx / (Ix * tw)＝19.69 N/mm2
4、最大挠度 fmax = Pk * L ^ 3 / 3 * 1 / ( E * I )=10.92 mm
5、相对挠度 v = fmax / L =1/ 366.2
弯曲正应力 σmax= 192.89 N/mm2 < 抗弯设计值 f : 215 N/mm2 ok!
支座最大剪应力τmax= 19.69 N/mm2 < 抗剪设计值 fv : 125 N/mm2 ok!
跨中挠度相对值 v=2L/ 366.2 < 挠度控制值 ［v］:2L/ 250 ok!
脚手架临时支撑垂直及水平力计算：
垂直力：
脚手架临时支撑对地面的垂直力为：脚手架本身重量和脚手架顶部放置的构件重量
脚手架本身重量：脚手架高度20m，按1.8*1.8m截面搭设，本身重量10KN。
脚手架顶部放置的构件重量：环梁重量12KN、花架支杆重量5KN
中间脚手架垂直力:10+12/3+5/3=16KN
两侧脚手架垂直力:10+12/2+5/2=18.5KN