龙门架计算书

龙门架(双柱)计算书
一、基本参数信息
1、构造参数:
龙门架立柱高度h(m)：27；龙门架立柱宽度B(m): 0.6；
龙门架立柱间距L(m)：2；每根立柱的重量G z(kN)：15；
风荷载设计值q0(kN/m2)：0.6；卷场机固定形式：压重；
卷场机自重G(kN)：2；重物与土的摩擦系数μ1：5；
卷扬机底座与土的摩擦系数μ2：1；A点与水平拉力作用线距离h(m)：0.5；
A点到卷扬机重心线的距离a(m)：1；A点到压重物重心线的距离b(m)：2；
吊篮重G d(kN)：1；额定起重量G e(kN)：15；
钢丝绳型号：6×37；公称抗拉强度(N/mm2)：1700；
钢丝绳直径(mm)：17.5；滑轮直径D(mm)：200；
承载钢丝绳分支数n：2；滑轮组总效率η：0.9；
材料的弹性模量E(N/mm2 )205；
2、附墙架:
附墙架材料：钢管；型钢选择：Ф48×3.5；
截面面积(cm2 )：4.89；回转半径(cm)：1.58；
附墙架计算长度y(m)：2；
3、基础参数:
基础长l(m)：4；基础宽b(m)：1.4；
基础厚h(m)：0.8；混凝土保护层厚度(mm) ：30；
混凝土级别：C30；钢筋级别：HRB335；
二、钢丝绳和滑轮计算
提升钢丝绳最大工作拉力：
S=P/(nη)
其中P - 提升荷载，P=1.4(G d+G e)=1.4×(1+15)=22.4kN；
n - 承载钢丝绳分支数，n=2；
η - 滑轮组总效率，η=0.9。

S=22.4/(2×0.9)=12.44kN
选择6×37钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa,直径17.5mm。

钢丝绳的容许拉力按照下式计算：
[Fg]=αFg/K
其中Fg ─ 钢丝绳的钢丝破断拉力总和，Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径；
α - 钢丝绳之间的荷载不均匀系数，α=0.82；
K - 钢丝绳使用安全系数，K=7.00。

d =( 2×K×[Fg] /α )0.5=(2×7×12.44/0.82)0.5=14.58mm
钢丝绳的直径满足要求!
钢丝绳最小直径必须大于14.58mm才能满足要求!
滑轮安全其中力：
F = D2/2
其中：D - 滑轮直径，D=200mm
得到：F=2002/2=20kN≥S=12.44kN
滑轮计算满足要求！
卷筒两端凸缘至最外层钢绳距不少于2倍绳直径；卷筒边缘必须设防止绳脱出的防护装置。

卷筒与钢丝绳径比应大于等于30；滑轮直径与绳径比，低架应大于等于25，高架应小于等于30。

绳的端头连接，最少余绳量不少于3圈。

三、卷扬机计算
卷扬机底座固定压重计算
卷扬机仅受水平拉力作用，为防止绕A点倾覆，需满足下式：
Q1≥K(Sh-Ga)/b
卷扬机仅受水平拉力作用，为防止水平滑动，需满足下式：
Q1μ1+Gμ2≥S
其中Q1 - 卷扬机压重力；
S - 钢丝绳的水平拉力，S=12.44kN；
G - 卷扬机自重力，G=2.00kN；
μ1 - 重物与土的摩擦系数，μ1=5.00；
μ2 - 卷扬机与土的摩擦系数，μ2=1.00；
h - A点与水平拉力作用线的距离，h=0.50m；
a - A点到卷扬机重心线的距离，a=1.00m；
b - A点到压重物重心线的距离，b=2.00m。

由抗倾覆需要的压重力：Q1=7×(12.44×0.5-2×1)/2=14.78kN
由水平滑动需要的压重力：Q1=(12.44-2×1)/5=2.09kN
经计算，卷扬机底座固定压重需要14.78kN。

四、立柱受力计算
风荷载的水平作用力：q0 =0.60kN/m2；
在风荷载作用下，龙门架立杆受力：
剪力图
各附着由下到上的内力分别为：R(1)=1.12kN，R(2)=0kN，R(3)=0kN，R(4)=0kN，R(5)=0kN；
立柱所受压力：
N=1.2(G z+0.5G t)+1.4×0.5(G d+G e)=1.2×(15+0.5×0.8)+1.4×0.5×(1+15)=29.68kN；
五、附墙架计算
R max cosθ+T2cosθ2=T1cosθ1
T1sinθ1+ T2cosθ2= R max sinθ
以上的计算过程将θ从0-360度循环，解得每杆件的最大轴压力，最大轴拉力：杆1的最大轴向拉力为：1.37 kN；
杆2的最大轴向拉力为：5.59 kN；
杆1的最大轴向压力为：5.59 kN；
杆2的最大轴向压力为：5.59 kN；
1、杆件轴心受拉强度验算
σ= N / A n≤f
其中N - 为杆件的最大轴向拉力, N =5.59kN；
A n - 为杆件的截面面积，A n =4.89cm2；
杆件的最大受拉应力：σ=5.59×103/489=11.44N/mm2
最大拉应力σ=11.44 N/mm2不大于拉杆的允许拉应力205.00/mm2，满足要求。

2、杆件轴心受压强度验算
σ= N /φA n≤f
其中N - 为杆件的最大轴向拉力, N =5.59kN；
A n - 为杆件的截面面积，A n =4.89cm2；
φ --为杆件的受压稳定系数，是根据λ查表计算得：
取φ=1.000 ；
σ = 5.592 ×103 / (1.000 × 489.000) = 11.437 N/mm2；
经计算，杆件的最大受压应力σ=11.44 N/mm2；
最大压应力11.44N/mm2小于允许应力205.00N/mm2，满足要求。

六、龙门架基础验算
在承台底部两个方向的弯矩：
M1 = (aˊ2/12)[(2l+B)(p max+p-2G/A)+(p max-p)l]
M2 = (1/48)(l-B)2(2bˊ+B)(p max+p min-2G/A)
式中M1,M2 - 任意截面1-1、2-2处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值；
aˊ- 任意截面1-1至基底边缘最大反力处的距离，aˊ=1.70m；
l，bˊ- 基础底面的长和宽；
p max，p min - 相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地基反力设计值，p max=p min=(29.68+134.4)/5.6=29.30kN/m2；
p - 相应于荷载效应基本组合时在任意截面1-1处基础底面地基反力设计值，p=p max=29.30kN/m2；
G - 考虑荷载分项系数的基础自重，当组合值由永久荷载控制时，G=1.35G k，
G k为基础标准自重，G=1.35×112=151.20kN；
M1=1.72/12×[(2×4+0.6)×(29.3+29.3- 2 ×151.2/5.6)+(29.3-29.3)×4]=9.53kN·m；
M2=(1-0.6)2/48×(2×4+0.6)×(29.3+29.3- 2 ×151.2/5.6)=0.13kN·m；
依据《混凝土结构设计规范》，基础底配筋计算公式如下：
αs= M/(α1f c bh02)
ζ = 1-(1-2αs)1/2
γs = 1-ζ/2
As = M/(γs h0f y)
式中，αl --当混凝土强度不超过C50时，α1取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，取为0.94，期间按线性内插法确定，αl=1.00；
f c --混凝土抗压强度设计值，fc= 14.30 kN/m2；
h o --承台的计算高度，h o=800.00-30=770.00mm。

经过计算得：
αs= 9.527×106/(1.000×14.300×1400.000×770.0002)=0.001；
ξ=1-(1-2×0.001)0.5= 0.001；
γs=1-0.001/2= 1.000；
A s=9.53×106/(1×770×210)=58.94；
由于最小配筋率为0.15%，所以最小配筋面积为：
4000.00×800.00×0.15%=4800.00mm2。

故取A s=4800.000mm2。

基础的做法，见提升机出厂使用规定。