建筑施工现场井架的设计与计算
立井施工提升系统计算
五、提升机选择
1. 卷筒直径选择
DT ≥60ds=60×34.5＝2070mm DT ≥900δ＝900×1.6＝1440mm 取较大者。查提升机型号表： 因不需要改装临时罐笼，又是单钩提升，故初选单卷筒 提升机： 卷筒直径： DTB＝2.5 m， 卷筒宽度： BTB＝2 m 最大静张力：FJB＝88.2 kN
单滚筒：JZ2—10/600型。 FJB＝98kN ＞ 81.1kN
七、天轮 平台布置
八、稳绞布置计算 稳绞布置计算图
稳绞布置平面图
稳绞布置剖面图
货物重：桶里的矸石和水重
1 1 m VT [ g (1 ) sh ] 3 0.9[1600 (1 )1000 ] K 1.8 5520 k g
Q0＝1049＋5520＋335＝6904kg
提升伞钻时：
Q0＝钻重＋Qf＝7000＋335＝7335kg
取较大者，按7335kg计算。 2. 计算需要的每米钢丝绳重量
公称抗拉强度σB：1372、1519、1666、1814、1960
选1666MPa
安全系数m：《煤矿安全规程》规定：
升降人员和物料：人员：9， 物料：7.5 罐道绳、吊盘、水泵、抓岩机： 6 悬挂风筒、压风管、供水管注浆管、输料管：5
钢丝绳最大悬垂长度： H＝井筒深度＋天轮平台＝600＋26.28= 626.28m 每米钢丝绳重量：
46354 72520 …… …… 653170 742840 838880 ……
50470 78988 …… …… 710500 808500 912870 ……
54586 85358 …… …… 768320 874160 984900 ……
4. 验算安全系数
框架,剪力墙工程量计算规则
一、现浇混凝土及钢筋混凝土模板工程量计算规则1．现浇混凝土及钢筋混凝土模板工程量，除另有规定外，均按混凝土与模板接触面的面积，以m2计算。
2．现浇钢筋混凝土柱、梁、板、墙的支模高度（即室外地坪至板底或板面至板底之间的高度）以3.6m 以内为准，超过3. 6m以上部分，另按超过部分计算增加支撑工程量。
3．现浇钢筋混凝土墙、板单孔面积在0.3m2以内的孔洞，不予扣除，洞侧壁模板亦不增加；单孔面积在0.3 m2以外时，应予扣除，洞侧壁模板面积并入墙、板模板工程量之内计算。
4.现浇钢筋混凝土框架分别按梁、板、柱、墙有关规定计算，附墙柱，并入墙内工程量计算。
5.杯形基础杯口高度大于杯口大边长度的，套高杯基础定额项目。
6.柱与梁、柱与墙、梁与梁等连接的重叠部分以及伸入墙内的梁头、板头部分，均不计算模板面积。
7.构造柱外露面均应按图示外露部分计算模板面积。
构造柱与墙接触面不计算模板面积。
8.现浇钢筋混凝土悬挑板（雨篷、阳台）按图示外挑部分尺寸的水平投影面积计算。
挑出墙外的牛腿梁及板边模板不另计算。
9.现浇钢筋混凝土楼梯，以图示露明面尺寸的水平投影面积计算，不扣除小于500mm楼梯井所占面积。
楼梯的踏步、踏步板平台梁等侧面模板，不另行计算。
10．混凝土台阶不包括梯带，按图示台阶尺寸的水平面积计算，台阶端头两侧不另计算模板面积。
11．现浇混凝土小型池槽按构件外围体积计算，池槽内、外侧及底部的模板不另行计算。
二、预制钢筋混凝土构件模板工程量计算规则1．预制钢筋混凝土模板工程量，除另有规定者外均按混凝土实体体积以m3计算。
2．小型池槽按外型体积以m3计算。
3．预制桩尖按虚体积（不扣除桩尖虚体积部分）计算三、构筑物钢筋混凝土模板工程量计算规则1．构筑物工程的模板工程量，除另有规定者外，区别现浇、预制和构件类别，分别按一和二的有关规定计算。
2.大型池槽等分别按基础、墙、板、梁、柱等有关规定计算并套相应定额项目。
3.液压滑升钢模板施工的烟囱、水塔塔身、贮仓等，均按砼体积以m3计算。
竖井井架设计和验算精品
5．竖井口提升系统5.1、井口平面布置在竖井口及地面上的主要设备有龙门架、2台8t双速电动葫芦等；在井筒内的主要设备有小型挖掘机、料斗、通风管、压风管、供水管、排水管、砼输送管、动力电缆、安全梯等设备。
龙门架采用型钢、钢管焊接或栓接而成。
竖井口平面布置见图7-8。
#6竖井提升设备设置如图7-8所示。
龙门架力学检算见附件2。
图7-8井口平面布置图5.2提升设备能力的验算电动葫芦每循环所需时间：6#井井深42.776m，加料斗提升高度4m及料斗本身高度2m，垂直提升距离为48.776m，提升速度为15m∕min，则单程提升时间为t1=3.25 min；电动葫芦横移平均距离15m，考虑操作转换，横移时间为t2=3.0 min；料斗摘钩、挂钩、卸碴时间t3=3 min；则每一个出碴循环需时间t=2×t1+ t2+ t3=12.5 min；料斗容积为3.15m3(1.5×1.5×1.4m)，则6#竖井日平均出碴能力为:Qp=n×T×V×m×s=4×12×3.15×0.85×2=257.0m3QP——日平均出碴能力，m3n——1小时的提升次数，60÷12.5=4.8次/小时，取4次T——1天的工作时间，取12小时V——1个料斗的容量，取3.15m3m——料斗装满系数，取0.85s——提升设备数量，2台电动葫芦按左右线每个掌子面每天进尺0.5m(15m/月)计算一天的产碴量为：Qmax=74×0.5×4×1.4=207.2m3其中：74——掌子面断面积1.4——最大松散系数；Qp>Qmax，可以满足出碴需要。
隧道内的大部分进料任务也由提升设备完成，长大件料具可通过吊车下放到竖井底，其它材料安排在出碴间隙（每天除出碴占用的12小时以外）进行，除去检修保养用时2小时，仍累计有10小时的进料时间。
建筑施工现场井架的设计与计算
建筑施工现场井架的设计与计算井架的截面轮廓尺寸为1.60 X2.00米。
主肢角钢用/ 75X8;缀条腹杆用/60 X 6。
一、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。
⑴、吊篮起重量及自重：KQ2=1.20X 1000=1200kg⑵、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）X 100=1200kg20 米以上部分的总自重为：Nq1=20X 100=2000kg。
⑶、风荷载：W二W0K2KAF （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 + n ），挡风系数©二艺Ac/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艺Ac=[0.075 X 1.40（肢杆长度） x 2 （肢杆数量）+0.06 X 2 （横腹杆长度）+0.06 X 2.45（斜腹杆长度）]X 29 （井架为29节）X 1.1 （由节点引起的面积增值）=15.13m2，井架受风轮廓面积AF=Hh=40.6X2.0=81.2m2（H 为井架高度，h 为井架厚度）。
所以，3 二艺Ac/AF=15.3/81.2=0.19 , h/b=2/1.6=1.25,由表2-68 查得n =0.88。
风振系数（3，按自振周期T查出，T=0.01H=0.01 X 40.6=0.406秒，由表2-71 查得3 =1.37。
所以，当风向与井架平行时，风荷载：W=W0.KZ.1.33（1+n ） . 3.AF=25X1.35X1.3X0.19X（1+0.88）X1.37X 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:艺Ac=[0.075 X 1.40 X 3+0.06 X 2Xsin450+0.06 X 1.6 X sin450+0.06X 2.45X sin450+0.06 X2.13X sin450] X 29X 1.1 =（0.075X1.40X3+0.06X2X0.70+0.06X1.6X0.70+0.06X2.45X 0.70+0.06X2.13X0.70）X29X1.1=21.0m2井架受风轮廓面积AF=（bX1.4Xsin450+hX1.4Xsin450）X29=（1.60X1.4X0.70+2.0 X1.4X0.70）X29 =102m2所以，3二艺Ac/AF=21/102=0.206;h/b=2/1.6=1.25, 由表2-68 查得n =0.86。
施工井架施工方案
施工井架施工方案第1篇施工井架施工方案一、工程概况本项目为某高层建筑建设施工井架施工工程，工程地点位于XX市XX区，建筑占地面积约XX平方米，主体结构层数XX层，建筑高度XX米。
根据工程需求，需在本工程中设置施工井架，以确保施工过程中的垂直运输及人员上下安全。
二、施工井架选型及布置1. 施工井架选型：根据工程特点及施工要求，选用SS100/100型施工井架。
2. 施工井架布置：在建筑物的四个角部设置四组施工井架，每组井架由两个立柱、横梁、提升机、安全梯等部分组成。
三、施工井架施工工艺1. 施工井架基础施工（1）根据井架布置图，测量放线，确定井架基础位置。
（2）采用机械挖土，人工平整，按照设计要求施工井架基础。
（3）基础施工过程中，严格把控混凝土浇筑质量，确保基础强度满足设计要求。
2. 施工井架安装（1）安装前对井架各部件进行检查，确认无损坏、变形、磨损等问题。
（2）采用吊车将立柱、横梁等部件吊装到位，按照图纸进行组装。
（3）安装过程中，严格遵循操作规程，确保井架安装质量。
3. 提升机安装及调试（1）提升机安装前，对设备进行检查，确认设备性能良好。
（2）按照提升机安装说明书进行安装，确保安装位置准确、固定牢固。
（3）安装完成后进行调试，确保提升机运行平稳、无异常响声。
4. 安全梯安装（1）安全梯安装前，对梯段、扶手、踏步等部件进行检查，确认无损坏、变形等问题。
（2）按照图纸要求进行安装，确保梯段连接牢固，扶手、踏步安装平整、牢固。
（3）安装完成后进行验收，确保安全梯满足安全使用要求。
四、施工井架施工安全措施1. 施工过程中，严格遵守国家及地方相关法律法规，确保施工安全。
2. 对施工人员进行安全技术交底，明确施工安全要求。
3. 施工现场设置安全警示标志，提醒施工人员注意安全。
4. 定期对施工井架进行检查、维护，确保井架安全使用。
5. 严禁超载使用提升机，确保提升机运行安全。
6. 施工人员上下井架时，应佩戴安全带、安全帽，确保人员安全。
井字架计算书
2.1、施工现场地处珠海市吉大海滨南路，根据广东省工程勘察院工程地质勘察报告：施工现场地耐力12kpa，部分位置10kpa。
2.2、地耐力校核：井架基础为长3.7m、宽2.8m、高0.4m的钢筋砼（标号为C35）2.2.1、静荷载：井架底梁18#槽钢 3.0m×5×23kg/m=345kg大立杆＜100×100×10 1.8m×20×4×15.12kg/m=2177.3kg小立杆＜75×75×7 1.8m×23×4×7.98kg/m=1321.5kg横杆＜50×50×5 1.97m×43×4×3.77 kg/m=1277.4kg交叉横杆＜50×50×5 3.033m×43×8×3.77 kg/m=3933.4kg导轨＜63×6角钢 1.8m×86×5.7kg/m=882.4kg滑轮两只18.2kg承重梁16#槽钢 3.4m×2×19.7kg/m=134kg吊重梁16#槽钢 3.4m×2×19.7kg/m=134kg钢丝绳φ14 57.5m×4×0.685kg/m=157.55kg41.5×4×0.685kg/m=113.71kg小计：（57.5m）G1=7968.5kg（41.5M）G2=10380.7kg2.2.2、动荷载吊篮重：325kg；载重：800kg；取动系数：入=2；小计：Q动（325+800）×2=2250kg2.2.3、基础自重砼基础为：3.7m×2.5m×0.4m(长×宽×高)砼基础自重（T）：2450kg/m3×3.7×2.5×0.4=9065kg2.2.4、基础土应力：σ1=σ2=经计算现场地质满足井架安装要求，也符合JGJ88-92龙门架及井字架提升机安全技术规范。
脚手架定额说明和计算规则
脚手架定额说明和计算规则(河北定额)2009年04月21日星期二 01:38 P.M.脚手架定额有说明和计算规则两部份组成。
我现在用的河北定额就是这样的，不知山东的定额是不是这样的。
说明一、脚手架搭设材料按扣件式钢管脚手架考虑。
二、脚手架材料的垂直运输，已包括在第十四章垂直运输定额中。
三、本定额分为单项脚手架、构筑物脚手架。
（一）单项脚手架1.檐高是指设计室外地坪至檐口（或女儿墙上平）的高度，突出主体建筑屋顶单层电梯间、楼梯间、水箱间等不计入檐口高度之内。
2.外脚手架：包括单、双排脚手架、悬挑梁式脚手架、导轨附着式爬架（电动、手动）。
外脚手架均综合了护身栏杆、挡脚板；悬挑梁式脚手架和导轨附着式爬架还综合了垂直全封闭等因素。
3.上料平台：按独立和靠外架搭设综合考虑。
4.依附斜道为依附于外墙手架的斜道，包括护身栏杆、挡脚板、防滑坡道。
5.里脚手架：包括砌筑里脚手架和装饰里脚手架。
6.满堂脚手架：包括基本层脚手架和增加层脚手架。
7.悬空脚手架：包括金属挂栏架、手动及电动提升式吊篮架。
提升式吊篮架的悬臂杆按钢管支承考虑，吊篮架以单层操作台为准。
吊篮为双层操作台时，人工乘以系数1.5。
8.砌砖、砌混凝土块高度在1.2m以上至3.6m以内，按里脚手架定额执行。
石砌墙体设计在1m以上时，按外脚手架定额执行。
9.安装球节点钢网架所需脚手架，按实际搭设执行相应的单项脚手架。
10.凡高度超过1.2m的钢筋混凝土贮水（油）池、贮仓等，其脚手架按相应定额执行。
11.安全网定额中，分别列有立网、平网（包括楼层平网及海底网）、全封闭（安全网、密目网、钢丝网三层网封闭）三个项目，根据施工需要，可分别列项计算，但如果按全封闭定额执行时，不再计算立网和平网。
12.安全防护：包括楼层周边防护、坑口边防护、楼梯踏步边防护、通道口防护以及电梯井口防护栅栏门和预留洞口钢筋网防护。
（二）构筑物脚手架1.烟囱脚手架均包括依附斜道、上料平台、安全网及安全防护等全部因素；不论实际采用何种搭设方式，均执行本定额（滑模施工除外）。
第七章 立井井筒施工设备和布置
第七章立井井筒施工设备和布置第七章立井井筒施工设备与布置立井井筒施工时，为了满足掘进提升、翻卸矸石、砌筑井壁和悬吊井内施工设施的需要，必须设置凿井井架、天轮平台、卸矸台、封口盘、固定盘、吊盘、稳绳盘、以及砌壁模板等凿井结构物。
有一些凿井结构物是定型的，可以根据施工条件选取（如凿井井架），有一些则要根据施工条件进行设计计算。
本章重点介绍几个主要凿井结构物的结构特点和设计的原则，以及凿井设备的布置。
第一节凿井井架凿井井架是专为凿井提升及悬吊掘进设备而设立的，建井结束后将其拆除，再在井口安装生产井架。
因此，凿井井架亦称临时井架。
我国凿井时大都采用亭式钢管井架（图7-1），这种井架的四面具有相同的稳定性，天轮及地面提绞设备可以在井架四周布置。
亭式井架采用装配式结构，其优点是：可以多次重复使用，一般不需要更换构件；每个构件重量不大，安装、拆卸和运输都比较方便；防火性能好；承载能力大，坚固耐用，可以满足井下和井口作业的需要。
除亭式钢管井架外，个别地方还使用过三腿式钢凿井井架，在地方小煤矿也使用过木井架。
近年来，一些单位开始利用永久井架或永久井塔代替凿井井架开凿立井，省去了凿井井架的安装拆卸，虽延长了凿井准备期，但对整个建井工期影响不大，提高了投资效益。
最近设计单位又设计出生产建井两用井架，它既服务于建井提升用，又服务于矿井生产提升用，是一种将凿井井架和生产井架的特点相结合的新型井架。
永久井架和永久井塔是专为生产矿井设计的，利用永久井架和永久井塔凿井，必须对其改造或加固，以满足凿井的要求。
两用井架的问世，将此问题彻底解决，显示出极大的优越性，如济宁2号和3号井副井均应用生产凿井两用井架进行立井井筒的施工。
亭式钢凿井井架在目前建井工程中使用最为广泛。
根据井架高度、天轮平台尺寸及其适用的井筒直径、井筒深度等条件，亭式钢管井架共有六个规格，其编号为I、II、III、IV、新IV和V型，分别适用于井深200、400、600、800及1100m。
3凿井井架
中国矿业大学出版社
矿山特种结构设计 3.2.2荷载的确定
1永久荷载标准值的确定 （1）结构自重标准值 钢井架的自重不包括设备重、钢梯重和密闭板重。 （2）附属设备重标准值 设备主要包括天轮、轴承、罐道、起重设备、卸载装置 、防坠器、四角罐道以及安全门等，不同的工艺设备也有 所不同，此部分重量应该由工艺确定。 （3）地基变形引起的作用 可根据实际地基情况考虑。
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矿山特种结构设计
可变荷载指井架在使用过程中可能发生变动的荷载， 包括提升工作荷载、钢绳罐道工作荷载、防坠钢绳工作 荷载、平台活荷载、起重架安装荷载、罐道梁工作荷载 和凿井工作荷载等。
偶然荷载是指因偶然事故而作用在井架上的荷载，包括 断绳荷载、防坠器制动荷载、过卷荷载、托罐荷载和地震 作用等。
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矿山特种结构设计
2可变荷载标准值
（1）提升工作荷载标准值
当箕斗或者罐笼上提时： 当箕斗下放时： 当罐笼下放时：
a Q1k S max (1 f ) g
a f) g a Q1k S max (1 f ) g Q1k S min (1
其中、Smax,Smin分别为提升钢绳的最大、最小静张力；a为 提升加速度；g为重力加速度；f为运行阻力系数，可取0.1
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矿山特种结构设计
3.卸矸台 卸矸台是用来翻卸矸石的工作平台， 通常布置在主体架的下部第一层水 平连杆上。根据受力大小它的主梁 和次梁可采用工字钢或槽钢。梁上 设置方木，用U形螺栓卡紧，然后 铺设木板，如图3.5所示。
1、2-卸矸台横梁；3-溜漕梁； 4-卸矸门轴承支梁；5-溜矸槽； 6-溜矸槽闸门；4-卸矸门；8-卸矸平台； 9-吊桶；10-翻笼；11-翻笼回转轴承支架； 12-滑轮；13-卸矸门电动启闭装置； 14-溜矸槽独立支架
井筒施工凿井设施选型计算
第六章井筒施工凿井设施选型计算一、提升设备的选型（一）井筒基本数据副井井筒设计净直径为Φ10.5m，井筒深611.7m。
井筒施工采用永久井塔改造后凿井，凿井天轮平台高度：+15.5m，+24m、+26.2m，其中提升天轮、稳绳天轮布置在+26.2m平台上。
（二）提升设备的选择井筒主、副提升均采用2JKZ-4.0/15绞车，配一套单钩5.0m3吊桶提升，DX-3m3底卸式吊桶下放混凝土，主、副提升均下放SJZ6.11型伞钻，均采用11t钩头装置。
详见表6-1提升绞车选型参数表。
（三）主、副提升钢丝绳的选择计算（1）钢丝绳悬垂长度H0＝H sh+H j＝611.7+26.2+3.085＝640.985m，取645m；式中：H sh——井筒深度mH j——井口水平至井架天轮平台悬垂高度m（2）钩头、滑架、缓冲器重量Q z=Q1+Q2=2109+1923+245=4277（N）式中：Q1——11t钩头及连接装置重量为2109NQ2——滑架及缓冲器装置重量1923+245=2168N（3）终端荷重1）5m3吊桶提升矸石时：Q矸=g×［G + K m·V·γg+0.9×(1－1/K s) V·γs］+Q z=9.81×（1690＋0.9×5×1600＋0.9×(1－1/2)×5×1000）＋4277=9.81×（1690＋7200＋2250）＋4277=113560（N）式中：K m——装满系数取K m=0.9V ——吊桶容积 V=5m 3γg ——松散矸石容重 取r g =1600kg/m 3γs —— 水容重 取r s =1000kg/m 3Ks ——岩石松散系数 取 Ks=2.0G ——5m 3座钩式吊桶重量 G=1690kg2）下放SJZ6.11型伞钻时Q 伞钻=Q SZ ＋Q 2=103005＋4277=107282（N ）式中：Q SZ ——SJZ6.11型伞钻重量为103005NQ2——钩头、滑架及缓冲器装置重量4277N3）3m 3底卸式吊桶下放混凝土时Q dxs =g （G ＋K m ·V·γg ）＋Q 2=9.81×（1400＋0.9×3×2675）＋4277=88863.73（N ）式中：G ——3立方底卸式吊桶自重 G=1400kgK m ——装满系数 取K m =0.9V ——吊桶容积 V=3m 3γg ——混凝土容重 取r g =2675kg/m 3根据以上计算结果，选择荷重Q 0= Q 矸= 113560（N ）为计算依据。
井架计算1
1、概述目前，在钢筋混凝土烟囱工程施工中，一般主要采取以下两种施工工艺，一种是有井架提升模板施工工艺，另一种是液压滑模施工工艺。
而有井架提升模板施工工艺以其设备简单、便于操作、工程质量容易控制、施工成本较低等优点，在100m 乃至150m以下烟囱等高耸构筑物工程中较多利用，其工艺原理是外模采用滑模原理，采用一节模板向上提升；内模采用倒模原理采用两节模板向上翻模，其特点是：外模采用手动葫芦提升工艺，内模采用两节模板移置工艺，垂直运输采用型钢竖井架。
本工程采用有井架提升模板施工工艺，由于所有荷载最终均作用在竖井架上，井架的承载能力和安全稳定性控制就成为采用本工艺施工安全管理工作的主要内容。
因此有必要对井架及操作提升系统的承载能力进行核算。
本文以沈阳第三热力新建150m烟囱工程为例，详细进行竖井架及提升操作系统的安全稳定性计算。
2、井架及操作平台构成本工程烟囱设计总高度为150m，底口直径12.886m，出口直径7.2m。
施工井架设计断面尺寸为：1000×1000，立柱采用4根∠75×8角钢制作，水平及斜拉杆均采用∠50×5制作，井架立柱单节长2500mm，两端及中间均设置水平拉杆，单节井架每个面设两道斜拉杆，每节井架竖向连接选择4根∠80×10角钢单根长度400；筒身内每30m高四周设水平刚性拉结，以保证井架的垂直度、和井架的侧向稳定。
操作平台系统：操作平台由14根I12工字钢辐射梁和内环圈（[14槽钢）构成，操作平台上铺30mm厚木板，平台由18个额定起重能力为1.6t的手扳葫芦通过钢丝绳悬挂在井架上，在平台下面沿筒壁内、外设两层吊篮用于支模绑筋作业。
本验算考虑井架最大悬臂12.5m。
（5节井架）筒身钢筋混凝土的施工,是利用金属竖井架,提升式工作台, 提升式和交替移置式模板等施工设备来完成。
提升式模板的施工程序与方法如下:竖井架及操作平台组装烟囱垂直运输采用单孔内井架。
钻机井架的设计与计算
06
结论与展望
结论总结
钻机井架设计
本文通过对钻机井架的结构和受 力分析，提出了优化设计方案， 提高了井架的稳定性和安全性。
计算方法
采用有限元分析方法，对井架在 不同工况下的应力、应变和位移 进行了精确计算，为实际工程应 用提供了可靠的依据。
粒子群优化算法
模拟鸟群、鱼群等动物群体行 为的算法，通过个体之间的信 息共享和协作来寻找最优解。
井架结构优化
拓扑优化
通过改变井架结构的布局和连接方式，来减小井 架的重量和成本。
形状优化
通过改变井架结构的形状和尺寸，来减小井架的 重量和成本。
尺寸优化
通过调整井架结构中各个部件的尺寸，来减小井 架的重量和成本。
实践应用
优化后的井架设计方案已在多个 钻井工程中得到应用，并取得了 良好的效果，证明了本文研究的 有效性和实用性。
研究展望
进一步优化设计
新材料应用
针对不同类型和规格的钻机井架，可开展 更为细致的结构优化设计研究，以提高井 架的整体性能和适应性。
探索将新型高强度材料应用于井架设计， 以提高井架的承载能力和降低自重，进一 步增强井架的安全性和稳定性。
性。
刚度计算需要考虑井架的结构形 式、材料特性、制造工艺等因素， 通过建立数学模型和有限元分析
等方法进行计算。
04
井架优化设计
优化方法介绍
数学优化方法
利用数学模型和算法，寻找满 足一定约束条件下最优解的方
法。
遗传算法
模拟生物进化过程的算法，通 过种群搜索和遗传变异来寻找 最优解。
立井井筒施工设备与布置
立井井筒施工设备与布置立井井筒施工时，为了满足掘进提升、翻卸矸石、砌筑井壁和悬吊井内施工设施的需要，必须设置凿井井架、天轮平台、卸矸台、封口盘、固定盘、吊盘、稳绳盘、以及砌壁模板等凿井结构物。
有一些凿井结构物是定型的，可以根据施工条件选取（如凿井井架），有一些则要根据施工条件进行设计计算。
本章重点介绍几个主要凿井结构物的结构特点和设计的原则，以及凿井设备的布置。
第一节凿井井架凿井井架是专为凿井提升及悬吊掘进设备而设立的，建井结束后将其拆除，再在井口安装生产井架。
因此，凿井井架亦称临时井架。
我国凿井时大都采用亭式钢管井架（图7-1），这种井架的四面具有相同的稳定性，天轮及地面提绞设备可以在井架四周布置。
亭式井架采用装配式结构，其优点是：可以多次重复使用，一般不需要更换构件；每个构件重量不大，安装、拆卸和运输都比较方便；防火性能好；承载能力大，坚固耐用，可以满足井下和井口作业的需要。
除亭式钢管井架外，个别地方还使用过三腿式钢凿井井架，在地方小煤矿也使用过木井架。
近年来，一些单位开始利用永久井架或永久井塔代替凿井井架开凿立井，省去了凿井井架的安装拆卸，虽延长了凿井准备期，但对整个建井工期影响不大，提高了投资效益。
最近设计单位又设计出生产建井两用井架，它既服务于建井提升用，又服务于矿井生产提升用，是一种将凿井井架和生产井架的特点相结合的新型井架。
永久井架和永久井塔是专为生产矿井设计的，利用永久井架和永久井塔凿井，必须对其改造或加固，以满足凿井的要求。
两用井架的问世，将此问题彻底解决，显示出极大的优越性，如济宁2号和3号井副井均应用生产凿井两用井架进行立井井筒的施工。
亭式钢凿井井架在目前建井工程中使用最为广泛。
根据井架高度、天轮平台尺寸及其适用的井筒直径、井筒深度等条件，亭式钢管井架共有六个规格，其编号为I、II、III、IV、新IV和V型，分别适用于井深200、400、600、800及1100m。
随着我国井筒深度的加大及凿井机械化程度的提高，IV型以下的凿井井架已很少应用。
施工现场井架的设计与计算
施工现场井架的设计与计算井架的截面轮廓尺寸为1.60×2.00 米。
主肢角钢用∠75×8；缀条腹杆用∠60×6。
一、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。
⑴、吊篮起重量及自重：KQ2=1.20×1000=1200kg⑵、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=1200kg20 米以上部分的总自重为：Nq1=20×100=2000kg。
⑶、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。
钻机井架的设计与计算PPT课件
方向：垂直向下 作用点：平均加于井架顶部四个节点上
•16
B、井架自重
i、静力计算 井架垂直时，每层重量平均加于上
部四个顶点（偏于安全） 起升计算时，每层重量平均加于八
个顶点。 ii、总体稳定计算 原则：稳定等效 两端铰支：自重量一半加于顶端 一端固定，一端自由：自重量1/3加于
② 要考虑到计算的方便
•47
超静定结构 → 静定结构
•48
给定变性条件，得到补充方程（材力） 正则方程（准则方程） 断杆（杆4）
11X 11 1P0
11
6 i 1
2
N lili EFi
1P
6 i1
Nli NPili EFi
求X1
X1
1P
11
•49
例：求图示受力结构的杆件内力，假定 各杆截面积相同。
③ 人字架，安装、维修 天车之用；
④ 二层台，包括井架工 进行起下操作的工作台和 存靠立根的指梁；
⑤ 立管平台，装拆水龙 带操作台；
⑥ 工作梯。
•4
（2）基本参数
① 最大钩载 与钻机最大钩载相同。
条件：a、正常风载
b、死绳位置一定
c、无立根
•5
② 高度
名义高度H ——井架大腿底板表面到天车梁底面的 垂直高度。
K z ，K ， 的概念与选取
1）K
（风压高度变化系数）
z
标准 10米高度 K =1， f101
h10 Kz 1（一般取=1）
•23
2）K（风载体型系数）
风压的大小与构件形状，空气流动状态有关。
① 单个构件
KK1圆 其截 它面 形 K构 1状 K0件 1.6构 ~1.13件 .2
井架设计连续载荷计算公式
井架设计连续载荷计算公式引言。
井架是一种用于支撑和固定井口设备的重要结构，它承担着重要的作用，保障了井口设备的正常运行和作业安全。
在设计井架时，需要考虑到各种不同的载荷，包括静载荷和动载荷等。
其中，连续载荷是一种常见的载荷类型，其计算公式对于井架的设计和稳定性具有重要意义。
本文将介绍井架设计连续载荷计算公式及其应用。
井架设计的基本原理。
井架设计的基本原理是在满足井口设备作业需求的前提下，尽可能减小结构的自重和成本，同时保证井架的稳定性和安全性。
在设计井架时，需要考虑到各种不同的载荷，包括静载荷和动载荷等。
其中，连续载荷是一种常见的载荷类型，其计算公式对于井架的设计和稳定性具有重要意义。
连续载荷的计算公式。
连续载荷是指在一定时间内持续作用在井架上的载荷，通常是由于井口设备的重量、液体压力、风载等引起的。
在计算连续载荷时，需要考虑到井口设备的重量、液体压力、风载等因素，并结合井架的结构特点进行分析和计算。
井架设计连续载荷的计算公式可以表示为：F = W + P + Wd。
其中，F表示井架受到的连续载荷；W表示井口设备的重量；P表示液体压力；Wd表示风载。
在实际应用中，需要根据具体的井口设备、井架结构和工作条件等因素进行具体的计算和分析，以确保井架设计的合理性和稳定性。
井架设计连续载荷的应用。
井架设计连续载荷的计算公式在井架设计中具有重要的应用价值。
通过计算井架受到的连续载荷，可以评估井架的受力情况，为井架的结构设计和选材提供依据。
同时，还可以根据计算结果进行优化设计，进一步减小井架的自重和成本，提高井架的稳定性和安全性。
在实际应用中，井架设计连续载荷的计算公式可以帮助工程师们更好地理解井架的受力情况，指导井架的结构设计和材料选择，提高井架的设计水平和工程质量。
同时，还可以为井架的使用和维护提供参考，确保井架的安全运行和设备的正常作业。
结论。
井架设计连续载荷计算公式是井架设计中的重要内容，对于井架的稳定性和安全性具有重要意义。
格构式井架计算书
格构式井架计算书计算依据：1、《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》JGJ88-20102、《建筑施工计算手册》江正荣编著格构式型钢井架在工程上主要用于垂直运输建筑材料和小型构件，井架立柱、缀条一般由厂家直接预制，施工现场必须严格按照厂商说明书安装。
一、荷载计算1.起吊物和吊盘重力（包括索具等）GG = K(Q+q)其中K ── 动力系数，K= 1.00 ；Q ── 起吊物体重力，Q= 10.000 kN；q ──吊盘（包括索具等）自重力，q= 1.000 kN；经过计算得到G=K×(Q+q) =1.00×(10.000+1.000)= 11.000 kN。
2.提升重物的滑轮组引起的缆风绳拉力SS = f0[K(Q+q)]其中f0──引出绳拉力计算系数，取1.02 ；经过计算得到S= f0×[K×(Q+q)] =1.020×[1.00×(10.000+1.000)]=11.220 kN ；3.井架自重力井架自重力1.5kN/m；井架的总自重N q=1.5×30=45 kN；缆风绳以上部分自重：N q1=1.5×(30-30)= 0kN；4.风荷载为q = 0.6 kN/m；5.缆风绳的自重力T = nql2 /(8ω)其中T ──每根缆风绳自重力产生的张力(kN)；n ──缆风绳的根数，取4根；q ──缆风绳单位长度自重力，取0.008kN/m；l ──每根缆风绳长度，由H(i)/cosθ确定(m)；H ──缆风绳所在位置的相对地面高度(m)；θ──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。
经过计算得到由下到上各缆风绳的自重力分别为：H(1)=30.00m，T(1)=72.00kN；二、井架计算格构式井架【无摇臂】1、基本假定：为简化井架的计算，作如下一些基本假定：（1）井架的节点近似地看作铰接；（2）吊装时，与起吊重物同一侧的缆风绳都看作不受力；（3）井架空间结构分解为平面结构进行计算。
脚手架计量规则
一、综合脚手架计算规则：1．综合脚手架应分单层、多层和不同檐高，按建筑面积计算综合脚手架。
2．满堂基础脚手架工程量按其底板面积计算。
二、单项脚手架计算规则：1．外脚手架、里脚手架均按所服务对象的垂直投影面积计算。
2．砌砖工程高度在1.35～3.6m以内者，按里脚手架计算。
高度在3.6m以上者按外脚手架计算。
独立砖柱高度在 3.6m以内者，按柱外围周长乘实砌高度按里脚手架计算；高度在3.6m以上者，按柱外围周长加3.6m乘实砌高度按单排脚手架计算；独立砼柱按柱外围周长加3.6m乘以浇筑高度按单排脚手架计算。
3．砌石工程(包括砌块)高度超过1m时，按外脚手架计算。
独立石柱高度在3.6m以内者，按柱外围周长乘实砌高度计算工程量；高度在3.6m以上者，按柱外围周长加3.6m乘实砌高度计算工程量。
4．围墙高度从自然地坪至围墙顶计算，长度按墙中心线计算，不扣除门所占的面积，但门柱和独立门柱的砌筑脚手架不增加。
5．凡高度超过1.2m的室内外砼贮水(油)池、贮仓、设备基础均以构筑物的外围周长乘高度按外脚手架计算。
池底按满堂基础脚手架计算。
6．挑脚手架按搭设长度乘搭设层数以延长米计算。
7．悬空脚手架按搭设的水平投影面积计算。
8．满堂脚手架按搭设的水平投影面积计算，不扣除垛、柱所占的面积。
满堂脚手架高度从设计地坪至施工顶面计算，高度在4.5m至5.2m时，按满堂脚手架基本层计算；高度超过5.2m时,每增加0.6～1.2m，按增加一层计算，增加层的高度若在0.6m内时，舍去不计。
例如：设计地坪到施工顶面为9.2m，其增加层数为：(9.2－5.2)/1.2＝3(层), 余0.4m舍去不计。
9．水平防护架按脚手板实铺的水平投影面积计算；垂直防护架按高度（从自然地坪至上层横杆）乘两边立杆之间距离计算。
10．建筑物垂直封闭工程按封闭面的垂直投影面积计算。
说明一、本章包括外脚手架、里脚手架、满堂脚手架、电动吊篮式脚手架、活动脚手架、电梯井架、烟囱、水塔脚手架及安全防护设施等措施项目；适用于建筑、装饰工程中的脚手架工程。
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建筑施工现场井架的设计与计算井架的截面轮廓尺寸为1.60×2.00 米。
主肢角钢用∠75×8；缀条腹杆用∠60×6。
一、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。
⑴、吊篮起重量及自重：KQ2=1.20×1000=1200kg⑵、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=1200kg20 米以上部分的总自重为：Nq1=20×100=2000kg。
⑶、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/m⑷、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.⑸、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）。
⑹、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。
⑺、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=1600kg⑻、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 ⑼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=2100kg⑽、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二、内力计算:⑴、轴力：①、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=9360kg②、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=11760kg⑵、弯矩:①.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-mMD1=-0.125×q, ×202=-0.125×64×202=-3200kg-m②、起重荷载引起的水平分力对井架产生的弯矩:此时只考虑顶端的缆风绳起作用。
M02=（T1H-T3H）×12+（T1v+T3v+Nv1+NV2）×2.55/2=(1380-408)×12+(1340+408+835+2100)×1.28=11800+6000=17800kg-mND2=（T1H-T3H）×20-NH1×8+（T1v+T3V+Nv1+Nv2）×2.55/2=(1380-408)×20-1450×8+(1340+408+835+2100)×1.28=19440-11600+6000=13840kg-m所以，井架O 截面的总弯矩：M0=M01+M02=1150+17800=18950kg-m 井架D 截面的总弯矩：MD=MD1+MD2=3200+13840=17040kg-m三、截面验算：⑴、井架截面的力学性能：查型钢特性表得：主肢：∟75×8 A0=11.50cm2,4A0=46cm2,Z0=2.15cm2,Ix=Iy=60cm4, Imin=25.30cm4,rmin=1.48cm。
缀条：∟60×6 A0=6.91cm2,Ix=23.30cm4, Z0=1.70cm2,rx=1.84cm, Imin=9.76cm4,rmin=1.19cm。
井架的总惯矩：y-y 轴：Iy=4[Iy+A0（Bz1/2-Z0）2]=4[60+11.50(160/2-2.15)2]=279000cm4X-X 轴： Ix=4[Ix+A0（Bz2/2-Z0）2]=4[60+11.50(200/2-2.15)2]=440000cm4y,-y,轴和x,-x,轴：I，y=I，x=Ix×cos2450+Iy×sin2450=440000×0.7072+277000×0.7072=221000+140000=361000cm4井架的总惯矩以Iy=279000cm4 最小，截面验算应采用Iy 进行验算。
⑵、井架的整体稳定验算：（计算轴力、弯矩时，风荷载是按井架对角线方向考虑的，故偏于安全）。
井架的整体稳定验算，按格构式构件偏心受压计算：①．O 截面：N0=9360kg、M0=18950kg-m.井架的长细比：λy=L0/√Iy/4A0=4060/√279000/46=51.8井架的换算长细比：λ0=√λ 2y+40.A/A1=√51.82+40×46/2×6.91=53.0相对偏心率：ε=M0/N0.A/W=1895000/9360×46/279000/160/2=2.68查《钢结构设计规范》附录表21，得稳定系数ωpg=0.257所以，σ0=N0/ωpgA=9360/0.257×46=792kg/cm2<[σ]=1700kg/cm2 ②．D 截面：ND=11760kg,MD=17040kg-m.λ0=53.0ε=MD/ND.A/W=1704000/11760×46/279000/160/2=1.89查得：ωpg=0.321所以，σD=ND/ωpgA=11760/0.321×46=796kg/cm2<[σ]=1700kg/cm2 沿井架对角线方向，由于I，x=I，y>Iy,偏于安全，不再验算。