龙门吊计算书

一、概述

QM5t-14m(+3m)门式起重机是用于杭州九堡大桥南接线1标钢筋场的小型起重设备，根据实际情况和现场条件采用跨度14米，单边悬臂3米，采用三角形桁架，加工字钢Ⅰ28a主梁组合，小车可沿主梁纵向行走，整机由2组单轨驱动台车支撑，可沿铺设在地面的专用。本设计主梁跨中按5t（起重量）×14米跨度的规格进行控制设计，悬臂端也为3t（起重量）的规格进行控制，并充分考虑到外部环境对结构的冲击性，拼装的便利性，使用中的特殊要求等。本设计完全遵循GB3811-2008《起重机设计规范》及其他相关的机械技术条件进行设计计算，所选用的零部件及电气元件等亦完全按照相关的国家标准、部门标准、行业标准、企业标准等要求执行设计。

二、计算依据

1、设计参数

1）、额定轻重量    5t

2)、额定起升速度  1.05m/min

3)、跨度          14米

4)、起升高度      6米

5)、有效悬臂      3米

6)、小车运行速度  1~7 m/min 重载

7）整机装机功率   

8）起重机工作等级   

2、规范及参考文献

 1）《起重机设计规范》                GB3811-2008

2）《起重机试验规范和程序》          GB9505-86

3）《起重机机械安全规程》            GB6067-85

4）钢结构设计规范                   GB50017-2003

5）钢结构施工及验收规范             GB50205-95

6）通用门吊起重机                   GB/T14406-93

7）钢结构焊缝外形尺寸               GB10854-

8）电气装置安装工程施工及验收规范   GB50017-2003

9）起重设备安装工程施工及验收规范   GB50278-98

3、材料选择

主材均选用Q235，主横梁下纵梁采用工字钢Ⅰ28a，上纵梁采用工字钢Ⅰ12a，竖杆、斜杆均采用角钢L75×6，竖杆间距、高度均为1米，考虑1.5倍安全系数后其性能如下：

1）抗拉、抗压和抗弯强度：[σ]=156Mpa 

 2）抗剪强度：[σ]=90Mpa 

 3）绕度[f]=L/400=14000/400=35mm。

支腿采用两边各采用2根[20a槽钢支撑，高度9米，上口1宽，下口6米宽，支腿槽钢之间才L60*6mm角钢连接，间距约40cm，上口采用3根[20a槽钢作为连杆，下口采用双拼[25a槽钢连接。

三、总体计算

1 、主梁计算

1） 最不利荷载的选定：

跨中起吊5t时，主梁的总弯矩：

  M中=5×10×14/4=175 kN·m

悬臂端起吊3t时，主梁的总弯矩：

M悬=3×30=90 kN·m

M中> M悬,因此将小车位于主梁跨中时起吊额定荷载为最不利荷载位置，现通过midas软件分析，分别验算主梁结构的强度与刚度稳定性

2） 主梁结构形式及边界条件

                      1.1主梁结构图及边界条件

3）弯曲应力计算

   当小车位于跨中时，按跨中承受额定荷载5 t，即50KN的集中力为工况1，并考虑桁架主梁整体自重荷载工况2， 组合荷载=工况1+工况2，组合荷载作用下验算分析结果如下：

                                 1.2主梁弯矩图

                        1.3主梁弯曲应力图

通过midas分析计算得出：

最大弯曲应力σmax=103.5MPa<[σ]=156Mpa    

主梁满足抗弯要求。

4）剪切应力计算

                    1.4 主梁剪应力图

通过计算可得最大剪应力σmax =37.3Mpa<[σ]=90Mpa

主梁满足抗剪要求

5）刚度位移计算：

在最不利工况组合荷载的情况下，通过midas分析计算主梁位移变化情况，计算结果图如下：

                     1.5 主梁纵向位移图

通过计算结果图可知主梁最大位移位于跨中，最大位移值：

f跨中=7.3mm主梁刚度满足要求。

2、悬臂端负载的纵向稳定性计算

                       2.1 受力分析示意图

悬臂端负载的纵向稳定性计算模型

图中：L=14m，a=3m

工况：小车位于悬臂端，满载下降制动，侧向风叠加，风压按杭州50年一遇0.45kN /m2。

a、负载下降时产生的荷载（制动时间1.5s）

 P=Q+Q惯=（1+0.012）Q=30360 N

b、风荷载

主梁风荷载：P梁风=2520 N

支腿风荷载：P腿风=4320 N

下横梁风荷载：P下风=1575 N

c、倾覆力矩：

M倾= P *a+ P梁风*H梁+ P腿风*H腿+ P下风*H下

   = 30360*3+2520*9+4320*4+1575*0.5

=131828N*m

d、稳定力矩：  M稳=G*L/2=213500 N*m

e、稳定系数：λ纵= M稳/ M倾=1.62>λ需=1.35

满足悬臂端负载的纵向稳定性要求。

3、支腿屈曲稳定性分析

当小车位于支腿正下方时，支腿承受压力最大，故支腿最不利工况：为小车满载作用于支腿+主梁结构自重荷载组合。

1）支腿结构形式与边界条件

结构尺寸：上口宽1米，下口宽6米，高度9米

              3.1支腿结构形式图

2）在最不利组合荷载工况下，为验算支腿的整体稳定性，采用midas软件对龙门吊支腿进行整体屈曲分析，一阶模态的分析结果如下图所示：

3.2现浇支架屈曲分析图

由上图可知，临界荷载系数为5.1＞3.5，所以龙门吊支腿的整体稳定性满足要求。

四、结论

对龙门吊主梁、支腿等主结构进行了全面的受力分析，其强度、刚度、稳定性均满足相关规范要求，说明结构安全可靠，能够满足正常的使用要求