第1章起重机械的分类、基本参数及载荷处理

1第一章起重机械的分类、基本参数及载荷处理2第一节起重机械的分类及使用特点一、起重机的分类起重机械一般分为两大类：轻小起重机械和起重机。1、轻小起重机械：（1）、千斤顶（螺旋式、齿条式、液压式）；（2）、滑轮组；（3）、起重葫芦（电动、手动）；（4）、卷扬机（电动、液压）；（5）、单轨起重机。见图1-1、1-2、1-3。3图1-1轻小起重机械液压千斤顶4图1-2轻小起重机械电动葫芦手拉葫芦5图1-3轻小起重机械（卷扬机）6第一节起重机械的分类及使用特点2、起重机（1）、桥架型桥式起重机——一般用于车间内；门式起重机——一班用于露天场地。见图1-4、1-57图1-4桥式起重机8图1-5门式起重机9第一节起重机械的分类及使用特点（2）、缆索式——一般用于在一狭长区域吊装。（3）、臂架式•门座式起重机（见图1-7，一般用于港口）•塔式起重机（见图1-8，一般用于建筑工地）•浮式起重机（见图案1-9，一般用于桥梁吊装）•自行式起重机（见图案-10，应用广泛）•桅杆式起重机（见图案1-11，应用特殊吊装）10图1-7门座式起重机11图1-8塔式起重机12图1-9浮式起重机13图1-10自行式式起重机（汽车式）14图1-11(a)自行式式起重机（履带式）1250t15图1-11(b)自行式式起重机（履带式）3000t16图1-12桅杆式起重机17第一节起重机械的分类及使用特点二、土木工程常用起重机的使用特点：1、塔式起重机（1）、类型•压杆式；•水平臂架加小车式（2）、使用特点•使用前需安装，使用后需拆除。——不适合单件物体的吊装；•起重机位置固定或仅能在一定范围内移动（轨道铺设范围）；18第一节起重机械的分类及使用特点•起升高度高；•幅度利用率高，可吊装体积较大的物体；•起重量不大。鉴于上述特点，主要适宜于某一固定范围内，数量多但重量小的场合，如一般建筑工地。在安装工地，主要用于锅炉、管道等的组装。19第一节起重机械的分类及使用特点2、桥式起重机该类起重机安装在车间内，起升高度和跨度固定，起重量不随起升高度和跨度变化，适合车间内的设备、构件的吊装。3、门式起重机该类起重机一般安装在露天场地，起升高度和跨度固定，起重量不随起升高度和跨度变化，适合于施工现场的材料堆放场地、设备及构件保管场地、设备及构件组装场地等的吊装工作。20第一节起重机械的分类及使用特点4、自行式起重机（1）、类型•汽车式•履带式•轮胎式（2）、使用特点•可以自己行走，尤其是其中的汽车式起重机，不需辅助设施便可长途转移，灵活、机动；•使用极为方便，效率高；21第一节起重机械的分类及使用特点•幅度利用率低（较塔式起重机）；•起重量随起升高度和幅度的增加而大幅度下降；•对施工现场的道路和地基要求较高；•台班使用费较高。鉴于上述特点，主要适用于单件或小批量的大、中型设备（构件）的吊装。22第一节起重机械的分类及使用特点5、桅杆式起重机•非标准起重机；•其结构简单，起重量大；•场地适应性强；•使用效率低，一般在使用前需专门设计和制造鉴于上述特点，主要适用于某些其它起重机无法完成的特重、特高、场地受限的特殊场合的吊装。23第二节起重机械的基本参数一、额定起重量Q表示，单位：KN（塔式起重机为：KN-M）指起重机容许吊装的最大载荷，它由起重机的整体稳定性、结构强度、各机构的承载能力等所决定。这是起重机选择的首要参数。24第二节起重机械的基本参数二、最大起升高度H表示，单位：M指工作场地地面或轨道面至起重机取物装置（一般为吊钩中心线）的上极限位置的距离如图1-13示。三、幅度（跨度）R表示，单位：M1、幅度：针对的是具有变幅机构的臂架式起重机，它指的是起重机的旋转中心垂线与取物装置垂线间的水平距离。如图1-13示。25图1-13起重机的起升高度与幅度26第二节起重机械的基本参数2、跨度：针对的是桥架式起重机，指的是大车两轨道的中心距。如图1-14示。它表征了桥架式起重机在宽度方向的工作范围。上述3个参数直接影响起重机吊装物体的技术可行性，此外，还有：工作速度、外形尺寸、自重、生产率、工作类型等，它们主要影响起重机吊装物体的经济性。可自己参阅教科书。27图1-14起重机的跨度28第三节起重机械的载荷处理起重机械承受的是非常强烈的直接动力载荷和冲击载荷，必须考虑其影响；在不同的吊装工艺中，常有数台起重机或数分支共同承担载荷，由于实际施工与计算模型存在误差，必须考虑这个误差的影响；在一些大型吊装中，要求的起升高度高，设备或构件的体积大，风载的影响比较大，在设计时必须加以考虑。29第三节起重机械的载荷处理一、动载荷计入强烈的直接动力载荷和冲击载荷的影响，以动载系数计入。一般吊装工程，取K动=1.1二、不均衡载荷系数：计入在数台起重机或数分支共同承担载荷时，由于实际施工与计算模型存在误差的影响，以不均衡载荷系数计入。一般吊装工程，取：K不=1.230第三节起重机械的载荷处理三、计算载荷：计算载荷的一般式为：Q计=K动×K不×Q31四、风载荷：1、按照载荷规范（GBJ9-87），风载荷的计算式为：ikFWP32式中：Wk—风载荷标准值，KN/m2；Fi—迎风面积，m2。按照载荷规范（GBJ9-87），风载荷标准值的计算公式为：0kZSzWW33式中：βz—Z高处的风振系数；μs—风载体型系数；μz—风压高度变化系数；W0—基本风压，KN／m2；342、各参数的确定（1）、风振系数βz的确定起重机的臂架和部分设备及构件应视为悬臂形高耸结构，对于自振周期T1大于0.25s的高耸结构，风振系数可按下式计算：351zzz36式中：ξ—脉动增大系数，取值见教材表1-2。ν—脉动影响系数，取值见教材表1-3。—振形系数，对于起重机的臂架一般取1.0z37（2）风载体型系数μs作用：计入风对不同体型的设备、构件的影响取值：见表1-1。38表1-1风载体型系数μs的取值序号设备、构件的结构形式μs备注1实腹式1.32空间桁架(型钢、单榀)1.3为档风系数3空间桁架(钢管、单榀)1.2同上4圆截面设备1.20.7插值法W0·d2≤0.002W0·d2≥0.0150.002＜q·d2＜0.0155片状设备或构件1.76箱型设备或构件1.7有一个平面正面对风39注:•表中W0的单位以KN/M2计，d的单位以m计。•如遇本表不包括的结构，请查“建筑结构载荷规范”（GBJ9-87）•档风系数为结构实际净面积与轮廓面积之比。一般在0.4～0.5之间.40（3）、风压高度变化系数μz：作用：反映风压的高度变化规律；风压高度分布图如图1-15示。取值：见表1-241q10m10m10m10m10m图1-15图1-15风压高度分布图42表1-2风压高度系数μz的取值离地面或海平面的高度地面粗糙度类别ABC101.3810.71201.631.250.94301.801.421.11401.921.561.24502.031.671.36602.121.771.46702.201.861.55802.271.951.64902.342.021.721002.402.091.791502.642.382.112002.832.612.3643注：•A类指近海海面,海岛,海岸,湖岸及沙漠地区•B类指田野、乡村丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中、小城市和大城市郊区。•C类指有密集建筑群的大城市市区。44（4）迎风面积Fi：按10米分段计算设备、构件的实际迎风面积。45例题1、如例题图1，一吊装装置，已知被吊装设备重为Q，需选择吊索钢丝绳和滑轮组，试分别计算吊索钢丝绳和滑轮组的计算载荷。46解：（1）、分析：•由图知，滑轮组为一套，承担全部载荷，不存在因施工精度问题而产生载荷分配不均的问题，所以，其计算载荷应是设备重量Q乘以动载系数。47例题图148由图知，吊索为两根共同承担载荷，在施工时就可能出现两根吊索的长度、夹角α不能完全与设计一致，产生载荷分配不均，在求其计算载荷时，除了应考虑动载系数外，还应考虑不均衡载荷系数。49（2）、计算载荷•滑轮组的计算载荷：jhdQKQ50•每根吊索的计算载荷12sinjddbPKKQ512、如例题图2，一塔式起重机，高为40m，其横截面尺寸为2m×2m，如果考虑其塔柱实际迎风面积与外轮廓面积之比为0.5，按工作状态下的最大风压值250N/m2，求塔柱承受的风载荷。(考虑为B类地面粗糙度)52例题图253解：1、各高度段风压标准值的确定（1）、计算公式：0kZSzWW54（2）各参数的确定：自振周期T1近似地计算为：则：1400.4100100HT2222010.250.40.04(/)WTKNsm55风振系数βz为：查“课程讲解”表1-2，脉动增大系数ξ为1.69，查“课程讲解”表1-3，脉动影响系数ν为：0.87，振形系数取1.0，1zzz56查表1-2风压高度变化系数在10m、20m、30m、40m处分别为：1、1.25、1.42、1.56则：在10m、20m、30m、40m高处的风振系数分别为：57101.690.871112.471zz201.690.871112.181.25zz301.690.871112.041.42zz401.690.871111.941.56zz58取挡风系数为0.5，根据已知条件，该塔架为单榀钢管桁架，则：风载体型系数μs为1.2=1.2×0.5=0.6。由此可以计算出各高度段的风压标准值：5921002.470.610.250.371kZSzKNWWm22002.180.61.250.250.409kZSzKNWWm23002.040.61.420.250.435kZSzKNWWm24001.940.61.560.250.454kZSzKNWWm602、各段迎风面积计算由于塔柱沿高度方向,截面无变化,所以各段面积相等,均为:F1=F2=F3=F4=0.5×2×10=10m2613、按公式计算风载荷答：该塔柱承受的风载荷P为16.7KN。10203040()(0.3710.4090.4350.454)1016.7kikkkkiPWFWWWWFKN