第七届黑龙江省结构设计大赛龙门吊结构设计说明书

2016年第七届黑龙江省大学生结构创新设计竞赛龙门式起重机制作与测试方案作品名称守望参赛学校黑龙江东方学院参赛队员朱新超、戴佳村、申健鹏、董志永专业名称土木工程专业指导教师陈宇、何立斌黑龙江省大学生结构创新设计竞赛组委会二○一六年2016年第七届黑龙江省大学生结构创新设计竞赛龙门式起重机制作与测试方案作品名称守望参赛学校黑龙江东方学院参赛队员朱新超、戴佳村、申健鹏、董志永专业名称土木工程专业指导教师陈宇、何立斌黑龙江省大学生结构创新设计竞赛组委会二○一六年目录1.工程概况......................................................................................................................................................12.计算依据及材料取值..................................................................................................................................12.1计算依据...........................................................................................................................................12.2材料取值...........................................................................................................................................13.计算荷载模型..............................................................................................................................................23.1计算荷载...........................................................................................................................................23.2荷载工况...........................................................................................................................................23.3.计算模型...........................................................................................................................................34.计算结果......................................................................................................................................................34.1应力计算结果...................................................................................................................................34.2位移、支座反力及稳定计算结果...................................................................................................54.3工况7整体抗倾覆计算...................................................................................................................75.结论和建议..................................................................................................................................................85.1结论...................................................................................................................................................85.2建议...................................................................................................................................................9龙门吊检算11.工程概况本次结构设计大赛参赛组采用迈达斯软件计算整体龙门吊结构门吊主梁采用双主梁桁架结构，支腿采用钢管焊接，采用轨道行走式，轨道间距27m，主梁跨度610mm，净高约370mm。门吊模型加载梁采用两根6x3合成竹胶结，门吊支腿采用桁架柱结构，其余构件均采用2x2截面合成竹。门吊的结构布置形式如图1所示。图1门吊结构图示2.计算依据及材料取值2.1计算依据（1）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（2）《起重机设计规范》（GB3811-2008）2.2材料取值竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104N/mm，抗拉强度60N/mm。23.计算荷载模型3.1计算荷载与图式节点有集中力100N3.2荷载工况门吊结构计算考虑以下一种荷载工况，其中门吊起重工况对起吊荷载不考虑冲击系数。33.3.计算模型建立如下图所示的门吊计算模型。计算程序为通用计算软件MIDAS，所有杆件均采用梁单元模拟。X方向为门吊纵向方向，Y方向为门吊横向宽度方向，Z方向为门吊高度方向。边界条件为在立柱底部约束X、Y、Z三个方向的位移,由于合成竹梁之间为502胶水连接，因此在计算中将胶水连接处的弯矩不释放，模拟刚接。图2门吊结构计算模型4.计算结果4.1应力计算结果工况1计算结果如图3所示。4（a）吊重荷载作用位置挠度结果（mm）5应力结果图3工况1计算结果合成竹梁弦杆的最大拉应力为50N/mm^2，最大压应力为58N/mm^2；合成竹梁竖杆的最大拉应力为18N/mm^2；最大压应力为36N/mm^2合成竹梁斜杆的最大拉应力为18N/mm^2，最大压应力为50N/mm^2；4.2位移、支座反力及稳定计算结果各个工况计算得到的最大支反力和最小支反力，横梁竖向挠度如图所示6各个方向F结果74.3工况7整体抗倾覆计算计算抗倾覆稳定系数为k=4.5考虑本次作品是四角柱，加载后重心轴下降，所以稳定力矩倾覆力矩8M结果5.结论和建议5.1结论计算考虑了1个工况：1．加载物品在中跨起吊，对吊重不考虑冲击系数及工作风荷载；在以上各个工况中，合成竹梁弦杆最大应力为58N/mm^2，竖杆最大应力为36N/mm^2，斜杆最大应力为50N/mm^2，均小于容许的60N/mm^2。在以上各个工况中，龙门吊最大支反力为84N，最小支座反力为25N，均不出现拉应力，说明在上述工况中龙门吊底部不会脱空。龙门吊在中跨起吊情况下的最大挠度为45mm，小于材料容许的数值。结构的最小整体稳定系数为4.5。立柱的稳定应力为50N/mm，小于容许的60N/mm，立柱稳定性满足要求。结构的抗倾覆稳定系数为4.5。经过计算机理论计算，结构重量为50g95.2建议材料尽量选取坚韧的竹子，避免材料初始缺陷过多。主梁水平面内设计X字形梁，主梁竖直搁置，次梁水平搁置，一方面加大与铁块的接触面积；另一方面，使受力更均匀。在主梁上，考虑材料有较高的抗拉性能，结合材料的力学性能，主梁设计为十字型梁，增强梁的抗弯性和承载能力。双立柱采用仿塔吊钢结构，避免因材料缺陷造成的扭转问题影响整体稳定性。