起重机钢结构风载的精确分析
起重机钢结构总体设计时常用地载荷系数
在进行起重机总体设计时，特别是钢结构设计时，考虑的载荷和工民建钢结构厂房设计考虑的载荷有很大不同，其特点就是起重机是动态使用的，在考虑载荷时，都要乘一个系数，现在我把整体设计时最常用的载荷系数简单得说一下，使对起重机钢结构设计不了解的人有一个初步的认识，同时，也请这方面的专家指出不足之处。
《规范》中可没有这么详细啊！一、自重冲击系数当货物突然起升离地、货物下降制动、起重机运行通过轨道接缝或运动机构起动、制动时，起重机的的自身重量将产生冲击和振动。
由于这种冲击和振动，起重机各部分质量会产生附加的加速度，虽然可用计算机计算这种加速度，但计算工作量较大，所以，实际计算时是将自重乘以一个冲击系数，以考虑这种附加动载的影响。
按照《起重机设计规范》（GB3811-83），的规定，自重冲击系数分两种情况，一是货物离地或货物下降制动对自重的冲击，将起重机自重乘以起升冲击系数φ1，二是吊着货物的起重机运行通过轨道接缝，将起重机自重和起升载荷均乘以相同的运行冲击系数φ4，他们都是经验值。
1、起升冲击系数φ1《规范》规定：0.9≤φ1≤1.1这个系数的应用分两种情况：当自重对要计算的元件起增大作用时，取φ1=1.0~1.1，否则取φ1=0.9~1.0。
2、运行冲击系数φ4《规范》规定，φ4用下式计算：φ4=1.10+0.058v√h (注：√h为h开更号）式中v-----起重机（或小车）的运行速度（m/s)h----轨道接缝处二轨道面的高度差（mm）理论表明，当速度较大时（v≤2m/s），冲击系数并不随速度增大，只要控制h≤2mm，系数不会大于1.1。
二、起升载荷动载系数φ2这是一个最重要的系数。
φ2一般取1≤φ2≤2当起升质量突然离地上升或下降制动时起升质量将产生附加的加速度，由这个附加加速度引起的惯性力，将对机构和结构产生附加的动应力，我国《规范》规定，将起升载荷乘以系数φ2予以增大，φ2即为起升载荷动载系数。
1、φ2的估算值φ2=1+cv√[1/δg（λ0+yo）]各符号的意义见《起重机设计规范》（GB3811-83）附录B为了检验上式的正确性，曾对通用桥式起重机、塔式起重机、门座起重机等做过测定，φ2值与实测值很接近。
风载对塔式起重机安全性能影响的有限元分析
通过对无风和不同风级工作环境下 的塔 式起重机进行 了有限元分析 ，结果表 明风载荷对塔式起重机械的安全性 能
具有重要的影响 。当风速 达到五级后 ，塔机处于危险状态 ，必须做好 预防工作 ，而 当风速为六级及六级 以上时， 塔机处于极不不安全 的工 作状 态，必须停止作业 。 关键词 ：塔式起 重机 ；风 载荷 ；安全性 能；有 限元
中图分类号 ：Ｔ １ ． Ｈ２ ３３
文献标 识码 ：Ａ
Ｄ ：０ ９ ９ ．ｓ． ７ — ０ ５２ １ ． ．１ ＯＩ ． ６／ｉ ｎ１ ４ ８ ８ ． ２０ ０ ７ １ ３ ｊｓ ６ ０ ４
ＦＩ Ｉ Ｎ ＴＥ ＥＬＥＭ ＥＮ Ｔ ＡＮＡＬＹＳ Ｓ ＯＦ Ｉ ｉ Ｗ ＮＤ ＥＦＦＥＣＴ ＯＮ Ａ ＦＥＴＹ Ｓ ＰＥＲＦｏ ＲＭ ＡＮ ＣＥ ｏＦ ＴＯＷ ＥＲ ＣＲＡＮＥ
文章编号：１ ７．０ ５２ １）４ ０７ —４ ４８ ８ （０２０ — ０ ４ ０ ６
风 载对塔式起 重机 安全性 能影 响的有 限元分析
何君儒 ， 江五贵 ，刘志云 ２ ，闵旭光
（．南 昌航 空大 学航 空制造 工程 学 院，江 西 究院 ，江 西 ，南 昌 ３ ０４ １ ３０ ３２ 江 ３ ０６
ａｃ ｔｃｕｅ Ｉ ｉ ｅ ｙｎ ｃ ｓａ ａ ｅａ ｃ ｕ ｔ ｈ ｎ ｆｅ ｔ ｎｏａ ａｙ ｉ ｏ ｅｓ ｆｔ ｅｆｒ ｎ ｅｆ ｒｔｗｅ ｒ ｈ ｅ ｔｒ ． ｔ ｓｖ ｒ ｅ ｅ ｓ ｒ ｔ ｔｋ ｃ ｏ ｎ ｅｗｉｄ ｅ ｃ ｔ ｎ ｌｓｓ ｆ ｈ ａｅ ｐ ｒｏｍａ ｃ ｏ ｏ ｒ ｉ ｙ ｏ ｔ ｉ ｔ ｙ
ｐ ｅ ｉ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓ ｆ ｔ ｅ ｏ ｍ ｎ ｅ ｆ ｒｔ ｅ ｔ ｗｅ ｒ ｎ ． ｈ ｏ ｒ ｃ ａ ｅ ， ｉｈ ａ ｅ ｓ ｌ ｗｏ ｋ ｎ ， ｒ ｎ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉ ｆｔ ａ ｅ ｙ ｐ ｒ ｒ ｏ ｈ ｆ ａ ｃ ｏ ｏ ｒｃ ａ ｅ Ｔ ｅ ｔ ｗｅ ｒ ｎ ｓ ｗｈ ｃ ｒ ｔ ｌ ｒ ｉ ｇ ａ ｅ ｕ ｄ ｒａ ｈ ｉ ｄ ｎ ｅ ｏ ｔ ｔ ｎ ｅ ｄ ｇ ｒ ｉ ｇ ａ ａｎ ｔａ ｃ ｄ ｎ ｓｗｈ ｎ ｔ ｅ ｗｉ ｄ ｒ ａ ｈ ｓ８ ｍｉ ｓｐ ｒｓ ｃ ｎ ． ｒＦ ｅ ｕ ｔ ａ ｇ ｒ ｕ ｓ ｅａ ｄ ｎ ｅ ｕ ｄｎ ｇ ｉｓ ｃ ｉｅ ｔ ｓ ａ ａ ｅ ｎ ｅ ｃ ｅ ｌ ｅ ｅ ｏ ｄ Ｏｕ Ｅ ｒ ｓ ｓ ｈ ｅ ｌ ａ ｓ ｕ ｇ ｓｓｔ ａ ｅ ｓ ｆ ｒｔ ｅ ｔ ｗｅ ｒ ｎ ｓｗｈ ｃ ｒ ｔ ｌ ｒ ｉ ｇ ｗｈ ｎ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ １ｍ ｌ ｓ ｌｏ ｓ ｇ ｅ ｔ ｔ ｔ ｓｖ ｒ ｕ ａ ｅ ｆ ｏ ｒｃ ａ ｅ ｉ ｈ ａ ｅ ｓｉ ｋ ｎ ｅ ｗｉ ｄ ｉ ｇ ｅ ｔｒ １ ｅ ｈ ｉｉ ｙ ｎ ｏ ｈ ｌ ｗｏ ｅ ｈ ｓ ｉ ｐ ｒ ｅ ｏ ｄ ａ ｄ ｔ ｅｔ ｗｅ ｒ ｎ ｐ ｒ ｔ ｎ ｍｕ ｔ ｅ ｓｏ ｐ ｄ ｅ ｃ ｎ ， ｎ ｓ ｈ ｏ ｒｃ ａ ｅｏ ｅ ａｉ ｓ ｂ ｐ ｏ ｔ ｅ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｔ ｗｅ ｒ ｎ ； ｎ ａ ； ａ ｅｙ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ； ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｒｃ ａ ｅ ｗ ｄｌ ｄ ｓ ｆ ｔ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｉ ｅ ｅ ｎ ｉ ｏ ｉ ｅ
几种结构形式龙门吊风荷载分析
计算风压按设计规 范风载荷的计算原则 ：对于露天工作的起重机应 考虑风载荷的作用 。假定 风载荷是沿起重机最不利的水平方 向作用的静 力载荷，计算按不 同类型起重机及其工作地 区选取。 计算风压与阵风风速有关 ， ＝ ． ５针 算 。 按Ｐ ０ ２ ｖ ６ 式 中：Ｐ—－博 风压，单位 （ ， ； ＿ ｛ Ｎｍ ） ｖ— ． 风速，单位 （ ｑ ）。 ｒｓ ｒ 现分别以水 电部设计 的２ ｔ２ 直边 型钢桁架龙门吊，河南郑州 中原 ０ ４ｍ ／ 起 重机厂生产的４ ｔ ２ 箱 型截面桥架龙 门吊 ，上海电力机械厂生产的 ０４ｍ ／ ４ ｔ ２ ］ 型钢桁架龙 门吊，山东丰汇设备技术有限公司生产４ ｔ２ 圆 ０ ４ｍ ￣ ／ ０４ ｍ ／ 形 管桁架龙门吊为例进行计算。计算时按风载荷计算原则，沿起重机最 不利方向即正面迎风考虑。 四种桥架截面宽 ×高尺寸如下： ２ｔ ｏ￣架龙 门吊—２ ｍ× ． 桥架底面距离地 面ｌ 高 ； ｒ ． ２ ｍ， ５ ５ ｌ ｍ ４ 荫 型截面龙门吊—２ ｍ× ． 桥架底面距离地面１ｍ ｏ ． ２ ｍ， １ １ ８ 高；
巍
应 用 科 学
１ ３ ５
几种 结构形 式龙 门吊风荷载 分析
刘 勇
（ 广东力特工程机械有 限公 司 ，广东广州 ５ ０ ３ ） １７ ５
接 要 针对近年来 在沿海地 区的多个在建火 力发 电厂发 生的数起施 工龙 门吊被 台风损毁 的现象 ，分析得 出龙门 吊防台风缺少科学 的指
引 ，在面临 台风袭 击时 防范措 施不足 ，给施工企业造 成不必要 的损失 。通过 对电力建设 中各钟 常用龙 门 吊的风 载荷进行分析 对 比，并归
纳汇总 ．以对 在各种风力状 态下应采取 的防风措施提供 理论依据 。 关键 词 龙 门吊 ；风荷载 ；对 比
7000t浮式起重机臂架钢结构分析
基金项目上海市经委重点企业产学研联合攻关资助项目[沪经规(6)号]作者简介郑惠强(53),男,教授,博士生导师2qz @637000t 浮式起重机臂架钢结构分析郑惠强,申静静,张 氢(同济大学机械工程学院,上海 201804)摘要:研究了采用高强度钢材料的浮式起重机臂架结构的设计计算方法.介绍了在设计计算中如何考虑风浪、约束条件、起吊载荷、船运等多种因素对结构分析工况的影响,并使用有限元方法,针对主、副钩联动作业的巨型浮式起重机进行了完整的设计分析.关键词:ANSYS ;浮式起重机;有限元;结构分析;风浪中图分类号:TH 218 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2008)02-0184-04Ste el structure analysis on boom of 7000t floating craneZH EN G Hui 2qi an g ,S H EN J i n g 2ji n g ,ZHAN G Q in g(School of Mechanical Engineering ,T o ngji Uni vers it y ,Shanghai 201804,Chi na)Abstract :The design and calculation met hods are proposed for high 2st rengt h st eel boom of t he 7000t float ing crane.Accordi ngly ,such working criteria as storm ,loading ,constrai nt and shipping are c onsidered for their in 2fluences on worki ng conditions.By employing fi nit e element analysis ,a comprehensive design analysis i s con 2ducted based on t he interaction bet ween t he primary and auxiliary hooks of the large 2scale floati ng crane.Key words :ANSYS TM ;float ing crane ;fi nit e element analysis ;structure analysis ;storm 为满足经济迅猛发展带来的对市场和能源的巨大需求,越来越多国家开始将眼光投向占地球面积近3/4的海洋世界.因此深海资源开发、海上工程兴建正逐渐成为热潮,加速了对包括大型浮吊在内的海上重型机械设备的需求量.大型浮式起重机(简称浮吊)作为工程船的一种,在海洋石油开发、大型海上工程、沿海风电设备安装和海难救助等作业中得到广泛运用,但因其设计制造难度高,投资及技术要求高,进入门槛较高,全球有能力研发和生产的厂商不多.此外由于海上工作环境的恶劣,工作条件的不确定性等因素,对于浮式起重机结构的安全可靠性的要求更是不可忽视.研究探讨对7000t 大型浮吊整体结构进行分析的方法十分必要.本文的目的是考察分析该大型浮吊整体结构的应力分布情况,确保结构的安全可靠性,为制造生产提供有价值的参考,同时为后期实机的现场测试提供理论依据.由于该机起重量目前为世界第一,采用了许多先进技术,如主要起重机结构使用高强度钢,在前期的研发设计过程中可供借鉴参考的资料有限,故后期的结构验算更有其必要性以保证整机安全.与岸边起重机械相比,在海洋上作业的浮吊结构在结构、材料、起吊载荷等方面均有一些特殊性,本文的设计计算方法可供有关人员参考.1 浮式起重机的主要性能参数该起重船为自航式,驶于无限航区,起重机全回转,可带载变幅,可以适应海上有风浪,在纵、横摇状态下工作.配备有主钩、副钩,主副钩在非满负荷时可同时工作,起升和变幅两机构亦可同时工作,其金属结第6卷第2期2008年6月中 国 工 程 机 械 学 报CHIN ESE JOU RNAL OF CONST RUCT ION MACH INER Y Vol.6No.2 J un.2008:20071:19-.E m ai l :h 构采用的是美国标准ASTM -709的高强钢.该浮吊可用于海上油气田开发的吊装作业,也可用于港口建设重大件吊装和沉船打捞等.该起重机在变幅情况下,要求机构变幅时间为45mi n ,使用的电机数量为2台,每台电机功率为1000kW.其主要性能参数见表1.表1 浮吊性能参数T a b.1 Flo a ting cr ane ’s ca pa bility para meter s工况起重量/t 系固旋转离旋转中心距离/m 最大最小起升高度/m 水上水下速度/(m min -1)带载空载功率/k W主钩700030001003511050～1.250～101000×41)副钩16001600115401251500～3.500～141000×21)旋转300030000.202)0.122)400×121) 1)为电机数量;2)单位为r m i n -1.2 模型建立本机采用板梁单元结合利用ANS Y S 软件进行建模.对于桁框架、人字架、底盘及臂架中部,采用的是箱形截面梁单元Beam189建模;而对于臂架头部与臂架尾部采用的是板壳单元Shell93建模.参考设计图图1 浮式起重机几何模型Fi g.1 FEM model o f the float ing crane纸中各部件的质量统计表对各部件的材料密度做了适当的调整以反映整体的质量大小和重心位置;钢丝绳仅承受拉力作用,故选择杆Li nk8单元;对于一些在模型中不需要建立但对整体质量分布有一定影响的部件,如配重箱等选用的是集中质量Mass21单元.模型主要尺寸均按照设计图纸以反映该浮吊结构的设计要求.最终完成的浮式起重机几何模型[1]如图1所示.3 分析方案与一般起重机相比较,浮式起重机的工作环境有很大的区别,在分析过程中如何处理诸如海浪、船舶等因素对结构的影响是该浮吊分析方法的关键,也是本文的重点,在此提出以下处理方案:(1)浮吊是固定于船体之上,但船体时刻都受海浪作用的影响,且在锚固和航运状态下这种影响程度的大小又有所区别.因此浮吊首先有工作状态和非工作状态之分:工作状态下,船体锚固,仅考虑海浪对浮吊在重力方向上的影响即可,故工作状态下结构的重力加速度为a y =1.1g ≈10.8m s -2;非工作状态下,臂架水平放置于搁架上,船舶处于航运状态,此时波浪对结构的影响是非常大的,且需考虑波浪的方向性,在此参考借鉴了船舶设计中航运工况的分析,在模型的环境参数中设置,a x =0.5g =4.9m s -2,a y =2g =19.6m s -2,a z =0.5g =4.9m s -2.(2)浮吊在工作状态下,除了考虑海浪影响,还需考虑船体对结构的影响.浮吊在起吊重物时,受重物影响会导致船体发生倾斜,该倾斜角度会使浮吊承受部分水平方向力(即x ,z 方向).不过仅在主钩单独工作时考虑这一因素,因其起吊载荷较大,产生的水平力也较大.根据设计说明,主钩系固与固定情况下,船舶横倾5°,纵倾°;主钩回转情况下,船舶横倾35°,纵倾°如在起吊重物时,臂架还承受x 向力F x =×°,z 向水平力F z =×5°(3)底盘约束的处理该浮吊是36°全回转的,需要考虑回转状态下的约束情况如果单纯考虑回转581 第2期郑惠强,等:7000t 浮式起重机臂架钢结构分析 1. 2.0. 2.0.7000t 7000t tan 2.07000t tan 1...0.中心点处的位移约束,势必会因约束不足导致桁框架部分杆件应力过高.而实际上,浮吊是放置于4排回转轮子轨道上,约束方式更倾向于面接触;且在回转过程中受起吊载荷的作用,底盘与轮子并不是平行的,而是有1个很小的角度.故而模型中在回转轨道上根据倾斜角度采用了部分x 方向移动约束,部分z 方向移动约束以及全部的y 方向移动约束.4 计算4.1 施加约束根据图纸设计,在桁框架与人字架、臂架之间采用的是销轴连接,故这些部位均释放了1个销轴转动方向上的自由度,而在其余5个自由度上施加耦合;浮式起重机回转中心点处约束了3个方向上的移动位移;底盘依照上述方案分析在回转轨道上采用部分x 方向移动约束,部分z 方向移动约束以及全部的y 方向约束;臂架在非工作状态下是搁置在臂架搁架上,在搁置位置处约束了z 方向的移动.4.2 施加载荷模型中载荷主要包括自重载荷、风载与起吊载荷.通过定义模型的重力场实现自重载荷加载.考虑到结构的动载荷和风浪影响(在分析方案中已做说明),令工作状态下:g ′=1.1g =10.8m s -2;非工作状态下:g ′=2g =19.6m s -2.风载计算与岸边起重机相同,参考《起重机设计规范》[2]与《起重机设计手册》[3]要求计算风载荷,最后平均到节点上作为节点力施加在模型中.最后定义起吊载荷,根据该浮式起重机的设计要求将不同工作幅度下的起重载荷施加在起吊点上.考虑到起吊冲击及波浪的影响,在施加载荷时,加载载荷=1.15(动载系数)×起吊载荷.载荷在模型中是加载至安装吊钩的吊耳,根据起吊方向,按耳板中吊孔的半圆的结点数平均加载起吊载荷.4.3 工况分析与岸边起重机相比较,浮吊在工况分析时多了许多考虑因素,如海浪方向、约束条件、船倾角度等.而且该浮吊是主、副钩联机工作的,360°全回转,起吊幅度与载荷的关系影响也是该机的特色.下面列出了在工况分析中需要考虑的主要因素:表2 约束-载荷T a b.2 B oun d a ry conditio n 2lo a d r elat io n 约束条件最大起升载重/t主钩副钩主副联动系固7000固定60001600 3500+1600旋转300016001500+800(1)约束条件与主、副钩工况.根据该浮吊的设计要求,其主要工作在以下几种情况下:主钩系固、主钩固定、主钩回转、副钩固定、副钩回转、主副联动并固定带载、主副联动并回转带载共7种情况.其中每种情况下的最大起吊载荷是有所不同的,具体参见表2.(2)起吊幅度与载荷.根据设计图纸中不同约束条件下的载荷-幅度关系图,选取3～4点进行分析,以主钩起吊点至回转中心的距离作为标尺,分别建立了起吊幅度为31,35,40,43,45,70,95,100m 的模型.(3)船倾角度主要考虑主钩单独工作下的情况.根据设计要求,主钩系固与固定情况下,船舶横倾1.5°,纵倾2.0°;主钩回转情况下,船舶横倾3.5°,纵倾2.0°.(4)风载荷.该船驶于无限航区,因此风向是不确定的,模型主要针对+x ,-z 两种极端情况下进行分析.(5)海浪.主要针对船舶航运工况下,根据船体承受波浪方向的不同,加速度分为a y +a z ,a y +(+a x ),a y +(-a x )3种航运工况(该浮式起重机是对称结构,+z 与-z 方向是等效的).4.4 工况计算加载完毕之后即可计算,绘制结构的应力云图,如图681 中 国 工 程 机 械 学 报第6卷 2.图2 结构应力云图Fig.2 Str ucture ’s stress contour图3 应力敏感区(画圈处)Fig.3 Cr itica l str ess ar ea s 应力最大值均集中在图3所示(画圈处)的几个部位,应属于应力敏感区,该区域在制造生产时应注意焊接质量、焊缝探伤等要求.5 结论通过详细分析计算,可以得到以下结果:(1)该浮吊臂架结构整体应力分布较为合理,各部件的最大应力值均小于材料的许用应力值.(2)臂架中部结构中,有局部区域的应力值比周边区域明显增高,属于应力敏感区,在制造生产时应注意该区域的焊接质量、焊缝探伤等要求.(3)航运状态下要确保臂架固定到位,尤其是与臂架搁架接触处的板厚可适当加厚.(4)本文的设计计算方法具有一定的通用性,可以供今后同类浮吊设计参考.参考文献:[1] 段进,倪栋,王国业.ANSYS10.0结构分析从入门到精通[M ].北京:兵器工业出版社,2006. DUAN J in ,N I Dong ,WAN G Guoye.ANSYS10.0s t ruct ure analysis f rom rudi ment to conversance[M ].Beijing :Engi nery Indus t ry Press ,2006.[2] 机械工业部.G B3811—83起重机设计规范[S].北京:中国标准出版社,1984. Machi nery Indust ry Depart ment.G B3811—83Crane ’s des i gn standard[S].Beiji ng :Chi na S t andard Press ,2006.[3] 张质文,虞和谦,王金诺,等.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社,1998. ZHANG Zhiwen ,YU Heqian ,WAN GJ innuo ,et al.Crane ’s des ign handbook [M ].Beiji ng :China Rail way Press ,1998.781 第2期郑惠强,等:7000t 浮式起重机臂架钢结构分析。
起重机钢结构设计中的载荷计算
起重机钢结构设计中的载荷计算起重机的钢结构设计是起重机设计中非常重要的一部分，它涉及到了起重机的安全性和承载能力。
在进行起重机钢结构设计时，需要进行载荷计算来确定结构所需的强度和稳定性。
在起重机钢结构设计中，主要考虑的载荷有静载荷和动载荷两种类型。
静载荷是指起重机在静止状态下的自重和外加荷载，动载荷则是指运行中产生的各种力和力矩。
首先，我们来看一下起重机的静载荷。
起重机的自重是指由机身、吊船、起重机构等组成部分的质量总和。
外加荷载包括横向风载荷、雨水、积雪、设备和货物的重量等。
载荷计算中需要考虑这些因素，并根据国家和地区相关标准进行合理的估算和分析。
其次，动载荷是起重机运行过程中的力和力矩。
这包括吊船的运行时产生的水平和竖直运行力，起重机构的力矩等。
动载荷的计算需要参考起重机的工作状态和使用条件，考虑到工作速度、起升高度、吊重等因素，以保证起重机在运行过程中的稳定性和安全性。
在进行起重机钢结构设计时，还需要考虑起重机使用环境的影响。
例如，在海上使用的起重机还需要考虑到海水腐蚀和风速增大等特殊因素。
同时，起重机的使用寿命也是一个重要考虑因素，在设计中需要综合考虑结构的疲劳寿命和使用寿命。
载荷计算的目的是确定起重机钢结构所需的强度和刚度。
一般情况下，设计中需要满足一定的安全系数，以确保起重机在使用条件下的安全性。
在实际设计中，需要结合起重机的使用要求和标准，进行合理的设计和分析，并通过强度、刚度和稳定性的检验，确保起重机的安全和可靠性。
总结起来，起重机钢结构设计中的载荷计算是一个复杂的过程，需要考虑起重机的静载荷和动载荷，并综合考虑使用环境和使用寿命等因素。
通过合理的设计和分析，可以确保起重机的强度和稳定性，提高起重机的安全性和可靠性。
钢结构工程吊装安全管理方法分析（三篇）
钢结构工程吊装安全管理方法分析随着社会不断发展，钢结构工程在建筑工程中被的应用的越来越广泛，与此同时，钢结构工程的质量与安全也得到人们的重视。
要保证钢结构工程吊装工程的安全进行，就要制定好相应有效的安全管理技术措施。
本文中作者对钢结构吊装安全管理的方法进行了分析。
近年来钢结构建筑以其工期短、跨度大、劳动强度低等众多优势在我国建筑业中大放异彩，其发展之路呈现一片大好之势。
在钢结构工程的施工中，安全问题要放在首位。
建立一个完善的安全保障体系，整个施工队伍形成一股由上到下一致抓安全生产的风气是工程建设中的重中之重。
健全安全管理体系要建立健全安全保障体系，通过实行安全生产责任制来保证分工明确和责任清晰，可以设置专门的安全生产管理部门，派遣人员进行专职的安全检查。
安全管理部门要定时举行会议，对阶段性工作进行总结和分析，同时要对上级部门下达的相关安全政策和工作精神进行学习和切实的贯彻实施。
完善安全施工环节在完善了施工的安全管理体系之后，最为重要的就是施工现场的各要素和施工细节。
首先要做好现场防护措施，在施工现场都要根据实际在醒目的位置设置警示牌，施工隔层平台的上下楼梯要及时的安装，从而保证人员安全。
安装现场要有漏电保护措施，要由专业电工接线并对拉铆枪等手持电动工具安装漏电保护器。
要对安全绳、井条形爬梯、定滑轮等的连接处定期检查，及时处理松动的地方。
要尽可能减少员工高处作业的时间，多采取整体吊装技术，使钢构件尽量在地面组装完成。
对起重机械的各种部件的完好情况定期检查，及时发现机械是否有变形、裂纹等情况，起重机械不能故障作业，不能超负荷作业。
吊装前要进行静荷载及动荷载试验，并对起重机械进行试吊。
试吊的过程一定不可以省略，并且在试吊合格后才能进行吊装作业。
其次，要按技术要求进行每一步的施工。
施工中的每一个细节和环节必须做到精益求精，必须按照规定的数字和步骤进行作业。
比如进行单节柱安装时必须要在柱的侧面绑扎爬梯，要注意爬梯的单节梯长6000、宽400、横档间距为300。
起重机钢结构设计中的载荷.
起重机钢结构设计中的载荷系数 （GB3811-83）
1、起升冲击系数φ1 《规范》规定：0.9≤φ1≤1.1 这个系数的应用分两种情况：当自重对要计算的元件起增大作用 时，取φ1=1.0~1.1，否则取φ1=0.9~1.0。
2、运行冲击系数φ4
《规范》规定，φ4用下式计算： φ4=1.10+0.058v√h (注：√h为h开更号） 式中v-----起重机（或小车）的运行速度（m/s) h-----轨道接缝处二轨道面的高度差（mm） 理论表明，当速度较大时（v≤2m/s），冲击系数并不随速度增大， 只要控制h≤2mm，系数不会大于1.1。
φ6=（1+φ2）/2
2、静态试验是加额定载荷的125%，且处于起重机最不利位置， 载荷应平稳无冲击加载。载荷离地100~200mm，悬空时间不得少 于10min。《规范》规定，有特殊要求的起重机，其试验载荷由用户 和制造厂签定合同予以规定。 起重机试验详见《起重机试验规范和程序》（GB5905-86）
特殊载荷
5、碰撞载荷 考虑φ7
6、工艺载荷：是起重机为完成某种特定工艺时产 生的载荷，如冶金平炉车间的加料起重机。 7、试验载荷： 考虑φ6 8、船体摇摆载荷：指装在船上的起重机
9、冰雪载荷：起重机一般不考虑
其它载荷
1 由安装、拆卸和运输引起的载荷 应该考虑作用在安装、拆卸过程中的各个阶段的载 荷，此时要包括由8.3m/s的风速或更大风速引起 的载荷。 在某些情况下，在运输过程中对起重机结构中产生 的载荷亦需考虑。这些载荷与起重机及其结构的运 输方式、运输过程中装卸的吊点和吊运方式、在运 输工具上的放置状态和支承点位置、运输工具的类 型及道路与路面状况、运输中发生的振动冲击等状 况有关。 2 工艺性载荷 起重机在工作过程中因为完成生产工艺需要进行的 动作而产生的载荷称为工艺性载荷，由起重机使用 者或订货者提出。将它作为偶然载荷或特殊载荷进 行考虑。
钢结构吊装施工方案的经济性分析与优化
钢结构吊装施工方案的经济性分析与优化钢结构是现代建筑中常见的一种结构形式，其在建筑、桥梁等领域得到广泛应用。
在进行钢结构施工时，吊装是一个至关重要的环节。
本文将从经济的角度出发，对钢结构吊装施工方案进行分析与优化。
一、施工方案选择钢结构吊装的施工方案通常包括多个方面的考虑，如吊装设备选择、吊装路径规划、吊装工艺等。
在选择施工方案时，需要综合考虑各个环节的经济性，并根据具体情况进行优化。
1. 吊装设备选择钢结构吊装所需的设备包括吊车、起重机等，不同的设备在吊装成本、运输费用等方面存在差异。
因此，在选择吊装设备时，需要考虑设备的租赁费用、使用效率等因素，以确保施工成本的有效控制。
2. 吊装路径规划吊装路径的选择直接影响到施工效率和成本。
合理的吊装路径可以减少设备调整次数、提高作业效率，从而降低施工成本。
因此，在规划吊装路径时，需要考虑地形、建筑结构等因素，选择最经济合理的路径。
3. 吊装工艺吊装工艺的选择对施工成本和安全性具有重要影响。
合理的吊装工艺可以降低施工难度，提高施工效率，从而减少施工成本。
因此，在确定吊装工艺时，需要考虑施工条件、环境因素等，并根据实际情况进行优化选择。
二、经济性分析钢结构吊装的经济性分析主要包括成本预算、效益评估等环节。
通过综合考虑各个方面的成本和效益，可以对施工方案的经济性进行评估，为施工实施提供参考依据。
1. 成本预算成本预算是钢结构吊装施工的重要环节。
在进行成本预算时，需要考虑设备租赁费用、人工费用、材料费用等各个方面的成本，并根据实际情况进行合理估算。
通过成本预算，可以有效控制施工成本，确保施工经济性。
2. 效益评估效益评估是对钢结构吊装施工方案的效益进行评估和分析。
在进行效益评估时，需要考虑施工时间、效率、质量等因素，综合评估各方面的效益。
通过效益评估，可以发现施工方案存在的问题，并进行优化改进，提高施工经济性。
三、优化方案钢结构吊装施工方案的优化主要包括设备优化、工艺优化等方面。
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・30・水利电力机械2000年4月・技术论坛・
起重机钢结构风载的精确分析
Precise analysis of windload on the crane’s steel structure
印国强
(江苏省送变电公司电力工程机械厂,江苏南京 210028)
摘 要:首先阐明起重机钢结构风载计算的重要性;继而分析了《起重机设计规范》风载计算规定的
不足;又在《规范》规定的原则基础上,提出相对准确的求结构迎风面积的方法,从而使结构风载的
精确分析计算成为可能。
关键词:钢结构;风载;充实率;折减系数;迎风长度;迎风宽度;迎风面积;等效结点
中图分类号:T U31211:TH210122 文献标识码:B 文章编号:1006-6446(2000)02-0031-03
露天起重机钢结构风载的分析计算,在起重机设计计算中占居重要的位置,这是因为:①它是结构受力计算的重要载荷之一;②它是校核大车运行机构电机功率的主要依据;③它是起重机工作状态和非工作状态稳定性验算的主要依据。
由于桁架式钢结构风载的分析计算比较复杂,因此,本文所指均针对桁架式钢结构。
桁架式钢结构属于杆系结构,杆件多,布置复杂,精确的风载计算需逐杆计算,计算量大,严格意义上的风载计算还涉及到流体力学的问题,事实上是做不到的。
《起重机设计规范》(G B3811-83,以下简称《规范》)提出的计算方法本质是属于估算的范畴。
而本文提出的方法是在《规范》规定的原则基础上,力求尽可能准确地求出结构的迎风面积,从而使结构风载的精确分析计算变得容易和可能。
1 《规范》中风载计算方法概述
先算出结构迎风面的轮廓面积,再根据结构的充实率φ确定结构的实际迎风面积;对于结构相同又互相平行的多片桁架,则根据充实率φ和桁架间距与高度之比a/h确定挡风折减系统r1,然后算出位于第一片桁架后的各片桁架结构的实际迎风面积。
这里,首先存在如何确定结构充实率φ的问题,根据《规范》推荐φ=012～016,究竟取多大为宜,只能根据经验。
其次,按照《规范》的方法,结构受到的风载等效到结点只能平均分摊,这与实际情况存在较大的误差。
因为结构各部分杆的迎风面积有大有小,布置有疏有密。
而本文提出的方法对这两个问题有比较满意的解决。
2 结构迎风面积的计算
结构的迎风面积计算是采用逐杆计算累加的方法,各杆迎风面积是在作者自行编制的空间刚架计算程序中数据准备部分实现的。
在图1所示的坐标系中,结构的最大迎风面面向Z向,大车运行方向也顺着Z向,大多数起重机结构计算均能作出此计算模型。
(1)杆件的迎风长度l迎
显然,杆件的迎风长度就是杆在XOY平面
收稿日期:1999-12-14
第2期印国强:起重机钢结构风载的精确分析・31
・
图1 结构迎风面积计算模型
的投影长度,即:
l迎=Δx2+Δy2。
(1)如果Δx、Δy均等于(或接近于)0,即杆件平行于Z轴,可以认为杆不受风载作用,因此,不参加风载计算,这在程序上的实现是容易做到的。
(2)杆件的迎风宽度W迎
杆件的迎风宽度W迎实际上是求杆在XOY 平面内的投影宽度。
除圆形截面的杆的迎风宽度即为管子的外径,因此相对简单外,其他形状截面的杆的迎风宽度的准确求出则复杂得多,好在钢结构中的大多数杆的主惯性面或次惯性面总能与图1坐标系中至少一个投影面平行,杆的某一面的宽度即为杆的迎风宽度W迎。
对于少数不平行的情况,在确定杆的迎风宽度时可乘以适当的系数。
为了简化,在作者所编的程序中没有关于杆迎风宽度计算的内容,而采用直接输入迎风宽度的办法,但也不是逐杆输入。
作者在程序设计时,将杆的输入数据按杆分类,同一截面几何特性相同(包括迎风宽度)的一类杆只需输一次,这样,杆输入数据的工作量就大大减少了。
(3)充实率φ与折减系数η的确定
首先是充实率φ的确定。
先预估一个φ
值,待程序运行算出第一片桁架实际迎风面积A后,用A除以其轮廓面积A l,即可求得比较准确的充实率φ,再将原充实率φ改写。
其次是折减系数η的确定,仅有一片桁架组成的起重机钢结构是很少的,通常是多片桁架结构。
《规范》中折减系数(表8)在程序中是以公共数据块Z JXS存在的。
程序运行时自动地根据杆件输入数据中的间隔比值a/h及改写的φ值在数据块Z JXS中确定挡风折减系数η,并在此基础上算出第n片桁架中的杆经折减过的迎风面积:
A n=ηn-1φΑl 。
(2)
对照《规范》,某些杆的挡风折减系数η还是相当难取的,如图2所示的常见的桥架截面②、③、④杆,尤其是②、③杆,由于不平行于①杆,只能假想②、③杆在双点划线所示的位置平行于①杆,经这样处理的②、
③杆的风载值及向结点的等效存在偏差,但对整个结构的作用却是大致符合实际的。
图2 常见桥架截面示意
至此,将各杆的迎风长度l迎乘迎风宽度W迎并累加,即求得结构的迎风面积。
3 结构的风载计算及向结点的等效
通常每一根参加计算的杆只有一个迎风宽度,对于变宽度杆,可以离散成几根杆,这在刚架计算模型中是很方便做到的。
杆上风载值除以2再叠加到杆两端所在的结点上,即可求得杆风载的等效结点载荷,这里也遵循通常的做法,等效结点弯矩不计。
而杆风载则可按下式
・32・水利电力机械2000年4月
计算:
P w=K h cql迎W迎。
(3)式中 c———风力系数;
q———计算风压,取法见《规范》;
K h———风压高度变化系数。
4 风压高度变化系数K h的确定
K h可直接根据各结点的高度(即Y坐标值),运用《规范》中
K h=(h/10)013,(4)进行计算,式中当h≤10m时,K h=110,仅针对陆上情况。
由于《规范》在使用式(4)时,采用每20m划一个等压风载,再取每个区中点的高度来计算。
显然,这比程序直接用式(4)计算存在一定的误差。
5 风载引起的倾覆力矩的确定
通过式(3)求得的杆风载并等效为结点载荷后累加而形成的各结点载荷乘以所在结点的高度(Y坐标值)再累加,最后乘上根据《规范》表11确定的风力载荷系数,即可求得风载引起的倾覆力矩。
所有这些计算均是在程序中自动运行的。
当q=q
Ⅱ
时,求得工作状态时的风载引起的倾覆力矩,而且所求得的结构风载等效结点载荷,也是结构受力计算时确定Z向载荷的主要部分;
当q=q
Ⅲ
时,求得非工作状态时的风载引起的倾覆力矩;
当q=q
Ⅰ
时,求得的结构风载等效结点载荷,可用于大车运行机构电机功率的计算及零部件的发热验算。
作者简介:印国强(1955-),男,江苏泰兴人,江苏省送变电公司电力工程机械厂高级工程师,学士学位。
《水利电力机械》简介
《水利电力机械》是经国家科委批准国内外公开发行的技术性期刊,于1979年创刊,曾用名《水利电力修造技术》、
《电力修造技术》、
《电力机械》,1986年改现名。
在国家电力公司主管下,由国家电力公司华电电站装备(集团)总公司、郑州机械设计研究所主办。
本刊主要面向水利电力系统的企业、科研、设计、施工单位和大专院校,兼顾外系统机械行业。
本刊坚持政策性、学术性、信息性和实用性,为各单位总结经验、交流技术、传递信息、发展生产和促进科学技术进步服务。
本刊重点报道电站装备、水利机械和施工机械有关的科研、设计、制造、使用和维修等方面的技术和信息。
开辟有“设计计算”、“试验研究”、“制造工艺”、“电站装备”、“技术论坛”、“使用维修”、“现场经验”、
“专题述评”、
“磨损与抗磨”、“新产品介绍”、“技术讲座”、“计算机应用”、“工作研究”、“科学管理”、
“国内外科技动态”等栏目,本刊欢迎您给以支持,踊跃投稿,积极订阅,本刊将竭尽全力为您服务。
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《水利电力机械》编辑部。