第 章 桅桿式起重機(jī)課件

第四章桅桿式起重機(jī)

1第四章桅桿式起重機(jī)1第一節(jié)桅桿式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與分類

一、基本結(jié)構(gòu)

桅桿式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、起升系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)組成。

1、金屬結(jié)構(gòu)包括：桅桿、基座及其附件組成。主要用來(lái)提供起升高度和幅度，并將被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的重量傳遞到基礎(chǔ)上。如圖4-1

2第一節(jié)桅桿式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與分類一、基本結(jié)構(gòu)2圖4-1桅桿金屬結(jié)構(gòu)3圖4-1桅桿金屬結(jié)構(gòu)3圖4-2桅桿頭部結(jié)構(gòu)4圖4-2桅桿頭部結(jié)構(gòu)4圖4-3(a)桅桿基座結(jié)構(gòu)15圖4-3(a)桅桿基座結(jié)構(gòu)15圖4-3(b)桅桿基座結(jié)構(gòu)26圖4-3(b)桅桿基座結(jié)構(gòu)262、起升系統(tǒng)：主要作用是提升被吊裝設(shè)備或構(gòu)件，它主要由滑輪組、導(dǎo)向輪和鋼絲繩等組成。3、穩(wěn)定系統(tǒng)：主要作用是穩(wěn)定桅桿，包括纜風(fēng)繩、地錨等。

4、動(dòng)力系統(tǒng)：為桅桿式起重機(jī)提供動(dòng)力，常用的主要是電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，也有液壓裝置。

72、起升系統(tǒng)：主要作用是提升被吊裝設(shè)備或構(gòu)件，它主要由滑輪組二、分類

1、按桅桿結(jié)構(gòu)形式分：桅桿可分為格構(gòu)式和實(shí)腹式（一般為鋼管）兩類（如圖4-1）。

2、按組合形式分：桅桿可分為單桅桿、雙桅桿、人字桅桿、門式桅桿和動(dòng)臂桅桿五類基本形式。

8二、分類8三、基本工作形式：

桅桿式起重機(jī)的基本工作形式有如下五種，其它工作形式可以認(rèn)為是該基本形式的變化。1、直立單桅桿吊裝，主要用于吊裝橋式起重機(jī)、大型構(gòu)件等（如圖4-4）。

9三、基本工作形式：9如圖4-4直立單桅桿吊裝橋式起重機(jī)10如圖4-4直立單桅桿吊裝橋式起重機(jī)102、斜立人字桅桿（或單桅桿和門式桅桿）吊裝。主要用于在建筑物上吊裝小型設(shè)備或構(gòu)件（如圖4-5）吊裝過(guò)程見(jiàn)動(dòng)畫1112、斜立人字桅桿11動(dòng)畫1斜立人字桅桿吊裝過(guò)程12動(dòng)畫1斜立人字桅桿吊裝過(guò)程123、雙桅桿滑移抬吊。主要用于吊裝大型塔、罐設(shè)備（如圖4-6）。

4、扳倒法吊裝，主要用于吊裝大型塔架類構(gòu)件（如圖4-7）。5、動(dòng)臂桅桿吊裝，主要用于在某一范圍內(nèi)有大量中、小設(shè)備或構(gòu)件的吊裝。（如圖4-8）。

133、雙桅桿滑移抬吊。主要用于吊裝大型塔、罐設(shè)備（如圖4-6）如圖4-6雙桅桿滑移抬吊14如圖4-6雙桅桿滑移抬吊14動(dòng)畫2

雙桅桿滑移抬吊吊裝過(guò)程15動(dòng)畫2雙桅桿滑移抬吊吊裝過(guò)程15圖4-7扳倒法吊裝16圖4-7扳倒法吊裝16動(dòng)畫3扳倒法吊裝過(guò)程動(dòng)畫3扳倒法吊裝過(guò)程17圖4-8動(dòng)臂桅桿吊裝18圖4-8動(dòng)臂桅桿吊裝18動(dòng)畫4動(dòng)臂桅桿吊裝過(guò)程動(dòng)畫4動(dòng)臂桅桿吊裝過(guò)程19第二節(jié)實(shí)腹式桅桿式起重機(jī)的設(shè)計(jì)與校驗(yàn)

桅桿的設(shè)計(jì)主要有兩項(xiàng)任務(wù)，長(zhǎng)度確定、截面選擇。現(xiàn)分別討論。一、

桅桿的長(zhǎng)度確定確定桅桿長(zhǎng)度時(shí)，可分直立和傾斜兩種情況處理，實(shí)際上，直立是傾斜在傾角α為零的一種特殊情況，但為了更明確，仍分別論述。其它工作形式均可轉(zhuǎn)化成上述兩種情況處理。

20第二節(jié)實(shí)腹式桅桿式起重機(jī)的設(shè)計(jì)與校驗(yàn)桅桿的設(shè)計(jì)1、直立桅桿的長(zhǎng)度選擇應(yīng)考慮如下問(wèn)題：（1）工藝要求或現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求被吊裝設(shè)備或構(gòu)件被吊起的最大高度。（2）被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的高度。（3）吊索拴接方法及高度。（4）滑輪組的最短極限距離。（5）工藝要求的騰空距離。（6）安全距離。（7）桅桿基礎(chǔ)高度。如圖4-9示，

211、直立桅桿的長(zhǎng)度選擇應(yīng)考慮如下問(wèn)題：21圖4-9直立桅桿長(zhǎng)度計(jì)算圖22圖4-9直立桅桿長(zhǎng)度計(jì)算圖22圖中：

h1—

設(shè)備就位高度，即工藝要求或現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求被吊裝設(shè)備或構(gòu)件被吊起的最大高度。

h2

—

工藝要求的騰空距離。一般不小于300

。

h3

—

吊索和滑輪組在鉛垂線上的投影，對(duì)于的確定，必須考慮：

23圖中：23

①吊索的捆綁長(zhǎng)度，必須根據(jù)施工實(shí)際情況確定，其原則是方便工人施工。

②滑輪組的最短極限距離和一定的安全裕度，安全裕度一般取為500，滑輪組的最短極限距離可查表。③滑輪組的偏角（與鉛垂線的夾角）

h4——

桅桿頭部長(zhǎng)度，一般取為500

24

①吊索的捆綁長(zhǎng)度，必須根據(jù)施工實(shí)際情況確定，其原則是方桅桿總長(zhǎng)為：L=h1+h2+h3+h4對(duì)于桅桿總長(zhǎng)的最后確定，還必須注意：①計(jì)算出的L值，必須考慮一個(gè)安全裕度，一般為500

②桅桿計(jì)算長(zhǎng)度必須向大的方向圓整，以便于施工。③如果桅桿基礎(chǔ)較高，則應(yīng)減去基礎(chǔ)高度，如果基礎(chǔ)高度不大，而廠房高度又無(wú)嚴(yán)格限制，則可忽略基礎(chǔ)高度。

25桅桿總長(zhǎng)為：252、傾斜桅桿的長(zhǎng)度計(jì)算傾斜桅桿的長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)，除了要考慮上述各項(xiàng)參數(shù)外，還要考慮被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的幾何尺寸、桅桿傾斜的角度、桅桿的直徑等，進(jìn)行投影關(guān)系計(jì)算和通過(guò)性能計(jì)算，取二者中的較大者為桅桿長(zhǎng)度。如圖4-10示。262、傾斜桅桿的長(zhǎng)度計(jì)算26圖4-10傾斜桅桿長(zhǎng)度計(jì)算圖圖中：桅桿有效長(zhǎng)度為lh1—

基礎(chǔ)高度h2—

騰空高度h3—

設(shè)備高度h4—

吊索高度h5—

滑輪組最短極限距離H6—吊環(huán)或捆綁繩長(zhǎng)度

27圖4-10傾斜桅桿長(zhǎng)度計(jì)算圖圖中：27（1）按投影關(guān)系有：（2）按通過(guò)性能有：

28（1）按投影關(guān)系有：28

式中：

a—

設(shè)備外沿至桅桿軸線的距離，它包括：設(shè)備外沿至桅桿外沿的間距（不小于300）和桅桿的半徑。

R——

設(shè)備半徑。上述二者取較大者，并加一安全裕量后圓整，為桅桿的有效長(zhǎng)度，再加上頭部長(zhǎng)度（一般為500），即為桅桿總長(zhǎng)L。

29式中：29二、鋼管式桅桿的截面選擇與校核

1、破壞特點(diǎn)：（1）、細(xì)長(zhǎng)壓桿，其破壞形式是失穩(wěn)破壞；（2）、所以在截面選擇時(shí)，應(yīng)按穩(wěn)定條件選擇。30二、鋼管式桅桿的截面選擇與校核302、設(shè)計(jì)方法與步驟（1）、設(shè)計(jì)方法：桅桿是受壓形式是偏心壓桿，即除了承受壓力，還要承受偏心彎矩，計(jì)算時(shí)，應(yīng)按壓彎組合進(jìn)行，但工程實(shí)際中，對(duì)于鋼管式桅桿，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常將其簡(jiǎn)化成軸心受壓進(jìn)行計(jì)算，而將其許用應(yīng)力減小。

312、設(shè)計(jì)方法與步驟31

因此，對(duì)于實(shí)腹式桅桿式起重機(jī)，有兩種設(shè)計(jì)計(jì)算方法：簡(jiǎn)便計(jì)算：將偏心壓桿簡(jiǎn)化成軸心壓桿進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)將許用應(yīng)力降低200～300Kg/cm2精確計(jì)算：按壓彎組合進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。實(shí)際上，工程實(shí)際中，為保證安全，不管按哪種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，一般均將設(shè)計(jì)值控制在800Kg/cm2

～900Kg/cm2左右。32因此，對(duì)于實(shí)腹式桅桿式起重機(jī)，有兩種設(shè)計(jì)計(jì)算（2）、設(shè)計(jì)步驟：①受力分析與計(jì)算，計(jì)算出桅桿的內(nèi)力（軸力、彎矩），并畫出內(nèi)力圖。②按經(jīng)驗(yàn)初選截面。（或按教材附錄初選）③計(jì)算初選截面的截面特性和長(zhǎng)細(xì)比。④查表查出穩(wěn)定折減系數(shù)。⑤按公式進(jìn)行校核。如滿足要求，選擇完成，如不滿足要求，重復(fù)上述過(guò)程。

33（2）、設(shè)計(jì)步驟：333、受力分析與內(nèi)力計(jì)算受力分析簡(jiǎn)化如圖4-11所示。（以傾斜桅桿為例）圖中：

Q計(jì)—桅桿計(jì)算載荷，注意，應(yīng)包括設(shè)備、索、吊具的重量。

S—跑繩拉力，可認(rèn)為與桅桿平行。

T—纜風(fēng)繩等效拉力。

G—桅桿自重343、受力分析與內(nèi)力計(jì)算34圖4-11傾斜桅桿受力分析圖α—桅桿與鉛垂線的夾角β—纜風(fēng)繩與水平面的夾角35圖4-11傾斜桅桿受力分析圖α—桅桿與鉛垂線的夾角3（1）、載荷組合按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017—2003）的規(guī)定，對(duì)各類鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)按“極限概率狀態(tài)”進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)表達(dá)式為：

36（1）、載荷組合36式中：

γ0—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別取不小于1.1、1.0、0.9，對(duì)于桅桿結(jié)構(gòu)，取不小于1.1。

γG—“恒載荷”或“永久載荷”分項(xiàng)系數(shù)，在吊裝工程中，取1.2。

γQ

—“活載荷”或“可變載荷”分項(xiàng)系數(shù)，在吊裝工程中，取1.4。

37式中：37

—“恒載荷”或“永久載荷”標(biāo)準(zhǔn)值在桅桿結(jié)構(gòu)截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力。

—“活載荷”或“可變載荷”標(biāo)準(zhǔn)值在桅桿結(jié)構(gòu)截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力。

—鋼材“強(qiáng)度設(shè)計(jì)值”，是鋼材的屈服點(diǎn)（fy）除以抗力分項(xiàng)系數(shù)的商，對(duì)于Q235，

38—“恒載荷”或“永久載荷”標(biāo)準(zhǔn)值在桅桿結(jié)構(gòu)截面或連

在吊裝工程中，被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的，滑輪組跑繩是運(yùn)動(dòng)的，纜風(fēng)繩的拉力是隨著被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)而改變的，所以被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件的重量（包括索、吊具重量）、滑輪組跑繩拉力和纜風(fēng)繩的拉力等是“活載荷”或“可變載荷”，由于在吊裝過(guò)程中，桅桿不可避免地會(huì)因各種原因產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)，所以桅桿自重也可以偏安全地看成是“活載荷”或“可變載荷”，在計(jì)算桅桿內(nèi)力時(shí)均應(yīng)乘上1.4的分項(xiàng)系數(shù)。

39在吊裝工程中，被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的，滑輪組跑繩是

具體計(jì)算時(shí)應(yīng)注意，滑輪組跑繩拉力和纜風(fēng)繩的拉力既是選擇滑輪組、鋼絲繩和卷?yè)P(yáng)機(jī)的依據(jù)，又是設(shè)計(jì)桅桿截面的依據(jù)，在計(jì)算滑輪組跑繩拉力和纜風(fēng)繩的拉力時(shí)，被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件的重量（包括索、吊具重量）一般不應(yīng)考慮“活載荷”或“可變載荷”分項(xiàng)系數(shù)，以免滑輪組、鋼絲繩和卷?yè)P(yáng)機(jī)等選得過(guò)大，而在計(jì)算桅桿截面時(shí)，分別乘上。40具體計(jì)算時(shí)應(yīng)注意，滑輪組跑繩拉力和纜風(fēng)繩的拉力既是選（2）、載荷設(shè)計(jì)值計(jì)算

①、計(jì)算載荷設(shè)計(jì)值

②、滑輪組跑繩拉力設(shè)計(jì)值

41（2）、載荷設(shè)計(jì)值計(jì)算②、滑輪組跑繩拉力設(shè)計(jì)值41③、纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值

④、桅桿自重設(shè)計(jì)值

42③、纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值④、桅桿自重設(shè)計(jì)值42（3）、軸力計(jì)算設(shè)計(jì)桅桿截面時(shí)，一般需要計(jì)算桅桿的頂部、吊耳處、中部和底部軸力，令其分別為：

、、、

43（3）、軸力計(jì)算、、、43頂部軸力：吊耳處的軸力

式中：

l1—桅桿頭部長(zhǎng)度

44頂部軸力：吊耳處的軸力式中：l1—桅桿頭部桅桿中部軸力

桅桿底部軸力

45桅桿中部軸力桅桿底部軸力45圖4-12桅桿軸力圖46圖4-12桅桿軸力圖46(2)、彎矩的計(jì)算可分別按各力單獨(dú)作用于桅桿時(shí)產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行計(jì)算，然后疊加。具體過(guò)程為作業(yè)，請(qǐng)同學(xué)們自己做。注意：桅桿自重是均布載荷疊加后的彎矩圖如圖4-1347(2)、彎矩的計(jì)算47圖4-13桅桿彎矩圖48圖4-13桅桿彎矩圖484、截面初選（1）、按經(jīng)驗(yàn)或按教材表附錄5初選；（2）、查出：①截面面積F②最小慣性半徑i③計(jì)算出長(zhǎng)細(xì)比λ

494、截面初選49式中：μ為兩端支承系數(shù)，兩端鉸支：υ=1一端固定、一端自由：υ=2兩端固定：υ=0.5一端固定、一端鉸支：υ=0.7

一般，桅桿取為兩端鉸支。

50式中：μ為兩端支承系數(shù)，50當(dāng)：λ＜61時(shí)，小柔度桿，按強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。

λ≥61時(shí)，中、大柔度桿，按穩(wěn)定條件進(jìn)行計(jì)算。按λ查表，查出軸心受壓折減系數(shù)

51當(dāng)：λ＜61時(shí)，小柔度桿，按強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。515、截面校核：按簡(jiǎn)便計(jì)算法（軸心壓桿）

式中：

A為許用應(yīng)力減少量，一般取200～300Kg/cm2

NZ為桅桿中部軸力。525、截面校核：52

上式如滿足，設(shè)計(jì)結(jié)束；如不滿足，重新初選截面，進(jìn)行校核。實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)值一般控制在800Kg/cm2

～1000Kg/cm2左右。如必須按壓彎組合進(jìn)行計(jì)算，其具體方法見(jiàn)格構(gòu)式桅桿的校核。

53上式如滿足，設(shè)計(jì)結(jié)束；如不滿足，重新初選截面例題1

如圖示，某工地采用傾斜桅桿吊裝一設(shè)備，已知設(shè)備重（包括索、吊具）為50KN，外形尺寸為：長(zhǎng)×寬×=6×3×2.5m，基礎(chǔ)高6.5m，如假定纜風(fēng)繩的等效拉力為20KN，請(qǐng)按簡(jiǎn)便法設(shè)計(jì)一根鋼管式桅桿。54例題1如圖示，某工地采用傾斜桅桿吊裝一設(shè)5555解：一、確定桅桿長(zhǎng)度1、按投影關(guān)系已知：h1=6.5mh2=0.3mh3=2.5m(1)、確定吊索長(zhǎng)度h4吊索栓接方法設(shè)計(jì)如圖示56解：56由圖示幾何關(guān)系知：h4=1.5m(2)、確定滑輪組長(zhǎng)度h5

根據(jù)設(shè)備重量，選擇H8×2G滑輪組，單跑頭順穿，查表，得其最短極限距離（鉤到鉤）為2000，考慮500安全距離，則：

h5=2.5m57由圖示幾何關(guān)系知：h4=1.5m57令：按投影長(zhǎng)度求得的桅桿有效長(zhǎng)度為：取為14m。58令：按投影長(zhǎng)度求得的桅桿有效長(zhǎng)度為：582、按通過(guò)性確定桅桿有效長(zhǎng)度（假定桅桿直徑為400）令：按通過(guò)性確定的桅桿有效長(zhǎng)度為取為17.5m。592、按通過(guò)性確定桅桿有效長(zhǎng)度（假定桅桿直徑為400）59兩者比較，取桅桿有效長(zhǎng)度為17.5m,加上桅桿頭部長(zhǎng)度500,則：桅桿總長(zhǎng)

L=17.5+0.5=18.00m符合材料的出廠規(guī)格。60兩者比較，取桅桿有效長(zhǎng)度為17.5m,60二、桅桿的截面選擇1、滑輪組跑繩拉力計(jì)算（1）、計(jì)算載荷

Q計(jì)

=K動(dòng)×Q=1.1×50=55KN查表選H8×2G滑輪組，分支數(shù)為4，導(dǎo)向輪為2。查表，得載荷系數(shù)為：α=0.287則滑輪組的跑繩拉力S為:S=α×Q計(jì)

=0.287×55=15.8KN61二、桅桿的截面選擇612、桅桿受力分析與計(jì)算（1）、桅桿受力分析如圖示：查教材附錄4，初選φ273×8的無(wú)縫鋼管，其截面特性為：截面積F=66.7cm2慣性半徑i=9.37cm自重:q=0.5228KN/m622、桅桿受力分析與計(jì)算62（2）、載荷設(shè)計(jì)值計(jì)算：計(jì)算載荷設(shè)計(jì)值：

滑輪組跑繩拉力設(shè)計(jì)值：63（2）、載荷設(shè)計(jì)值計(jì)算：滑輪組跑繩拉力設(shè)計(jì)值：63纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值：

桅桿自重設(shè)計(jì)值：64纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值：桅桿自重設(shè)計(jì)值：64（3）、軸力計(jì)算頂部軸力：

吊耳處軸力：65（3）、軸力計(jì)算吊耳處軸力：65桅桿中部軸力：桅桿底部軸力：66桅桿中部軸力：桅桿底部軸力：66桅桿軸力圖67桅桿軸力圖673、截面校核（按簡(jiǎn)便算法）（1）、長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算：查表（教材附錄5）得軸心壓桿折減系數(shù)為：683、截面校核（按簡(jiǎn)便算法）查表（教材附錄5）得軸心壓桿折減系（2）、截面校核：符合要求69（2）、截面校核：符合要求69第三節(jié)格構(gòu)式桅桿的設(shè)計(jì)計(jì)算課程設(shè)計(jì)要用，要求自己看。70第三節(jié)格構(gòu)式桅桿的設(shè)計(jì)計(jì)算課程設(shè)計(jì)要用，要求自己看。70第四節(jié)穩(wěn)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算桅桿穩(wěn)定系統(tǒng)包括纜風(fēng)繩和地錨兩大部分。一、纜風(fēng)繩的設(shè)計(jì)計(jì)算：〈一〉、纜風(fēng)繩的布置形式1、傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置（圖4-14）2、直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置（圖4-15）3、直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置（圖4-16）4、動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置（圖4-17）71第四節(jié)穩(wěn)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算桅桿穩(wěn)定系統(tǒng)包括纜風(fēng)繩和地錨兩圖4-14a傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)

72圖4-14a傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)72圖4-14b傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)圖4-14b傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)73圖4-15a直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)

74圖4-15a直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)744-15b直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)4-15b直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)75圖4-16a直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)

76圖4-16a直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)76圖4-16b直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)圖4-16b直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)77圖4-17a動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)

78圖4-17a動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)78圖4-17b動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)圖4-17b動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)79〈二〉、纜風(fēng)繩的設(shè)計(jì)計(jì)算：纜風(fēng)繩拉力分“工作拉力”和“初拉力”兩部分。1、初拉力

（1）、概念：指的是桅桿在沒(méi)有工作時(shí)，纜風(fēng)繩預(yù)先拉緊的力。它決定了桅桿頭部在工作時(shí)偏移量的大小。80〈二〉、纜風(fēng)繩的設(shè)計(jì)計(jì)算：80（2）、初拉力的確定①理論公式：見(jiàn)教材，目前不成熟。

②按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行。在大多數(shù)吊裝精度要求不高的情況下，能滿足要求。初拉力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式：a、取主纜風(fēng)繩的工作拉力的15%～20%。81（2）、初拉力的確定81b、

按鋼絲繩的直徑確定：

d

≤22mm時(shí)，T初=1噸

22mm＜

d≤37mm時(shí)，T初=3噸

d＞

37mm時(shí)，T初=5噸C、取鋼絲繩的自重的50%～100%

最常用的是a。（按主纜風(fēng)繩的工作拉力的百分比取初拉力）82b、

按鋼絲繩的直徑確定：822、工作拉力：

（1）、概念：桅桿式起重機(jī)在工作時(shí)，纜風(fēng)繩所承擔(dān)的載荷。（2）、特點(diǎn)：①布置方式較多；根據(jù)具體情況計(jì)算。②肯定有一根處在吊裝平面內(nèi)。（主纜風(fēng)）

832、工作拉力：83（3）、計(jì)算法則所有纜風(fēng)繩的拉力轉(zhuǎn)化為在吊裝平面內(nèi)的等效拉力T，因此，各力在這個(gè)垂直平面內(nèi)形成平面匯交力系。根據(jù)力系平衡，可以計(jì)算出纜風(fēng)繩的等效拉力T，然后，按一定比例將這個(gè)等效力T分配到各纜風(fēng)繩上，即得到主纜風(fēng)繩的工作拉力Tz。這個(gè)分配比例與纜風(fēng)繩的工藝布置有關(guān)。可以查表。

84（3）、計(jì)算法則84（4）、計(jì)算過(guò)程如圖4-14，纜風(fēng)繩與水平面的夾角為β，規(guī)定：一般情況下：β≤300特殊情況下：β≤45085（4）、計(jì)算過(guò)程85根據(jù)力矩平衡，有：86根據(jù)力矩平衡，有：86主纜風(fēng)繩工作拉力T工為：

T工=μ×T式中，μ為分配系數(shù)，根據(jù)纜風(fēng)繩的布置形式，查表（教材表2-7-1，2-7-2）。主纜風(fēng)繩總拉力Tz為：

Tz=T工+T初87主纜風(fēng)繩工作拉力T工為：87（5）、纜風(fēng)繩的選擇所有纜風(fēng)繩必須一律按主纜風(fēng)繩的總拉力Tz選取。不允許：主纜風(fēng)繩的受力大，選直徑大的鋼絲繩，其他纜風(fēng)繩的受力小，選直徑小的鋼絲繩。88（5）、纜風(fēng)繩的選擇88例題2

試求例題1的纜風(fēng)繩拉力，并選擇纜風(fēng)繩規(guī)格型號(hào)。（所有參數(shù)均取計(jì)算結(jié)果）。解：由例題1，已知：桅桿總長(zhǎng)度：L=18m；有效長(zhǎng)度:l=17.5m桅桿截面為:φ273×8;桅桿自重:G=52.28Kg/m×18=941Kg滑輪組跑繩拉力:S=1.58t計(jì)算載荷:Q計(jì)=5.5t89例題2試求例題1的纜風(fēng)繩拉力，并選擇纜風(fēng)繩例題2吊耳偏心距：E2=300；纜風(fēng)盤偏心距：E1=300。1、纜風(fēng)繩布置：按5根布置；2、受力分析如例題2圖示。90例題2吊耳偏心距：90例題23、有效拉力計(jì)算按公式：將數(shù)據(jù)代入公式得：

T=2.25t91例題23、有效拉力計(jì)算91例題24、主纜風(fēng)繩工作拉力的確定：查表（教材表2-7-1）得：分配系數(shù)μ=0.828

則:主纜風(fēng)繩工作拉力T工為:T工=μT=0.828×2.25=1.86t92例題24、主纜風(fēng)繩工作拉力的確定：92例題25、主纜風(fēng)繩初拉力的確定：按工作拉力的15%～20%取，太小，取為最小值T初=1t6、主纜風(fēng)繩總拉力的確定：

T主=T工+T初

=1.86+1=2.86t93例題25、主纜風(fēng)繩初拉力的確定：93例題27、主纜風(fēng)繩的選擇：查表（手冊(cè)表2-15）選6×19+1，σb=1400MP鋼絲繩，安全系數(shù)取3.5直徑為φ15.58、其它纜風(fēng)繩的選擇：其它纜風(fēng)繩一律與主纜風(fēng)繩相同。94例題27、主纜風(fēng)繩的選擇：94二、地錨的計(jì)算1、作用：地錨的作用是固定纜風(fēng)繩，將纜風(fēng)繩的拉力傳遞到大地。以保持桅桿的穩(wěn)定和正常工作。2、種類、目前常用的地錨種類有：全埋式、半埋式、活動(dòng)式和利用建筑物數(shù)種。95二、地錨的計(jì)算953、全埋式地錨的設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）、結(jié)構(gòu)全埋式地錨是將橫梁橫臥在按一定要求挖好的坑底，將鋼絲繩拴接在橫梁上，并從坑前端的槽中引出，埋好后回填土壤并夯實(shí)即成。963、全埋式地錨的設(shè)計(jì)計(jì)算96（2）、特點(diǎn)全埋式地錨可以承受較大的拉力，適合于重型吊裝；須破壞地面，不適合用于地面已處理好，或地下埋有地下管、線的擴(kuò)建工程；橫梁材料不能再次使用，浪費(fèi)較大；地錨強(qiáng)度的計(jì)算主要是驗(yàn)算其水平穩(wěn)定性、垂直穩(wěn)定性和橫梁強(qiáng)度。97（2）、特點(diǎn)97（3）、垂直穩(wěn)定性計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-18示圖4-18a全埋式地錨（剖面）98（3）、垂直穩(wěn)定性計(jì)算圖4-18a全埋式地錨（剖面）圖4-18b全埋式地錨（立體圖）圖4-18b全埋式地錨（立體圖）99圖中：T—

纜風(fēng)繩拉力，它可分解為水平分力T1，垂直分力T2；α—

纜風(fēng)繩與地面夾角；B—

地錨的上口寬；b—

底部寬度；H—

地錨深度；L—橫梁長(zhǎng)度；100圖中：100H—橫梁高度；Ψ1—

土壤抗拔角；G—

土壤重量。在水平分力的作用下，橫梁壓緊在土壤上，當(dāng)橫梁在垂直分力的作用下有上拔趨勢(shì)時(shí)，產(chǎn)生摩擦力f。

101H—橫梁高度；101式中：μ為摩擦系數(shù)，一般取0.4～0.5垂直穩(wěn)定性按下式校核:

式中：K為穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取

2～2.5

102式中：μ為摩擦系數(shù)，一般取0.4～0.5102（4）、水平穩(wěn)定性計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-18該項(xiàng)主要校核土壤的抗壓能力。按下式進(jìn)行：

式中：

為土壤在H深度的抗壓強(qiáng)度?？砂聪率竭M(jìn)行計(jì)算：

103（4）、水平穩(wěn)定性計(jì)算103式中：γ

—

土壤容重，可查表

c—

土壤凝聚力，可查表，應(yīng)注意單位的換算。

—

土壤的內(nèi)摩擦角，可查表。

104式中：γ—土壤容重，可查表1044、活動(dòng)式地錨的設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）、結(jié)構(gòu)

活動(dòng)式地錨是在一鋼質(zhì)托排上壓放塊狀重物如鋼錠、條石等組成，鋼絲繩拴接于托排上。（2）、特點(diǎn)承受的力不大，但不破壞地面，適合于改、擴(kuò)建工程。計(jì)算其強(qiáng)度時(shí)需要計(jì)算其水平穩(wěn)定性和垂直穩(wěn)定性。

1054、活動(dòng)式地錨的設(shè)計(jì)計(jì)算105（3）、垂直穩(wěn)定性計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-19圖4-19a活動(dòng)式地錨

106（3）、垂直穩(wěn)定性計(jì)算圖4-19a活動(dòng)式地錨10圖4-19b活動(dòng)式地錨（立體圖）圖4-19b活動(dòng)式地錨（立體圖）107

地錨破壞時(shí)，可能在垂直分力的作用下，沿著托排尾部的A點(diǎn)傾翻，所以有：

K取2～2.5

108地錨破壞時(shí)，可能在垂直分力的作用下，沿著托排尾部的A（4）水平穩(wěn)定性計(jì)算地錨破壞時(shí)，可能在水平分力的作用下，克服摩擦力而滑動(dòng)，所以有：

式中：μ為摩擦系數(shù)，一般取0.5，K取2～2.5

109（4）水平穩(wěn)定性計(jì)算1095、利用建筑物做地錨在工程實(shí)際中，還常利用已有建筑物作為地錨，如混凝土基礎(chǔ)、混凝土柱等，但這類利用已有建筑物前，必須獲得建筑物設(shè)計(jì)單位的書面認(rèn)可。1105、利用建筑物做地錨110例題3

按例題2的條件設(shè)計(jì)一全埋式地錨，假設(shè)地質(zhì)條件為可塑亞沙土。解：由例題2，已知：主纜風(fēng)繩的拉力為：T主

=2.86t主纜風(fēng)繩與水平面夾角：β=300由本題假定，查表（教材表2-8-1）得可塑亞沙土的特性為：111例題3按例題2的條件設(shè)計(jì)一全埋式地錨，假例題3

容重：γ=1.7×10-3Kg/cm3=1.7t/m3

內(nèi)摩擦角ψ0=220

凝聚力:c=0.08Kg/cm2=0.8t/m2

計(jì)算抗拔角:ψ1=230(1)、受力分析簡(jiǎn)圖如例題圖主纜風(fēng)繩的拉力的水平分力和垂直分力分別為：T1=2.86×cos300=2.48tT2=2.86×sin300=1.43t112例題3容重：γ=1.7×10-3Kg/cm3例題3圖113例題3圖113例題32、地錨結(jié)構(gòu)設(shè)定：（1）、橫梁采用工地常用規(guī)格木材，其尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=1500×250×250，四根，即：

L=1.5m；h=0.5m；b=0.5m；（2）、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，暫取地錨深度H=1.5m（3）、地錨上口寬度B為：

B=b+H×tanψ1=0.5+1.5×tan230=1.14m114例題32、地錨結(jié)構(gòu)設(shè)定：114例題33、土壤重量計(jì)算：

G=γ×V=1.7×（B+b）×H×0.5×1.5=3.14t4、摩擦力f的計(jì)算：

f=μ×T1=0.5×2.48=1.24t5、垂直穩(wěn)定性校核：115例題33、土壤重量計(jì)算：115例題3

垂直穩(wěn)定性合格6、水平穩(wěn)定性校核116例題3116例題3土壤在1.5m深度下的抗壓強(qiáng)度：117例題3土壤在1.5m深度下的抗壓強(qiáng)度：117例題3

水平穩(wěn)定性合格,該地錨合格。其各部分尺寸為：

L=1.5m；h=0.5m；

b=0.5m；H=1.5m118例題3118作業(yè)一、思考題：1、桅桿式起重機(jī)由哪些基本系統(tǒng)組成？各系統(tǒng)的作用是什么？2、桅桿式起重機(jī)分成哪兩大類？3、桅桿式起重機(jī)有哪些基本工作形式？這些工作形式各適用于哪些場(chǎng)合？4、確定桅桿長(zhǎng)度時(shí)需考慮哪些問(wèn)題？5、桅桿的破壞特性是什么？119作業(yè)一、思考題：119作業(yè)6、對(duì)鋼管式桅桿的截面加強(qiáng)應(yīng)怎樣做才合理？7、鋼管式桅桿的截面選擇有哪些基本方法？8、纜風(fēng)繩的布置的基本方式有哪些？9、對(duì)纜風(fēng)繩的布置有哪些基本要求？10、纜風(fēng)繩適合選用哪種型號(hào)的鋼絲繩？其安全系數(shù)不得小于多少？120作業(yè)6、對(duì)鋼管式桅桿的截面加強(qiáng)應(yīng)怎樣做才合理？120作業(yè)11、能否對(duì)主、副纜風(fēng)繩選用不同直徑的鋼絲繩？為什么？12、地錨的種類基本的有哪些？13、如采用建筑物做地錨，應(yīng)做哪些工作？14、全埋式地錨的特點(diǎn)有哪些？適合哪些場(chǎng)合？15、活動(dòng)式地錨的特點(diǎn)有哪些？適合哪些場(chǎng)合？121作業(yè)11、能否對(duì)主、副纜風(fēng)繩選用不同直徑的鋼絲繩？1作業(yè)二、計(jì)算題：1、如圖，采用一直立桅桿吊裝一10t橋式起重機(jī)，已知設(shè)備（包括索、吊具）重為100KN，吊裝高度為12m，設(shè)備高3m，跨度21m，門式剛架廠房，采用兩套滑輪組對(duì)稱吊裝，試采用簡(jiǎn)便計(jì)算方法設(shè)計(jì)一鋼管式桅桿。(假設(shè)纜風(fēng)繩對(duì)桅桿產(chǎn)生的軸力為55KN)122作業(yè)二、計(jì)算題：122作業(yè)1圖123作業(yè)1圖123作業(yè)2、某工地采用傾斜桅桿吊裝一設(shè)備，已知設(shè)備重50KN，設(shè)備幾何尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=3×1.5×1.5，基礎(chǔ)高（包括地腳螺栓）10m，請(qǐng)采用簡(jiǎn)便計(jì)算方法設(shè)計(jì)一鋼管式桅桿，選擇其纜風(fēng)繩規(guī)格，分別設(shè)計(jì)一全埋式和一活動(dòng)式地錨。（提示：在設(shè)計(jì)桅桿截面時(shí)，需先計(jì)算纜風(fēng)繩等效拉力，可先按教材表2-5-1，假設(shè)桅桿截面，計(jì)算自重）。124作業(yè)2、某工地采用傾斜桅桿吊裝一設(shè)備，已知設(shè)備重50K第四章桅桿式起重機(jī)

125第四章桅桿式起重機(jī)1第一節(jié)桅桿式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與分類

一、基本結(jié)構(gòu)

桅桿式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、起升系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)組成。

1、金屬結(jié)構(gòu)包括：桅桿、基座及其附件組成。主要用來(lái)提供起升高度和幅度，并將被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的重量傳遞到基礎(chǔ)上。如圖4-1

126第一節(jié)桅桿式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與分類一、基本結(jié)構(gòu)2圖4-1桅桿金屬結(jié)構(gòu)127圖4-1桅桿金屬結(jié)構(gòu)3圖4-2桅桿頭部結(jié)構(gòu)128圖4-2桅桿頭部結(jié)構(gòu)4圖4-3(a)桅桿基座結(jié)構(gòu)1129圖4-3(a)桅桿基座結(jié)構(gòu)15圖4-3(b)桅桿基座結(jié)構(gòu)2130圖4-3(b)桅桿基座結(jié)構(gòu)262、起升系統(tǒng)：主要作用是提升被吊裝設(shè)備或構(gòu)件，它主要由滑輪組、導(dǎo)向輪和鋼絲繩等組成。3、穩(wěn)定系統(tǒng)：主要作用是穩(wěn)定桅桿，包括纜風(fēng)繩、地錨等。

4、動(dòng)力系統(tǒng)：為桅桿式起重機(jī)提供動(dòng)力，常用的主要是電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，也有液壓裝置。

1312、起升系統(tǒng)：主要作用是提升被吊裝設(shè)備或構(gòu)件，它主要由滑輪組二、分類

1、按桅桿結(jié)構(gòu)形式分：桅桿可分為格構(gòu)式和實(shí)腹式（一般為鋼管）兩類（如圖4-1）。

2、按組合形式分：桅桿可分為單桅桿、雙桅桿、人字桅桿、門式桅桿和動(dòng)臂桅桿五類基本形式。

132二、分類8三、基本工作形式：

桅桿式起重機(jī)的基本工作形式有如下五種，其它工作形式可以認(rèn)為是該基本形式的變化。1、直立單桅桿吊裝，主要用于吊裝橋式起重機(jī)、大型構(gòu)件等（如圖4-4）。

133三、基本工作形式：9如圖4-4直立單桅桿吊裝橋式起重機(jī)134如圖4-4直立單桅桿吊裝橋式起重機(jī)102、斜立人字桅桿（或單桅桿和門式桅桿）吊裝。主要用于在建筑物上吊裝小型設(shè)備或構(gòu)件（如圖4-5）吊裝過(guò)程見(jiàn)動(dòng)畫11352、斜立人字桅桿11動(dòng)畫1斜立人字桅桿吊裝過(guò)程136動(dòng)畫1斜立人字桅桿吊裝過(guò)程123、雙桅桿滑移抬吊。主要用于吊裝大型塔、罐設(shè)備（如圖4-6）。

4、扳倒法吊裝，主要用于吊裝大型塔架類構(gòu)件（如圖4-7）。5、動(dòng)臂桅桿吊裝，主要用于在某一范圍內(nèi)有大量中、小設(shè)備或構(gòu)件的吊裝。（如圖4-8）。

1373、雙桅桿滑移抬吊。主要用于吊裝大型塔、罐設(shè)備（如圖4-6）如圖4-6雙桅桿滑移抬吊138如圖4-6雙桅桿滑移抬吊14動(dòng)畫2

雙桅桿滑移抬吊吊裝過(guò)程139動(dòng)畫2雙桅桿滑移抬吊吊裝過(guò)程15圖4-7扳倒法吊裝140圖4-7扳倒法吊裝16動(dòng)畫3扳倒法吊裝過(guò)程動(dòng)畫3扳倒法吊裝過(guò)程141圖4-8動(dòng)臂桅桿吊裝142圖4-8動(dòng)臂桅桿吊裝18動(dòng)畫4動(dòng)臂桅桿吊裝過(guò)程動(dòng)畫4動(dòng)臂桅桿吊裝過(guò)程143第二節(jié)實(shí)腹式桅桿式起重機(jī)的設(shè)計(jì)與校驗(yàn)

桅桿的設(shè)計(jì)主要有兩項(xiàng)任務(wù)，長(zhǎng)度確定、截面選擇。現(xiàn)分別討論。一、

桅桿的長(zhǎng)度確定確定桅桿長(zhǎng)度時(shí)，可分直立和傾斜兩種情況處理，實(shí)際上，直立是傾斜在傾角α為零的一種特殊情況，但為了更明確，仍分別論述。其它工作形式均可轉(zhuǎn)化成上述兩種情況處理。

144第二節(jié)實(shí)腹式桅桿式起重機(jī)的設(shè)計(jì)與校驗(yàn)桅桿的設(shè)計(jì)1、直立桅桿的長(zhǎng)度選擇應(yīng)考慮如下問(wèn)題：（1）工藝要求或現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求被吊裝設(shè)備或構(gòu)件被吊起的最大高度。（2）被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的高度。（3）吊索拴接方法及高度。（4）滑輪組的最短極限距離。（5）工藝要求的騰空距離。（6）安全距離。（7）桅桿基礎(chǔ)高度。如圖4-9示，

1451、直立桅桿的長(zhǎng)度選擇應(yīng)考慮如下問(wèn)題：21圖4-9直立桅桿長(zhǎng)度計(jì)算圖146圖4-9直立桅桿長(zhǎng)度計(jì)算圖22圖中：

h1—

設(shè)備就位高度，即工藝要求或現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求被吊裝設(shè)備或構(gòu)件被吊起的最大高度。

h2

—

工藝要求的騰空距離。一般不小于300

。

h3

—

吊索和滑輪組在鉛垂線上的投影，對(duì)于的確定，必須考慮：

147圖中：23

①吊索的捆綁長(zhǎng)度，必須根據(jù)施工實(shí)際情況確定，其原則是方便工人施工。

②滑輪組的最短極限距離和一定的安全裕度，安全裕度一般取為500，滑輪組的最短極限距離可查表。③滑輪組的偏角（與鉛垂線的夾角）

h4——

桅桿頭部長(zhǎng)度，一般取為500

148

①吊索的捆綁長(zhǎng)度，必須根據(jù)施工實(shí)際情況確定，其原則是方桅桿總長(zhǎng)為：L=h1+h2+h3+h4對(duì)于桅桿總長(zhǎng)的最后確定，還必須注意：①計(jì)算出的L值，必須考慮一個(gè)安全裕度，一般為500

②桅桿計(jì)算長(zhǎng)度必須向大的方向圓整，以便于施工。③如果桅桿基礎(chǔ)較高，則應(yīng)減去基礎(chǔ)高度，如果基礎(chǔ)高度不大，而廠房高度又無(wú)嚴(yán)格限制，則可忽略基礎(chǔ)高度。

149桅桿總長(zhǎng)為：252、傾斜桅桿的長(zhǎng)度計(jì)算傾斜桅桿的長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)，除了要考慮上述各項(xiàng)參數(shù)外，還要考慮被吊裝設(shè)備或構(gòu)件的幾何尺寸、桅桿傾斜的角度、桅桿的直徑等，進(jìn)行投影關(guān)系計(jì)算和通過(guò)性能計(jì)算，取二者中的較大者為桅桿長(zhǎng)度。如圖4-10示。1502、傾斜桅桿的長(zhǎng)度計(jì)算26圖4-10傾斜桅桿長(zhǎng)度計(jì)算圖圖中：桅桿有效長(zhǎng)度為lh1—

基礎(chǔ)高度h2—

騰空高度h3—

設(shè)備高度h4—

吊索高度h5—

滑輪組最短極限距離H6—吊環(huán)或捆綁繩長(zhǎng)度

151圖4-10傾斜桅桿長(zhǎng)度計(jì)算圖圖中：27（1）按投影關(guān)系有：（2）按通過(guò)性能有：

152（1）按投影關(guān)系有：28

式中：

a—

設(shè)備外沿至桅桿軸線的距離，它包括：設(shè)備外沿至桅桿外沿的間距（不小于300）和桅桿的半徑。

R——

設(shè)備半徑。上述二者取較大者，并加一安全裕量后圓整，為桅桿的有效長(zhǎng)度，再加上頭部長(zhǎng)度（一般為500），即為桅桿總長(zhǎng)L。

153式中：29二、鋼管式桅桿的截面選擇與校核

1、破壞特點(diǎn)：（1）、細(xì)長(zhǎng)壓桿，其破壞形式是失穩(wěn)破壞；（2）、所以在截面選擇時(shí)，應(yīng)按穩(wěn)定條件選擇。154二、鋼管式桅桿的截面選擇與校核302、設(shè)計(jì)方法與步驟（1）、設(shè)計(jì)方法：桅桿是受壓形式是偏心壓桿，即除了承受壓力，還要承受偏心彎矩，計(jì)算時(shí)，應(yīng)按壓彎組合進(jìn)行，但工程實(shí)際中，對(duì)于鋼管式桅桿，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常將其簡(jiǎn)化成軸心受壓進(jìn)行計(jì)算，而將其許用應(yīng)力減小。

1552、設(shè)計(jì)方法與步驟31

因此，對(duì)于實(shí)腹式桅桿式起重機(jī)，有兩種設(shè)計(jì)計(jì)算方法：簡(jiǎn)便計(jì)算：將偏心壓桿簡(jiǎn)化成軸心壓桿進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)將許用應(yīng)力降低200～300Kg/cm2精確計(jì)算：按壓彎組合進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。實(shí)際上，工程實(shí)際中，為保證安全，不管按哪種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，一般均將設(shè)計(jì)值控制在800Kg/cm2

～900Kg/cm2左右。156因此，對(duì)于實(shí)腹式桅桿式起重機(jī)，有兩種設(shè)計(jì)計(jì)算（2）、設(shè)計(jì)步驟：①受力分析與計(jì)算，計(jì)算出桅桿的內(nèi)力（軸力、彎矩），并畫出內(nèi)力圖。②按經(jīng)驗(yàn)初選截面。（或按教材附錄初選）③計(jì)算初選截面的截面特性和長(zhǎng)細(xì)比。④查表查出穩(wěn)定折減系數(shù)。⑤按公式進(jìn)行校核。如滿足要求，選擇完成，如不滿足要求，重復(fù)上述過(guò)程。

157（2）、設(shè)計(jì)步驟：333、受力分析與內(nèi)力計(jì)算受力分析簡(jiǎn)化如圖4-11所示。（以傾斜桅桿為例）圖中：

Q計(jì)—桅桿計(jì)算載荷，注意，應(yīng)包括設(shè)備、索、吊具的重量。

S—跑繩拉力，可認(rèn)為與桅桿平行。

T—纜風(fēng)繩等效拉力。

G—桅桿自重1583、受力分析與內(nèi)力計(jì)算34圖4-11傾斜桅桿受力分析圖α—桅桿與鉛垂線的夾角β—纜風(fēng)繩與水平面的夾角159圖4-11傾斜桅桿受力分析圖α—桅桿與鉛垂線的夾角3（1）、載荷組合按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017—2003）的規(guī)定，對(duì)各類鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)按“極限概率狀態(tài)”進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)表達(dá)式為：

160（1）、載荷組合36式中：

γ0—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別取不小于1.1、1.0、0.9，對(duì)于桅桿結(jié)構(gòu)，取不小于1.1。

γG—“恒載荷”或“永久載荷”分項(xiàng)系數(shù)，在吊裝工程中，取1.2。

γQ

—“活載荷”或“可變載荷”分項(xiàng)系數(shù)，在吊裝工程中，取1.4。

161式中：37

—“恒載荷”或“永久載荷”標(biāo)準(zhǔn)值在桅桿結(jié)構(gòu)截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力。

—“活載荷”或“可變載荷”標(biāo)準(zhǔn)值在桅桿結(jié)構(gòu)截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力。

—鋼材“強(qiáng)度設(shè)計(jì)值”，是鋼材的屈服點(diǎn)（fy）除以抗力分項(xiàng)系數(shù)的商，對(duì)于Q235，

162—“恒載荷”或“永久載荷”標(biāo)準(zhǔn)值在桅桿結(jié)構(gòu)截面或連

在吊裝工程中，被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的，滑輪組跑繩是運(yùn)動(dòng)的，纜風(fēng)繩的拉力是隨著被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)而改變的，所以被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件的重量（包括索、吊具重量）、滑輪組跑繩拉力和纜風(fēng)繩的拉力等是“活載荷”或“可變載荷”，由于在吊裝過(guò)程中，桅桿不可避免地會(huì)因各種原因產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)，所以桅桿自重也可以偏安全地看成是“活載荷”或“可變載荷”，在計(jì)算桅桿內(nèi)力時(shí)均應(yīng)乘上1.4的分項(xiàng)系數(shù)。

163在吊裝工程中，被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的，滑輪組跑繩是

具體計(jì)算時(shí)應(yīng)注意，滑輪組跑繩拉力和纜風(fēng)繩的拉力既是選擇滑輪組、鋼絲繩和卷?yè)P(yáng)機(jī)的依據(jù)，又是設(shè)計(jì)桅桿截面的依據(jù)，在計(jì)算滑輪組跑繩拉力和纜風(fēng)繩的拉力時(shí)，被吊裝的設(shè)備或構(gòu)件的重量（包括索、吊具重量）一般不應(yīng)考慮“活載荷”或“可變載荷”分項(xiàng)系數(shù)，以免滑輪組、鋼絲繩和卷?yè)P(yáng)機(jī)等選得過(guò)大，而在計(jì)算桅桿截面時(shí)，分別乘上。164具體計(jì)算時(shí)應(yīng)注意，滑輪組跑繩拉力和纜風(fēng)繩的拉力既是選（2）、載荷設(shè)計(jì)值計(jì)算

①、計(jì)算載荷設(shè)計(jì)值

②、滑輪組跑繩拉力設(shè)計(jì)值

165（2）、載荷設(shè)計(jì)值計(jì)算②、滑輪組跑繩拉力設(shè)計(jì)值41③、纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值

④、桅桿自重設(shè)計(jì)值

166③、纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值④、桅桿自重設(shè)計(jì)值42（3）、軸力計(jì)算設(shè)計(jì)桅桿截面時(shí)，一般需要計(jì)算桅桿的頂部、吊耳處、中部和底部軸力，令其分別為：

、、、

167（3）、軸力計(jì)算、、、43頂部軸力：吊耳處的軸力

式中：

l1—桅桿頭部長(zhǎng)度

168頂部軸力：吊耳處的軸力式中：l1—桅桿頭部桅桿中部軸力

桅桿底部軸力

169桅桿中部軸力桅桿底部軸力45圖4-12桅桿軸力圖170圖4-12桅桿軸力圖46(2)、彎矩的計(jì)算可分別按各力單獨(dú)作用于桅桿時(shí)產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行計(jì)算，然后疊加。具體過(guò)程為作業(yè)，請(qǐng)同學(xué)們自己做。注意：桅桿自重是均布載荷疊加后的彎矩圖如圖4-13171(2)、彎矩的計(jì)算47圖4-13桅桿彎矩圖172圖4-13桅桿彎矩圖484、截面初選（1）、按經(jīng)驗(yàn)或按教材表附錄5初選；（2）、查出：①截面面積F②最小慣性半徑i③計(jì)算出長(zhǎng)細(xì)比λ

1734、截面初選49式中：μ為兩端支承系數(shù)，兩端鉸支：υ=1一端固定、一端自由：υ=2兩端固定：υ=0.5一端固定、一端鉸支：υ=0.7

一般，桅桿取為兩端鉸支。

174式中：μ為兩端支承系數(shù)，50當(dāng)：λ＜61時(shí)，小柔度桿，按強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。

λ≥61時(shí)，中、大柔度桿，按穩(wěn)定條件進(jìn)行計(jì)算。按λ查表，查出軸心受壓折減系數(shù)

175當(dāng)：λ＜61時(shí)，小柔度桿，按強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。515、截面校核：按簡(jiǎn)便計(jì)算法（軸心壓桿）

式中：

A為許用應(yīng)力減少量，一般取200～300Kg/cm2

NZ為桅桿中部軸力。1765、截面校核：52

上式如滿足，設(shè)計(jì)結(jié)束；如不滿足，重新初選截面，進(jìn)行校核。實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)值一般控制在800Kg/cm2

～1000Kg/cm2左右。如必須按壓彎組合進(jìn)行計(jì)算，其具體方法見(jiàn)格構(gòu)式桅桿的校核。

177上式如滿足，設(shè)計(jì)結(jié)束；如不滿足，重新初選截面例題1

如圖示，某工地采用傾斜桅桿吊裝一設(shè)備，已知設(shè)備重（包括索、吊具）為50KN，外形尺寸為：長(zhǎng)×寬×=6×3×2.5m，基礎(chǔ)高6.5m，如假定纜風(fēng)繩的等效拉力為20KN，請(qǐng)按簡(jiǎn)便法設(shè)計(jì)一根鋼管式桅桿。178例題1如圖示，某工地采用傾斜桅桿吊裝一設(shè)17955解：一、確定桅桿長(zhǎng)度1、按投影關(guān)系已知：h1=6.5mh2=0.3mh3=2.5m(1)、確定吊索長(zhǎng)度h4吊索栓接方法設(shè)計(jì)如圖示180解：56由圖示幾何關(guān)系知：h4=1.5m(2)、確定滑輪組長(zhǎng)度h5

根據(jù)設(shè)備重量，選擇H8×2G滑輪組，單跑頭順穿，查表，得其最短極限距離（鉤到鉤）為2000，考慮500安全距離，則：

h5=2.5m181由圖示幾何關(guān)系知：h4=1.5m57令：按投影長(zhǎng)度求得的桅桿有效長(zhǎng)度為：取為14m。182令：按投影長(zhǎng)度求得的桅桿有效長(zhǎng)度為：582、按通過(guò)性確定桅桿有效長(zhǎng)度（假定桅桿直徑為400）令：按通過(guò)性確定的桅桿有效長(zhǎng)度為取為17.5m。1832、按通過(guò)性確定桅桿有效長(zhǎng)度（假定桅桿直徑為400）59兩者比較，取桅桿有效長(zhǎng)度為17.5m,加上桅桿頭部長(zhǎng)度500,則：桅桿總長(zhǎng)

L=17.5+0.5=18.00m符合材料的出廠規(guī)格。184兩者比較，取桅桿有效長(zhǎng)度為17.5m,60二、桅桿的截面選擇1、滑輪組跑繩拉力計(jì)算（1）、計(jì)算載荷

Q計(jì)

=K動(dòng)×Q=1.1×50=55KN查表選H8×2G滑輪組，分支數(shù)為4，導(dǎo)向輪為2。查表，得載荷系數(shù)為：α=0.287則滑輪組的跑繩拉力S為:S=α×Q計(jì)

=0.287×55=15.8KN185二、桅桿的截面選擇612、桅桿受力分析與計(jì)算（1）、桅桿受力分析如圖示：查教材附錄4，初選φ273×8的無(wú)縫鋼管，其截面特性為：截面積F=66.7cm2慣性半徑i=9.37cm自重:q=0.5228KN/m1862、桅桿受力分析與計(jì)算62（2）、載荷設(shè)計(jì)值計(jì)算：計(jì)算載荷設(shè)計(jì)值：

滑輪組跑繩拉力設(shè)計(jì)值：187（2）、載荷設(shè)計(jì)值計(jì)算：滑輪組跑繩拉力設(shè)計(jì)值：63纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值：

桅桿自重設(shè)計(jì)值：188纜風(fēng)繩的拉力設(shè)計(jì)值：桅桿自重設(shè)計(jì)值：64（3）、軸力計(jì)算頂部軸力：

吊耳處軸力：189（3）、軸力計(jì)算吊耳處軸力：65桅桿中部軸力：桅桿底部軸力：190桅桿中部軸力：桅桿底部軸力：66桅桿軸力圖191桅桿軸力圖673、截面校核（按簡(jiǎn)便算法）（1）、長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算：查表（教材附錄5）得軸心壓桿折減系數(shù)為：1923、截面校核（按簡(jiǎn)便算法）查表（教材附錄5）得軸心壓桿折減系（2）、截面校核：符合要求193（2）、截面校核：符合要求69第三節(jié)格構(gòu)式桅桿的設(shè)計(jì)計(jì)算課程設(shè)計(jì)要用，要求自己看。194第三節(jié)格構(gòu)式桅桿的設(shè)計(jì)計(jì)算課程設(shè)計(jì)要用，要求自己看。70第四節(jié)穩(wěn)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算桅桿穩(wěn)定系統(tǒng)包括纜風(fēng)繩和地錨兩大部分。一、纜風(fēng)繩的設(shè)計(jì)計(jì)算：〈一〉、纜風(fēng)繩的布置形式1、傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置（圖4-14）2、直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置（圖4-15）3、直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置（圖4-16）4、動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置（圖4-17）195第四節(jié)穩(wěn)定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算桅桿穩(wěn)定系統(tǒng)包括纜風(fēng)繩和地錨兩圖4-14a傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)

196圖4-14a傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)72圖4-14b傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)圖4-14b傾斜桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)197圖4-15a直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)

198圖4-15a直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)744-15b直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)4-15b直立單桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)199圖4-16a直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)

200圖4-16a直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)76圖4-16b直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)圖4-16b直立雙桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)201圖4-17a動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)

202圖4-17a動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置(頂視圖)78圖4-17b動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)圖4-17b動(dòng)臂桅桿纜風(fēng)繩的布置(立體圖)203〈二〉、纜風(fēng)繩的設(shè)計(jì)計(jì)算：纜風(fēng)繩拉力分“工作拉力”和“初拉力”兩部分。1、初拉力

（1）、概念：指的是桅桿在沒(méi)有工作時(shí)，纜風(fēng)繩預(yù)先拉緊的力。它決定了桅桿頭部在工作時(shí)偏移量的大小。204〈二〉、纜風(fēng)繩的設(shè)計(jì)計(jì)算：80（2）、初拉力的確定①理論公式：見(jiàn)教材，目前不成熟。

②按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行。在大多數(shù)吊裝精度要求不高的情況下，能滿足要求。初拉力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式：a、取主纜風(fēng)繩的工作拉力的15%～20%。205（2）、初拉力的確定81b、

按鋼絲繩的直徑確定：

d

≤22mm時(shí)，T初=1噸

22mm＜

d≤37mm時(shí)，T初=3噸

d＞

37mm時(shí)，T初=5噸C、取鋼絲繩的自重的50%～100%

最常用的是a。（按主纜風(fēng)繩的工作拉力的百分比取初拉力）206b、

按鋼絲繩的直徑確定：822、工作拉力：

（1）、概念：桅桿式起重機(jī)在工作時(shí)，纜風(fēng)繩所承擔(dān)的載荷。（2）、特點(diǎn)：①布置方式較多；根據(jù)具體情況計(jì)算。②肯定有一根處在吊裝平面內(nèi)。（主纜風(fēng)）

2072、工作拉力：83（3）、計(jì)算法則所有纜風(fēng)繩的拉力轉(zhuǎn)化為在吊裝平面內(nèi)的等效拉力T，因此，各力在這個(gè)垂直平面內(nèi)形成平面匯交力系。根據(jù)力系平衡，可以計(jì)算出纜風(fēng)繩的等效拉力T，然后，按一定比例將這個(gè)等效力T分配到各纜風(fēng)繩上，即得到主纜風(fēng)繩的工作拉力Tz。這個(gè)分配比例與纜風(fēng)繩的工藝布置有關(guān)?？梢圆楸怼?/p>

208（3）、計(jì)算法則84（4）、計(jì)算過(guò)程如圖4-14，纜風(fēng)繩與水平面的夾角為β，規(guī)定：一般情況下：β≤300特殊情況下：β≤450209（4）、計(jì)算過(guò)程85根據(jù)力矩平衡，有：210根據(jù)力矩平衡，有：86主纜風(fēng)繩工作拉力T工為：

T工=μ×T式中，μ為分配系數(shù)，根據(jù)纜風(fēng)繩的布置形式，查表（教材表2-7-1，2-7-2）。主纜風(fēng)繩總拉力Tz為：

Tz=T工+T初211主纜風(fēng)繩工作拉力T工為：87（5）、纜風(fēng)繩的選擇所有纜風(fēng)繩必須一律按主纜風(fēng)繩的總拉力Tz選取。不允許：主纜風(fēng)繩的受力大，選直徑大的鋼絲繩，其他纜風(fēng)繩的受力小，選直徑小的鋼絲繩。212（5）、纜風(fēng)繩的選擇88例題2

試求例題1的纜風(fēng)繩拉力，并選擇纜風(fēng)繩規(guī)格型號(hào)。（所有參數(shù)均取計(jì)算結(jié)果）。解：由例題1，已知：桅桿總長(zhǎng)度：L=18m；有效長(zhǎng)度:l=17.5m桅桿截面為:φ273×8;桅桿自重:G=52.28Kg/m×18=941Kg滑輪組跑繩拉力:S=1.58t計(jì)算載荷:Q計(jì)=5.5t213例題2試求例題1的纜風(fēng)繩拉力，并選擇纜風(fēng)繩例題2吊耳偏心距：E2=300；纜風(fēng)盤偏心距：E1=300。1、纜風(fēng)繩布置：按5根布置；2、受力分析如例題2圖示。214例題2吊耳偏心距：90例題23、有效拉力計(jì)算按公式：將數(shù)據(jù)代入公式得：

T=2.25t215例題23、有效拉力計(jì)算91例題24、主纜風(fēng)繩工作拉力的確定：查表（教材表2-7-1）得：分配系數(shù)μ=0.828

則:主纜風(fēng)繩工作拉力T工為:T工=μT=0.828×2.25=1.86t216例題24、主纜風(fēng)繩工作拉力的確定：92例題25、主纜風(fēng)繩初拉力的確定：按工作拉力的15%～20%取，太小，取為最小值T初=1t6、主纜風(fēng)繩總拉力的確定：

T主=T工+T初

=1.86+1=2.86t217例題25、主纜風(fēng)繩初拉力的確定：93例題27、主纜風(fēng)繩的選擇：查表（手冊(cè)表2-15）選6×19+1，σb=1400MP鋼絲繩，安全系數(shù)取3.5直徑為φ15.58、其它纜風(fēng)繩的選擇：其它纜風(fēng)繩一律與主纜風(fēng)繩相同。218例題27、主纜風(fēng)繩的選擇：94二、地錨的計(jì)算1、作用：地錨的作用是固定纜風(fēng)繩，將纜風(fēng)繩的拉力傳遞到大地。以保持桅桿的穩(wěn)定和正常工作。2、種類、目前常用的地錨種類有：全埋式、半埋式、活動(dòng)式和利用建筑物數(shù)種。219二、地錨的計(jì)算953、全埋式地錨的設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）、結(jié)構(gòu)全埋式地錨是將橫梁橫臥在按一定要求挖好的坑底，將鋼絲繩拴接在橫梁上，并從坑前端的槽中引出，埋好后回填土壤并夯實(shí)即成。2203、全埋式地錨的設(shè)計(jì)計(jì)算96（2）、特點(diǎn)全埋式地錨可以承受較大的拉力，適合于重型吊裝；須破壞地面，不適合用于地面已處理好，或地下埋有地下管、線的擴(kuò)建工程；橫梁材料不能再次使用，浪費(fèi)較大；地錨強(qiáng)度的計(jì)算主要是驗(yàn)算其水平穩(wěn)定性、垂直穩(wěn)定性和橫梁強(qiáng)度。221（2）、特點(diǎn)97（3）、垂直穩(wěn)定性計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-18示圖4-18a全埋式地錨（剖面）222（3）、垂直穩(wěn)定性計(jì)算圖4-18a全埋式地錨（剖面）圖4-18b全埋式地錨（立體圖）圖4-18b全埋式地錨（立體圖）223圖中：T—

纜風(fēng)繩拉力，它可分解為水平分力T1，垂直分力T2；α—

纜風(fēng)繩與地面夾角；B—

地錨的上口寬；b—

底部寬度；H—

地錨深度；L—橫梁長(zhǎng)度；224圖中：100H—橫梁高度；Ψ1—

土壤抗拔角；G—

土壤重量。在水平分力的作用下，橫梁壓緊在土壤上，當(dāng)橫梁在垂直分力的作用下有上拔趨勢(shì)時(shí)，產(chǎn)生摩擦力f。

225H—橫梁高度；101式中：μ為摩擦系數(shù)，一般取0.4～0.5垂直穩(wěn)定性按下式校核:

式中：K為穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取

2～2.5

226式中：μ為摩擦系數(shù)，一般取0.4～0.5102（4）、水平穩(wěn)定性計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-18該項(xiàng)主要校核土壤的抗壓能力。按下式進(jìn)行：

式中：

為土壤在H深度的抗壓強(qiáng)度?？砂聪率竭M(jìn)行計(jì)算：

227（4）、水平穩(wěn)定性計(jì)算103式中：γ

—

土壤