风是自然现象,露天作业的起重机受到风载荷的效果,会给起重作业形成干扰,引发事故,有时乃至给起重机带来灾难性的结果。
起重机的风载荷分为作业状况风载荷和非作业状况风载荷两类。作业状况风载荷是起重机在正常作业状况下所能接受的最大核算风力;非作业状况风载荷是起重机非作业时所受的最大核算风力(如暴风发生的风力)。在核算起重机风载荷时,应考虑风对起重机是沿着最晦气的方向效果的。风载荷按下式核算:
Pw=CKhqA
式中:Pw--效果在起重机上或物品上的风载荷,N;
C--风力系数;
Kh--风压高度改变系数;
q--核算风压,N/m2;
A--起重机或物品垂直于风向的顶风面积,m2。
1.核算风压q
核算风压与空气密度和风速有关,可按下式核算:
式中:q--核算风压,N/m2;
v--核算风速,m/s。
核算风压规定为按空阔区域离地10m高度处的核算风速来确认。作业状况的核算风速按阵风风速(即瞬时风速)考虑,非作业状况的核算风速按2min的平均风速考虑。
核算风压分qⅠ,qⅡ,qⅢ种。
qⅠ为起重机正常作业状况核算风压,用于挑选电动机功率的核算及组织零部件的发热和磨损核算。
qⅡ为起重机作业状况最大核算风压,用于核算组织零部件和金属结构的强度刚度及稳定性;核算驱动设备的过载能力及整机作业状况下的抗倾覆稳定性。
qⅢ为起重机非作业状况核算风压,用于验算此时起重机组织零部件及金属结构的强度、整机抗倾覆稳定性和起重机的防风抗滑安全设备、锚定设备的规划验算。
室外作业的起重机的核算风压如表5-10所示。
地区 |
工作状态计算风压 |
非工作状态计算风压② |
|
qⅠ |
qⅡ |
qⅢ |
|
内陆 |
0.6qⅡ |
150 |
500~600 |
沿海① |
250 |
600~1000 |
|
台湾及海南诸岛 |
250 |
1500 |
表5-10起重机的核算风压N/m2
注:①滨海区域系指大陆离海岸线100km以内的大陆或海岛区域。
②非作业状况核算风压的取值:内陆的华北、华中和华南区域宜取小值;西北、西南和东北区域宜取大值;滨海以上海为界,以北取较小值,以南取较大值,上海可取800N/m2;在内河港口峡谷风口区域、经常受特大暴风效果的区域或只在小风区域作业的起重机,其非作业状况核算风压应按当地气候材料提供的常年最大风速核算。
2.风压高度改变系数Kh
起重机的作业状况核算风压不考虑高度改变。所有起重机的非作业状况核算风压均需考虑高度改变。核算风载荷时,可沿起重机高度划分成20m高的等风压区段。以各段中点高度的系数乘以核算风压。风压高度改变系数(Kh)的取值按陆上、海上及海岛两种状况核算。陆上为:
海上及海岛为:
式中:h--距离地(或海)面的高度,m。
3.风力系数C
风力系数与结构物的体型、尺度等有关,一般起重机单片结构和单根构件的风力系数(C)如表5一11所示。
结构型式 |
型钢平面 |
型钢、钢板、钢板梁和箱形构件L/h |
圆管及管结构 |
封闭司机室、机 |
|||||||||
0.3~0.6 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
<1 |
≤3 |
7 |
10 |
≥13 |
||
C |
1.6 |
1.3 |
1.4 |
1.6 |
1.7 |
1.8 |
1.9 |
1.3 |
1.2 |
1.0 |
0.9 |
0.7 |
1.1~1.2 |
注:司机室在地面上的,取C=1.1;悬空的,取C=1.2
4.顶风面积A
起重机结构和物品的顶风面积应按最晦气顶风方位核算,并取垂直于风向平面上的投影面积。
(1)单片结构的顶风面积为:
A=A1
式中:A--结构或物品的实践顶风面积,m2;
A1--结构或物品的外轮廓面积,m2;
--结构的充分率,即=A/A1,如表5-12所示。
受风结构类型和物品 |
实体结构和物品 |
1.0 |
机构 |
0.8~1.0 |
|
型钢制成的桁架 |
0.3~0.6 |
|
钢管桁架结构 |
0.2~0.4 |
表5-12结构的充分率
(2)多片并列等高的型式相同的结构,考虑前片对后片的挡风效果,其总顶风面积为:
式中:A1--前片(第1片)结构的顶风面积;
η--两片相邻的桁架前片对后片的挡风折减系数,它可依据结构的充分率()和两片构件之间的距离比(a/h),查起重机规划手册。
a--两片构件之间的距离;
n--并列的相同型式和尺度的结构片数。
(3)吊运物品的顶风面积应按其实践轮廓尺度在垂直于风向平面上的投影来 决议。物品的轮廓尺度不明确时,允许采用近似办法加以估算。