面形式不对称，所以其稳定性差，载荷分布也不均匀，在A型井架中应用较多。正是为了克服单角钢的这些缺点，才有了双脚钢的出现，但是双脚钢制作复杂，安装和拆卸工作量大，接头处出现腐蚀的可能性也比较大。
5.工字钢式
截面是工字形状，主体为长条形钢材，其承载能力比较大，H型钢也属于工字钢中的一种，工字钢也叫钢梁。
2.6 井架杆件结构的确定
井架杆件的选择，依据井架所处的工作环境和杆件受力情况，在满足安全使用的条件下，尽量选择组装方便，经济适用的杆件结构。考虑到安全的因素，井架的杆件必须在能承受最大钩载（该井架为游动系统为12绳时，最大钩载4500kN）以上的强度。
查《石油钻采机械》表9-15得Q345钢的抗拉、抗压、抗弯曲许用应力为240MPa。
假设载荷全部平均作用与四根弦杆上，此时的载荷为最大钩载。 即4Q=4500 kN 则 Q=1125 kN 由公式Q/A < [σ]
可得A>Q/ [σ]=1125*103/240*106=46.88 cm2
为了保证井架在使用过程中的安全可靠性，主体结构应选用截面积大于46.88cm2的H型钢，杆件结构选择如下： 位置 立柱 顶部横梁 顶部斜撑 主面横梁 主面斜撑 侧面横梁 侧面斜撑 钢形状 H型钢 矩形管 圆钢 H型钢 圆钢 H型钢 槽钢 钢型号 HP400*400 TUB25015010.0 Φ=100 HP300*300 Φ=180 HM300*200 槽钢CH32C 参数 B=400 H=400 S=13 T=21 B=250 H=150 T=10 D=100 B=300 H=300 S=10 T=15 D=180 B=300 H=294 S=8 T=12 B=320 H=92 S=12 T=14 表2.1模型截面选取
2.7 井架结构简图
本设计分为5段，每段构件通过焊接而成，段与段之间采用销子连接，其外
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形结构简图如图所示：
a.侧面结构图 b.正面结构图
图2.2井架结构简图
2.8 井架主体尺寸
1.井架高度 46749 mm 2.二层台高度 27222 mm 3.上底尺寸 3019mm*2789mm 4.下底尺寸 9476mm*5822mm 5.井架一段长 8993mm 6.井架二段长 13344mm 7.井架三段长 11701mm 8.井架四段长 6632mm 9井架五段长 6079mm
本章小结
本章主要对井架进行了理论设计，将井架的基本参数进行了确定。确定立面形式以及斜撑的布置方式是井架建模的基础，对井架结构的稳定性和合理性也有相当大的作用，斜撑的布置对井架自身载荷及加上工作载荷时的应力分布影响特别大，因此本设计做了比较详细的介绍。同时，本章确定了井架的截面形式和所选择材料，选择方式主要是参照相关井架设计的论文为标准，最后初步确
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定了井架的大体结构和主体尺寸。
3 井架的主要参数确定及相关载荷分析与计算[8]
3.1井架参数
通过查阅JJ450型井架设计制造相关资料，从《JJ450/45-k的使用说明书及维护手册》等资料得到井架以下主要参数： 1、钩载
游动系统为12绳时，最大钩载为4500 kN(即最大静载荷) 游动系统为10绳时，最大钩载为4236 kN 游动系统为8绳时，最大钩载为3916 kN 2、二层台立根容量
共6440 m（5\钻杆，立根长28 m） 井架高度：H=46749 mm 井架类型：前开口型 3、恒载
井架自重：G井架=957.43 kN 天车重量=107.58 kN 二层台自重：G二层台=48.86 kN 游车重量：G游车=81.35 kN 大钩重量：G大钩=34.96 kN
大绳重量：G大绳=6.19×14×40×9.8=33.97 kN
游动系统重量：
G游动=G游车+G大钩+G大绳=150 kN 总立根重量：
G立根=36×6440×9.8=2.272×103 kN 立管重量：
G立管=36×(17+22.5)×9.8=13.936 kN 额定载荷（即最大钻柱重量）： Q柱=2200 kN 最大静载荷（即最大钩载）： Qmax=4500 kN 工作载荷的计算：
1、工作绳作用力
Z为工作绳数量 取 Z=12 工作绳作用力近似取作：
（Q柱?Q游动） P绳??2=392 kN
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（Qmax?G游动）?2?775.047kN P绳max?Z3.2计算方法
为了保证井架在使用过程中的安全稳定性，在设计过程中必须对井架所受应力进行分析，核算井架受到的外部应力，然后对井架的强度和稳定性进行核算，计算过程中采用API的设计标准对井架载荷进行定义和计算，所取参数也来源于该标准。
3.3井架的结构静载
结构静载是指包括井架的主体构件、以及安放在井架上面的各种配套设备的重量，安放的设备包括有天车、游车、大钩、顶驱等装置。
3.4立根载荷
立根载荷是指在井架正常工作时，存放于钻台上的立根对井架和底座产生的力的作用，这个力主要包括立根自重和风作用产生的力，分为水平载荷和垂直载荷，水平载荷通过二层台垂直作用于井架上。 已知以下参数：
钻杆直径：127 mm 钻杆单位长度重量：q=36 kg/m 立根数量：n=230 立根长： l=28m
立根与钻台面倾角：θ=87° 取g=9.8 m/s2
由此可求出立根对井架的水平作用力为：
1P根=q?l?n?cot(?)?g?60kN2
3.5 大钩最大静载
大钩最大静载是指死绳固定于相应位置的时候，在无其他附加载荷的情况下，大钩所需承担的游车和自重的载荷，用QS表示
QS=（1.9~2.4）Q+G Q—最大钻柱重量
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G—游车和大钩自身的重量（取QS=4500KN。）
3.6二层台的计算设计
二层台[9]是用来存放钻杆的位置，计算时必须得出井架二层台的容量，已知该井架立根容量为6400 m，钻杆直径为5英寸，长度为28 m。又因为还要放套管等其他设备，应将容量扩大1.5倍，因此二层台可存放的127mm钻杆数量为：
6400÷28=230
所以实际存放立根数为230根。
放大1.5倍后为230×1.5=345，所以二层台设计时虚考虑的容量排放方式为每排放30根立根，放12排，即每边12排，每排15根。
127 mm 钻杆接箍直径为 152 mm 因此
l1?15?152?2280 l2?12?152?1824
二层台结构与尺寸图如下：
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