導(dǎo)語：吊車梁選型計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1概述

吊車梁需承受移動的吊車荷載，因此與一般的受彎構(gòu)件相比，吊車梁受力情況更加復(fù)雜。在進行吊車梁選型時，我們需要考慮多種影響因素。通常情況下可以根據(jù)起重機的工作機制和吊車梁的跨度，來初步確定吊車梁是否需要設(shè)置輔助制動結(jié)構(gòu)，但具體情況還需根據(jù)實際受力分析結(jié)果確定。

2案例分析

2．1工程概況。某大型多層廠房為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，廠房內(nèi)吊車梁為橋式吊車梁，有200t和50t兩臺吊車運行，吊高為24m，相鄰吊車梁跨度為7．5m和15m，設(shè)置制動梁和制動桁架兩種制動結(jié)構(gòu)。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，吊車梁工作級別為中級工作制A5級，鋼材類別應(yīng)選用Q345鋼材。起重重量為200t，吊車最大輪壓為45kN，單側(cè)輪數(shù)為8，吊車寬度為10．2m;起重重量為50t，吊車最大輪壓為45kN，單側(cè)輪數(shù)為2，吊車寬度6．5m。吊車梁選用焊接工字型鋼梁系統(tǒng)。2．2吊車梁的特點。為方便施工，本工程吊車梁按簡支結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于吊車噸位大、跨度大、兩臺吊車作業(yè)，橫向水平剎車荷載較大，因此在吊車梁高度及制動結(jié)構(gòu)選取時，需綜合考慮各方面的影響因素［2］。1)本工程中吊車梁局部柱距分別為15m和7．5m，吊車梁高度不同。由于大部分的柱距為7．5m，因此可將15m柱距的吊車梁做成高度不等、腹板截面變化的梁。在設(shè)計變截面吊車梁時，15m與7．5m兩跨度差距大，吊車梁高度差值也大，故采用中間截面高度過渡，使吊車梁高度選取既滿足強度、穩(wěn)定性和撓度等方面的要求，又更加經(jīng)濟合理。2)本工程中吊車噸位大、跨度大，為保證吊車梁的整體穩(wěn)定性，同時增加吊車梁的側(cè)向剛度，應(yīng)選擇合適的吊車梁制動結(jié)構(gòu)。本工程中，7．5m跨度擬采用制動梁結(jié)構(gòu)，即吊車梁+制動板+制動邊梁(見圖1);15m跨度擬采用制動桁架結(jié)構(gòu)，即吊車梁+制動桁架+輔助桁架(水平支撐)(見圖2)。3)本工程吊車起重量為200t的中級工作制，在考慮其制動板或制動桁架的腹桿連接板與梁上翼緣間的連接時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用高強螺栓或鉚釘連接，且由于其焊縫等級要求高，還應(yīng)進行疲勞計算。2．3PKPM吊車梁計算過程。設(shè)計鋼吊車梁時，應(yīng)在PKPM軟件組中使用鋼結(jié)構(gòu)工具箱的“吊車梁—工字型吊車梁”進行數(shù)據(jù)錄入設(shè)計工作［3］。由于本工程選用的起重機為非標準數(shù)據(jù)，故在數(shù)據(jù)庫中無此起重機樣本，應(yīng)根據(jù)廠家提供樣本自己添加數(shù)據(jù)。本工程根據(jù)四川沱江的起重機公司提供的樣本，添加輸入起重機跨度、最大輪壓、最小輪壓、輪距等特性數(shù)據(jù)。在PKPM中輸入吊車梁截面數(shù)據(jù)，可以按自己設(shè)計需求選擇，然后根據(jù)擬選定的吊車系統(tǒng)形式，輸入制動板或制動桁架數(shù)據(jù)，在輸入制動結(jié)構(gòu)信息時，應(yīng)考慮制動板的允許寬度，避免輸入數(shù)據(jù)錯誤而反復(fù)計算。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第6．1．1條規(guī)定:直接承受動力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，當應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n≥5×104次時，應(yīng)進行疲勞計算［1］。由于本工程為中級工作制A5級，起重重量為200t，50t兩臺，且循環(huán)次數(shù)大于規(guī)范要求，故應(yīng)考慮疲勞計算(如圖3所示)。吊車數(shù)據(jù)全部輸完后，運行PKPM軟件進行吊車梁計算，最后輸出吊車梁計算書，輸出計算書時可選擇輸出文件類型(．doc或PDF)。在PKPM軟件輸出文件中可看出計算結(jié)果有多個截面可以選取，而PKPM會選取最經(jīng)濟截面以供設(shè)計者參考(見圖4)。本工程中PKPM軟件自動選擇截面非整數(shù)，故設(shè)計時應(yīng)根據(jù)需求進行選取和調(diào)整，然后返回PKPM吊車梁計算程序中進行吊車梁截面驗算，驗算結(jié)果須均滿足規(guī)范要求，方可按此結(jié)果進行進一步設(shè)計。2．4制動結(jié)構(gòu)設(shè)計。制動梁結(jié)構(gòu)由吊車梁+制動板+制動邊梁(槽鋼)組成，為滿足建筑需求，制動板需兼做走道板，故應(yīng)采用防滑鋼板。制動邊梁設(shè)計時，要考慮水平荷載和豎向荷載雙向作用，即吊車橫向水平力和走道板活荷載2kN/m2。故制動邊梁應(yīng)按雙向受彎構(gòu)件設(shè)計。制動桁架結(jié)構(gòu)由吊車梁+制動桁架+輔助桁架(水平支撐)組成，輔助桁架承受荷載主要為自重荷載、人行走道活荷載2kN/m2、吊車橫向剎車荷載及風荷載作用［4］。由于輔助桁架是在豎直及水平荷載共同作用下的，因此在計算時，不僅其強度須滿足豎直及水平荷載共同作用下的強度要求，而且其撓度也必須同時滿足豎向及水平兩個方向撓度的要求。由于設(shè)有走道板，計算時還需要考慮豎向荷載產(chǎn)生的局部彎矩。2．5連接節(jié)點設(shè)計。1)吊車梁連接。在本工程中，由于主廠房柱為混凝土格構(gòu)柱，而在吊車梁標高以上此柱變?yōu)閱蝹€圓鋼管混凝土柱，因此在上柱采取突出550寬的腹板，以便于吊車梁與上柱連接，此連接應(yīng)采用3M20高強螺栓。吊車梁下翼緣與柱的連接一般采用普通螺栓固定。吊車梁端部傳遞的荷載復(fù)雜，為水平剎車力、縱向風荷載和縱向地震作用分別進行組合計算，故吊車梁與吊車端部采用高強螺栓連接，螺栓間距要同時滿足構(gòu)造及計算要求。2)制動結(jié)構(gòu)的連接。制動板及制動桁架與柱之間用M20高強螺栓連接;制動板與吊車梁上翼緣連接采用直徑為M20高強螺栓連接，連接間距按計算結(jié)果選取;制動桁架腹桿節(jié)點與吊車梁上翼緣采用M20高強螺栓連接。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題

通過以上工程實例分析，在設(shè)計時應(yīng)注意以下問題:1)吊車梁截面選擇。吊車梁跨度不一樣，為使柱頂標高統(tǒng)一，柱頂標高差距減小，吊車梁須做變截面。變截面的形式和高度應(yīng)綜合考慮，根據(jù)相鄰跨度的吊車梁高度進行選擇，必要時可采取中間截面過渡，以防止變截面過高影響吊車梁受力。2)吊車梁制動結(jié)構(gòu)選取。吊車梁制動結(jié)構(gòu)包括制動梁和制動桁架。制動系統(tǒng)的選取應(yīng)根據(jù)吊車跨度及起重機的起吊重量進行選取。選取合適的制動結(jié)構(gòu)不僅能滿足工作機制需求，而且能節(jié)約造價成本。3)吊車梁疲勞計算。在進行疲勞計算時，應(yīng)考慮影響鋼吊車梁本身的結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式，鋼材的力學(xué)性能以及其工作環(huán)境條件。對于不同的吊車梁，進行疲勞設(shè)計時，應(yīng)考慮吊車梁的支座形式、結(jié)構(gòu)形式、鋼材型號、跨度大小、支撐和連接形式、焊接形式以及吊車梁工作頻率等的影響。例如:對非焊接的構(gòu)件和連接，其應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位可不計算疲勞強度。而對于單個廠房來說，在疲勞設(shè)計時，應(yīng)考慮應(yīng)力幅值及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的影響。

4結(jié)語

在進行吊車梁系統(tǒng)的設(shè)計時，設(shè)計人員可根據(jù)工程特點，充分考慮吊車系統(tǒng)各個組成部分的關(guān)系，利用PKPM計算軟件計算吊車梁。當然，我們在設(shè)計時應(yīng)把軟件作為輔助工具，更要根據(jù)自己的設(shè)計經(jīng)驗，來判斷計算結(jié)果是否準確，是否滿足相關(guān)規(guī)范標準的要求，這樣才能使吊車梁既能滿足規(guī)范要求又能經(jīng)濟合理。

參考文獻:

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［4］曹輝．對吊車梁系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)探討［J］．城市建設(shè)，2012(11):1-6．•73•第46卷第13期2020年7月

作者:任亞麗 單位:軍事科學(xué)院國防工程研究院