钢梁上重型吊耳的设计选型

钢梁上重型吊耳的设计选型

作者：何菲菲孙长安

来源：《中国机械》2013年第16期

摘要：本文集中研究在型钢梁上安装重型吊耳的几种方式，通过比较不同吊耳连接结构的特点，探讨出此类重型吊耳的最优设计方案。

关键词：重型吊耳，承载力，局部受力，焊接吊耳

工程领域内普遍使用销轴耳板连接来传递较大拉力荷载。图1所示，是一种在机械和建筑工程中用于吊装、钻探、打桩或设备固定等用途的常见钢结构件。该结构在钢梁上安装重型吊耳以连接设备，单个吊耳的承载力可达数十吨至几百吨，而吊耳安装方式则成为限制其承载力发挥的重要因素。

本文以H型钢梁上安装重型吊耳结构为例，梁高500mm，翼缘厚40mm，设计承载力300吨的吊耳，来比较分析图1所示结构上几种不同的吊耳安装方案。

1.多轴吊耳。

方案一利用销轴连接，将型钢梁与2块连接板通过多根长轴连接，再将吊耳销接到连接板上。轴孔处的梁腹板直接受拉，受腹板厚度限制，只适合于受力不大的结构，在此例中不能成功设计出重型吊耳。

2.直接焊接吊耳。

方案二将吊耳板直接焊接在型钢梁翼缘面上，在外侧以及钢梁上下翼缘间对应位置上设置加劲板。此方案依靠翼缘与吊耳的正向焊缝受力，焊缝长度取决于吊耳结构与翼缘的连接长度。通过有限元方法分析结果，可以明显看出直接焊接的吊耳集中在上翼缘局部受力。

3.螺栓连接吊耳。

方案三通过密布螺栓群将吊耳传递的荷载分散到型钢梁翼缘上。通过有限元模拟验证发现，在负载较大的情况下，密布的螺栓群并非共同承载，而是很快进入局部屈服，这是由于翼缘连接位置材料相对螺栓刚度小，发生局部变形造成的。

4.加托梁靴梁式吊耳。

方案四通过增加靴梁的方法将方案二吊耳结构的荷载均匀分散到梁翼缘面上。此方案在一定程度上改善了梁翼缘受力，但必须依赖增大整个吊耳的结构尺寸来实现，同时存在焊缝错杂的制作工艺问题。

5.嵌入式吊耳。

方案五考虑将型钢梁变成方案四中的靴梁，直接使用梁腹板作为吊耳连接板的一部分，吊耳结构贯通钢梁。这种设计与其他方案的区别在于，纵向平行焊缝即梁腹板直接参与受力，而不是通过翼缘板参与受力。从有限元计算结果看来，方案五可以设计出承载力达400吨的吊耳，已经接近梁结构的设计承载能力。

由上可知，只有方案四和方案五中的吊耳结构能够实现设定的承载性能。而在型钢梁结构上设计安装重型吊耳的最优方案，应当充分利用梁身材料的强度和刚度，通过吊耳与梁的平行长焊缝受力来实现。

参考文献：

[1] SH/T 3515-2003，大型设备吊装工程施工工艺标准[S].北京：中国石化出版社，2008.