3.4.吊车梁设计

lz --集中荷载在腹板计算高度边缘的假定分布长度：
hy hR a hy lz=a+2.5hy+a1 lz=a+5hy
tw
h0
tw
lz=a+5hy+2 hR
hy
lz a1 a σc
2、稳定验算
设有制动结构的吊车梁，其侧向弯曲刚度很大，整 体稳定得到保证，不需验算。加强上翼缘的吊车梁，应 按下式验算其整体稳定。
F Pk ,max
一台最大吊车
计算力及吊车台总数组合表
计算项目
计算力
轻、中级吊车 重级吊车
T ( Q Q1 ) / n
吊车台数组合
制动结构的水平 挠度 梁上翼缘、制动 结构与柱的连接 柱间支撑处吊车 下翼缘与柱的连 接
—
一台最大吊车
T 1.4 ( Q Q1 ) / n
T 1.4 H ( Q g ) / n
15tw x
y
Mx
Mx
y
y1 A x My T d
x
y1
Mx b1
加强上翼缘吊车梁 受压区： A点最不利
Mx M y f Wnx 1 Wny
受拉区：
Mx f Wnx 2
W’ny—吊车梁上翼缘截面对 y轴的净截面抵抗矩。
带制动梁的吊车梁 A点最不利
My Mx f Wnx 1 Wny 1
计算力及吊车台总数组合表
计算项目
F Q 1Pk , max
T 1.4 ( Q Q1 ) / n
计算力
轻、中级吊车 重级吊车
吊车台数组合
吊车梁及制动结 构的强度和稳定 轮压处腹板局部 压应力、腹板局 部稳定
F Q 1 Pk , max
T 1.4 ( Q Q1 ) / n
格构柱
吊车梁的类型
按支撑情况分
简支梁——应用最广。 连续梁——经济，受柱的不均匀沉降影响明显，很少使用。
简支梁
连续梁
按结构体系分
实腹式
型钢梁——适用于跨度6m，起重量≤10t的情况。 焊接组合梁——应用较广
桁架
下撑式——用钢量少，制造费工。适用于跨度6m，起重量 ≤ 5t
桁架式——用钢量少，制造费工。适用于跨度≥18m，起重量 ≤ 75t
§3.4 吊车梁设计(Design of
起重机的工作级别
Crane girder)
是按起重机利用等级和载荷 状态划分，是表明起重机工 作繁重程度的参数 。
吊车的工作制等级与工作级别的对应关系
工作制等级 工作级别 轻级 A1～A3 中级 A4,A5 重级 A6,A7 特重级 A8
何为吊车梁？ 主要承受吊车竖向及水平荷载，并将这些荷载传 到横向框架和纵向框架上。 吊车梁
无制动 结构
Mx M y ' f Wnx 1 Wny
一般截面 重级吊车梁 轮压影响范围内
2 c2 c 3 2 1 f Mx f Wnx 2 轮压影响范围外 突缘支座 处截面 其他吊车梁 2 3 2 1 f 1.2V F fv f hw t w lz tw
H 2 Q Pk ,max
按实际情况， 取大者 不多于两台
F Q 1 Pk , max
F Q 1 Pk , max
不多于两台
吊车梁和制动结 构的疲劳强度 吊车梁的竖向挠 度
—
F Pk ,max
T ( Q Q1 ) / n
一台最大吊车
F Pk ,max
③
h0 /t w 170 235 /f y （受压翼缘受到约束）时，
h0 /t w 150 235 /f y（受压翼缘扭转未受到约束）时，
或者计算需要，应在弯矩较大区格 的受压区配置 纵向加劲肋，局部压应力很大的梁必要时尚应在受压 区配置短加劲肋，并均应按规范计算加劲肋间距或计 算腹板的局部稳定性。
u
M ky max l 2 10 EI y1
l 2200
4、疲劳验算 构造上： 选用合适的钢材标 号和冲击 韧性要求。 构造细部选用疲劳强度高的连接形 式。 例 ： 对于 A6~A8 级 和 起 重 量 Q≥50t 的 A4， A5级吊车粱，其腹板与上翼 缘的连接应采用焊透的K形焊缝。
A6～A8级吊车梁和重、中级吊车桁架且循环次数 ≥5×104次，应进行疲劳验算，验算部位：
下撑式
桁架式
2.7.1 吊车梁系统的组成
吊车梁系统：
吊车梁（吊车桁架） 制动结构 制动梁 制动桁架
制动桁架 辅 助 桁 架 水平支撑 垂直支撑 吊 车 梁 吊车梁 制动梁 加劲肋
制动结构的作用： 承受横向水平力 侧向支承上翼缘，保证吊车梁的整体稳定 制动梁可兼作检修平台
制动桁架 吊车梁
天窗架
直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件,或其他不考虑屈 曲后强度的组合梁，按以下原则布置腹板加劲肋：
① h0 /t w 80 235 /f y 时， c 0 的梁， 宜按构造配 置横向加劲肋； c 0 的梁，可不配置加劲肋。
② h0 /t w 80 235 /f y 时，配置横向加劲肋,计算其间 距或腹板局部稳定性。
式中: γQ ─可变荷载分项系数，一般取1.4；
Tk1 ─吊车每个制动轮的纵向水平制动力，取0.1Pk,max
4）其他荷载 自重：吊车梁和制动结构、支撑等重量，可通过乘系数 来考虑表3.9。
吊车梁截面部件受力：
竖向荷载全部由吊车梁主体承受 横向水平荷载由制动梁、制动桁架承受（含吊车梁上翼缘）
纵向水平荷载由吊车梁与柱的连接及柱间支撑承受，梁偏压不计。
注意：
当吊车梁采用制动桁架时，需要计算附加轴力和局部弯矩。
附加轴力的计算：用桁架内力分析方法计算 M y max N b1 制动桁架节间局部弯矩按以下近似公式：
轻中级工作制吊车：
M y1
a d
TH d 4
TH
重级工作制吊车：
M y1 TH d 3
3.4.5 焊接实腹式吊车梁的截面选择
注意：
对于A6~A8级吊车，应考虑由吊车摆动引起的 横向水平力，不与小车沿桥架移动时因刹车引起的 制动力同时考虑。
H 2 Q Pk ,max
α2—系数， 软钩吊车 抓斗吊车 硬钩吊车
( 3.14 )
0.1 0.15 0.2
3）吊车纵向水平荷载 吊车桥架沿吊车梁运行时因制动引起的制动力：
TL QTk 1 0.1 Q Pk ,max
制动梁
Mx M y ' f Wnx Wny 1
1.35F Vmax S w fv f I xtw lz tw
' 制动桁 M x M y N 1 ' f 架 Wnx Wny An
局部压应力
c
F
tw lz
f

F ——集中力,对动力荷载应考虑动力系数；
——集中荷载增大系数，重级工作制吊车1.35，其他1.0；
2）吊车横向水平荷载 小车沿桥架移动时因刹车引起的制动力：
T Q ( Q Q1 ) / n
( 3.13 )
式中：——系数； γQ——可变荷载分项系数，一般取1.4； 横向水平荷
Q——吊车额定起重量； Q1——小车重量； n——桥式吊车的总轮数；
载考虑两个方 向的刹车情况。
当Q≤10t时， =0.12; 软钩吊车 当Q≤15~50t时， =0.1; 当Q≥75t时， ξ =0.08; 硬钩吊车 =0.2
1.受拉翼缘的连接焊缝处
4
2.受拉区加劲肋端部 3.受拉翼缘与支撑连接处 的主体金属 4.连接的角焊缝
2 1 3
采用一台起重量最大吊车的荷载标准值，不计动力系数， 按常幅疲劳问题计算。
f
式中： αf ——欠载效应的等效系数 GB50017-2017 Δσ——对焊接部位为应力幅，Δσ=σmax-σmin 对非焊接部位折算应力幅，Δσ=σmax-0.7σmin [Δσ] ——循环次数n=2×106次时的容许应力幅。 循环次数n为2×106次的容许应力幅（N/mm2 ）
H 2 Q Fk ,max
取大者
按实际情况， 不多于两台 按实际情况， 不多于两台
TL 0.1 Q Fk ,max
TL 0.1 Q Fk ,max
2.7.3 吊车梁的内力计算
吊车荷载为移动荷载
采用影响线法
确定最不利轮压位置
计算最大内力 根据影响线法，计算弯矩时的吊车的最不利轮距布 置为：轮子的排列位置应使所有梁上轮压的合力作用线 与最近一个轮子间的距离被梁中心线平分，且此轮压所 在位置即为为最大竖向弯矩的截面位置。
Wny1—制动梁截面对其 形心轴y1的净截面抵抗矩。
带制动桁架的吊车梁
A点最不利
Mx N1 ' f Wnx Wny An M 'y
An—吊车梁上翼缘及腹板15tw的净截面面积之和。
正应力σ 制ห้องสมุดไป่ตู้结 构形式
上翼缘处
腹板计算高 度边缘的局 腹板计算高度边缘的折算 剪应力τ 部压应力 应力 下翼缘处 σc
制动桁架
角钢腹杆 双角钢
受力情况：
竖向荷载 横向水平荷载 吊车梁 制动桁架
适用范围：
制动宽度：>1200mm
当
L≥12m(A6～A8) L≥18m(A1～A5)
对边列柱增设辅助桁架、水平支撑 和垂直支撑。
3.4.3 吊车梁的荷载计算和内力分析
竖向荷载F 横向水平荷载（刹车力及卡轨力）: T 纵向水平荷载（刹车力）TL→传递给柱间支撑，不影响吊车梁
吊车梁
山墙抗风柱
正在建设的门式刚架工程实例
单轴对称工字形截面(加强上翼缘）
适用范围：
Q≤ 30t，L≤ 6m， A1 ～ A5级
带制动梁的吊车梁
吊车梁上翼缘
制动梁
制动板 槽钢
受力情况：
竖向荷载
横向水平荷载 吊车梁 制动梁
适用范围：
制动梁宽度：1200mm
带制动桁架的吊车梁
吊车梁上翼缘
a 2 a1 a3 6
计算弯矩时的计算简图
a2
a1 4
计算剪力时的计算简图
确定绝对最大弯矩:
x a l-x-a
由
M
B
0
R RA (l x a) l
P1 P2 … Pk
A
l 2
R
C
… Pn
B
l 2
PK 作用点的弯矩为 M ( x) RA x M K左 R (l x a) x M K左 l
轮子的排列位置应使所有 梁上轮压的合力作用线与最近 一个轮子间的距离被梁中心线 平分，且此轮压所在位置即为 为最大竖向弯矩的截面位置。
2018/5/27
dM 当M ( x)为极大时 0 dx dM R (l 2x a ) 0 dx l
得 x =l x a,
l a x 2 2
TL
F
T
TL
F
TL T
F F
1、吊车梁的荷载
1）吊车竖向荷载，设计值
P Q 1 Pk , max
( 3 .12 )
式中：α1—— 动力系数， 对悬挂吊车及A1~A5的软钩吊车，取1.05， 对A6~A8的软钩吊车 取1.1 硬钩吊车 其他特种吊车； γQ——可变荷载分项系数，一般取1.4； Pk，max——吊车每个车轮的最大轮压，查吊车资料
3、刚度验算
按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动 力系数。 吊车梁的竖向挠度：
M kxl v [v ] 10EI x
2
式中：[v]——吊车梁的容许挠度 轻级桥式吊车：l/800 中级桥式吊车：l/1000
重级桥式吊车：l/1200
注意：
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：对于工 作级别为A7、A8吊车的制动结构，计算其水平挠度，按效 应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数。
My Mx f bWx W y
GB50017-2017
-依梁在最大刚度平面内弯 曲所确定的整体稳定系数
局部稳定性验算
1）翼缘板 2）腹板
b1 235 15 t fy
根据腹板高厚比设置腹板加劲肋。
b1
tw
b1
b1
b t w b1
t
hw=h0
4
4
4
3
3
2
1
2
t
1—支承加劲肋；2—横向加劲肋；3—纵向加劲肋；4—短 加劲肋
A f 2bt 2( 1.2 M max 1 hw t w ) hw f 6
确定翼缘板尺寸
b (1 / 3 ~ 1 / 5)h
b1 15 t t 235 fy
截面验算
强度验算 整体稳定验算 刚度验算
疲劳验算
1、强度验算 1)正应力
A x y x My y x
My N1
焊接吊车梁的截面设计方法同普通焊接梁，考虑强度、 刚度、整体稳定和局部稳定各个方面满足要求。 建筑高度 确定吊车梁的高度
he 7 3 Wx 300mm o.56 f l hmin 10 6 [ v ] l
确定腹板厚度
1 tw h0 3.5 t w 1.2Vmax / f v hw