钢结构-吊车梁设计

吊车荷载
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2.1 吊车梁系统的组成
制动结构： 制动梁
制动桁架
作 用： 承受横向水平荷载，保证吊车梁的整体稳定
可作为人行走道和检修平台
宽 度： 应依吊车起重量﹑柱宽以及刚度要求确定。
一般不小于0.75m。
制动结构选用： 宽度≤1.2m时，常用制动梁
宽度＞1.2m时，宜采用制动桁架
横行小车
吊车桥架 吊车梁
柱
3
2.1 吊车梁系统的组成
吊车是厂房中常见的起重设备，按照吊车的利用次数和 荷载大小，国家标准《起重机设计规范》(GB3811)将其分 为八个工作级别，称为A1～A8。
许多文献习惯将吊车以轻、中、重和特重四个工作制 等级来划分，它们之间的对应关系如下：
工作制等级和工作级别的对应关系
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.6 疲劳计算
吊车梁中需要计算疲劳强度的部位：
计算部位及疲劳类别
序号
部位
1 受拉翼缘与腹板连接处主体金属及角焊缝
2 受拉翼缘螺栓孔处主体金属
3 受拉翼缘或腹板拼接处主体金属
4 靠近受拉翼缘的横向加劲肋端部处的主体金属
5 端部支承加劲肋与腹板连接的角焊缝
项次 类别
5 2、3、4
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.4 整体稳定计算
有制动结构的吊车梁不必计算。 无制动结构的吊车梁需要计算：
梁在最大刚度平面内弯曲所确定的整体稳定系数； 梁截面对x轴的毛截面抵抗矩； 梁截面对y轴的毛截面抵抗矩。
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.5 刚度计算
(1) 竖向挠度
简支梁
等截面梁 变截面梁
重级工作制吊车： 制动桁架节间距离。
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2.3 吊车梁内力计算
(1) 简支吊车梁
③ 最大剪力计算
支座最大剪力Vxmax和最大水平剪力Vymax按梁上试排轮数、 轮序对支座最不利的轮位，由支座反力影响线确定。
最大剪力的轮压布置应 有一个集中力作用在支座处以及所有分
遵循的原则：
布集中力要尽量靠近该支座。
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.1 一般规定 竖向荷载：吊车梁承担。
横向水平荷载：制动梁或制动桁架承担。
横向水平荷载作用时吊车梁参与的截面：
制动梁：吊车梁上翼缘； 制动桁架：吊车梁上翼缘及腹板厚度的15倍
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.2 强度计算
吊车横向水平荷载由梁加强的上翼缘或制动梁或桁架承受 竖向荷载则由吊车梁本身承受 忽略横向水平荷载对制动结构的偏心作用 (1) 抗弯强度
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2.5 吊车梁连接计算及构造要求
2.5.2 支座加劲肋与腹板、翼缘板连接
(1) 支座加劲肋与腹板连接
平板支座：
突缘支座：
焊脚尺寸hf不应小于0.6tw并且不小于6mm。 重级工作制吊车梁的突缘支座，当tw≥14mm时腹板与端加劲肋连 接采用K型坡口焊，并焊透。 在重级工作制吊车梁中，为减少应力集中的影响，端加劲肋与 腹板连接焊缝在下翼缘以上空出40mm不焊。
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3
2 3、2
6 4、5
16
8
教材：P362,附表3 33
2.4 吊车梁截面验算
2.4.6 疲劳计算
计算方法：容许应力幅法 应力计算：按弹性状态计算，荷载取重复作用的可变荷载标准值 计算公式：
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2.5 吊车梁连接计算及构造要求
2.5.1 梁腹板与翼缘板连接
(1) 轻、中级吊车梁 腹板与上下翼缘连接方式：连续角焊缝
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.5 刚度计算
(3) 挠度允许值 竖向挠度： 轻级工作制吊车 中级工作制吊车 重级、特重级工作制吊车
横向水平挠度：
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.6 疲劳计算
设计规范GB 50017—2003中对疲劳计算的规定： 直接承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接，当应力变化的 循环次数n≥5X104次时，应进行疲劳计算(第6.1.1条)。 在应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算疲劳(第6.1.3条)。 计算疲劳时，应采用荷载的标准值(第3.1.5条)。 对于直接承受动力荷载的结构，在计算疲劳时，动力荷载标准值不 乘动力系数(第3.1.6条)。 重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架需要计算疲劳。 计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳时，吊车荷载应按作用 在跨间内荷载效应最大的一台吊车确定(第3.1.6条)。
② 吊车梁或吊车桁架走道板上活荷载 走道板上活荷载：一般取2.0
积灰荷载：按实际厚度计算，一般取0.3～1.0
吊车桁 架
1.06
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2.3 吊车梁内力计算
(1) 简支吊车梁
① 最大竖向弯矩 应按可能排列于梁上的轮数、轮序及最不利位置进行计算。
轮子的排列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，则此轮压所在位置为最大弯矩截面位置。
2.4.3 腹板及横向加劲肋强度补充计算
(1) 吊车侧向力及轨道偏心引起的扭矩及其在 腹板上端边缘产生的附加应力 扭矩：
附加弯曲应力：
最大吊车轮压设计值 侧向力(横向水平力) 设计值 轨道偏心，可取e=15mm 吊车轨道高度 吊车梁上翼缘的宽度和厚度 吊车梁轨道抗扭惯性矩
轨道型号 (cm4)
QU70 253 QU80 387 QU100 765 QU120 1310
上翼缘：
下翼缘：
(2) 重级工作制(A6～A8)和起重量Q≥50t的中级工作制(A4、A5)吊车 上翼缘与腹板连接：焊透的T形焊缝，焊缝质量不低于二级 下翼缘与腹板连接：连续角焊缝，外观质量符合一级标准。重级 工作制吊车梁，当腹板厚度tw ≥14mm，宜在两端部距支座l/8(且 不小于1000mm)范围内采用坡口对接焊缝。
梁上翼缘及15倍厚度腹板组成截面的有效截面面积
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.2 强度计算
(2) 抗剪强度 与受弯构件的计算公式相同。
(3) 局部压应力 与受弯构件的计算公式相同。
(4) 折算应力 计算公式中的正应力、剪应力和局部压应力是腹板计算高度边
缘同一点上同时产生的应力。
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2.4 吊车梁截面验算
④ 制动桁架腹杆内力计算
按吊车横向水平力作用下桁架杆件影响线确定。 对中列制动桁架还应考虑相邻跨吊车水平力同时作用的不利组合。
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2.3 吊车梁内力计算
(2) 连续吊车梁
最大弯矩及最大剪力计算采用影响线法。
三跨及三跨以上等截面、等跨连续吊车梁需要绘制： 边跨跨中(距边跨支座l/4处)弯矩影响线 中跨跨中弯矩影响线 边支座弯矩影响线。
2.4.4 整体稳定计算
2.4.5 刚度计算
2.4.6 疲劳计算
1
第2章 吊车梁结构设计
2.5 吊车梁连接计算及构造要求 2.5.1 梁腹板与翼缘板连接 2.5.2 支座加劲肋与腹板、翼缘板连接 2.5.3 吊车梁与柱的连接 2.5.4 其它构造要求
2.6 吊车轨道 2.7 车挡
2
第2章 吊车梁结构设计
工作制等级
轻级
中级
重级
工作级别 A1～A3 A4、A5 A6、A7
特重级 A8
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2.1 吊车梁系统的组成
《起重机设计规 范》GB38111983附录A
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2.1 吊车梁系统的组成
组成：
吊车梁(或吊车桁架) 制动结构 辅助桁架 支撑
吊车梁及制动结构的组成 1-吊车梁； 2-制动梁； 3-制动桁架； 4-辅助桁架；5-水平支撑；6-垂直支撑
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2.5 吊车梁连接计算及构造要求
2.5.2 支座加劲肋与腹板、翼缘板连接
第2章 吊车梁结构设计
2.1 吊车梁系统的组成
2.2 吊车梁上的荷载
(1) 吊车竖向荷载 (2) 吊车横向水平荷载
2.3 吊车梁内力计算
(1) 简支吊车梁
(3) 吊车纵向水平荷载 (4) 其他荷载
(2) 连续吊车梁
2.4 吊车梁截面验算
2.4.1 一般规定
2.4.2 强度计算
2.4.3 腹板及横向加劲肋强度补充计算
可设置在靠近梁端1/4～1/3的范围内。
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2.2 吊车梁上的荷载
吊车梁上的荷载： 吊车竖向荷载
吊车荷载
吊车横向水平荷载 吊车纵向水平荷载
其他荷载
横行小车 吊车桥架
吊车梁
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2.2 吊车梁上的荷载
(1) 吊车竖向荷载
竖向荷载设计值：
荷载分项系数， 吊车竖向荷载动力系数： =1.05：悬挂吊车(包括电动葫芦)及
工作级别为A1～A5(轻、中级工作制)的软钩吊车； =1.10：工作级别为A6～A8的软钩吊车、硬钩吊车和其
他特种吊车。 吊车最大轮压标准值(产品规格中查找)。
竖向荷载标准值为吊车的最大轮压标准值，可在吊车产品规 格中查得。
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2.2 吊车梁上的荷载
(2) 吊车横向水平荷载
横向水平荷载设计值：
横向水平荷载标准值：
弯矩计算：
轮压 轮压Pi所对应的弯矩影响线纵坐标 梁跨度
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.1 一般规定
需要考虑的吊车台数及荷载取值
计算内容
强度和稳定计算 疲劳计算
竖向挠度计算
考虑吊车 台数
2 1 1
荷载取值
考虑动力系数 不考虑动力系数
标准值
横向水平挠度计算
1
标准值
备注
重级或特重级工 作制吊车梁或吊 车桁架需要计算
横行小车重量。
缺乏资料时，软钩吊车近似取值：G=0.4Q，当Q≤50t时； G=0.3Q，当Q＞50t时。
吊车额定起重量(产品规格中查找)；
百分数。横向荷载系数；
吊车类型 额定起重量(t) ξ
吊车车轮总数
软钩吊车
硬钩吊车
软钩吊车：通过钢绳、吊钩起吊重物
硬钩吊车：通过刚性臂起吊重物,如夹钳、料耙
≤10 15～50
＞75
12% 10% 8% 20%
12
2.2 吊车梁上的荷载
(2) 吊车横向水平荷载
工作级别为A6～A8吊车，运行时摆动引起的水平力比刹车更 为不利，此时横向水平荷载标准值改为下式计算：
系数。
吊车类型 一般软钩吊车 抓斗或磁盘吊车
硬钩吊车
取值 0.1 0.15 0.2
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2.2 吊车梁上的荷载
(3) 吊车纵向水平荷载
无制动结构：
实腹制动梁：
制动桁架：
下翼缘：
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.2 强度计算
竖向荷载和横向荷载产生的弯矩设计值 梁上翼缘在制动桁架节间的附加弯矩 制动桁架上翼缘(弦杆)的附加轴力 吊车梁对上翼缘外缘的净截面模量 吊车梁对下翼缘外缘的净截面模量 吊车梁上翼缘对吊车梁弱轴(y轴)的净截面模量 吊车梁上翼缘与制动梁组合成受弯构件对梁上翼缘外侧 的净截面模量
对于硬钩吊车的吊车梁，其动力作用较大，均宜采用制动梁。 制动梁的钢板(腹板)常采用花纹钢板。
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2.1 吊车梁系统的组成
辅助桁架及支撑：
跨度≥12m的重级工作制吊车梁 跨度≥18m的轻、中级工作制吊车梁
宜设置
辅助桁架； 下翼缘(下弦)水平支撑系统； 同时设置垂直支撑。
垂直支撑设置位置：不宜设在发生梁或桁架最大挠度处；
吊车纵向水平制动力标准值：
每个制动轮为 0.1Fkmax
一侧轨道上所有制动轮最大吊车轮压标准值之和。
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2.2 吊车梁上的荷载
(4) 其他荷载
① 吊车梁等的自重
吊车梁、轨道、制动结构、支撑等：轮压乘以系数η1
吊车梁或 吊车桁架
吊车梁 梁跨度(m)
系数
6
12
15
≥18
1.03
1.05
1.06
1.07
6
2.1 吊车梁系统的组成
吊车梁类型：
按计算简图： 简支梁 连续梁
按构造： 焊接梁 高强度螺栓桁架梁 栓-焊梁
按构件类型： 实腹梁 吊车桁架
型钢截面 焊接工字形截面 箱形截面
上行式直接支承吊车桁架： 吊车轨道直接铺设在桁架上弦上
上行式间接支承吊车桁架： 桁架梁上弦放置节点间短梁，以承受
② 最大水平弯矩 制动结构为制动板时：按竖向轮压下最大弯矩相同轮位计算 制动结构为制动桁架时：Mymax应转换为翼缘的附加轴力，且应 计算节间局部弯矩。
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2.3 吊车梁内Байду номын сангаас计算
(1) 简支吊车梁
② 最大水平弯矩 附加轴力： 制动桁架弦杆重心线间距离。
制动梁上翼缘(制动桁架弦杆)附加弯矩： 轻、中级工作制吊车：
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.3 腹板及横向加劲肋强度补充计算
(2) 考虑扭矩时腹板上端边缘处强度的补充验算
验算处正应力 验算处剪应力 强度设计值增大系数
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2.4 吊车梁截面验算
2.4.3 腹板及横向加劲肋强度补充计算
(3) 成对配置的腹板加劲肋的强度
一个加劲肋的横截面面积 加劲肋的外伸宽度
连续梁
近似公式 精确公式
梁的跨度； 梁跨中毛截面惯性矩；
轮压标准值与此轮压处挠度 影响线纵坐标乘积之和；
梁支座处毛截面惯性矩；
按简支梁计算的最大弯矩标准值(按一台最大吊车荷载计算)2。9
2.4 吊车梁截面验算
2.4.5 刚度计算
(2) 水平挠度 制动板 制动桁架 上翼缘与制动结构组成水平受弯构件毛截面惯性矩； 按一台最大吊车荷载计算的最大弯矩标准值。