吊车梁及制动结构的设计要点.docx

吊车梁及制动结构的设计要点摘要：文章结合钢吊车梁及制动结构设计的经验，论述在钢吊车梁及制动结构 设计过程中应注意的重点问题关键词：钢吊车梁；制动结构；设计要点一、 研究背景吊车梁是工业厂房的重要组成部分，属于厂房内的重要构件，吊车梁出现问题很可能造 成重大的工程事故现今的工程绝大部分均采用钢结构吊车梁本文通过理论同时结合本人 设计过的一些重型汽车工业厂房钢吊车梁及制动结构的经验，论述在钢吊车梁及制动结构设 计过程中应注意的几个重点二、 钢吊车梁及制动系统设计要点1. 关于吊车梁计算的荷载取值：《建筑结构荷载规范》中规定吊车横向水平荷载标准值 是根据小车重量和额定起重量之和乘以不同的百分数确定的，但在《钢结构设计标准》中规 定，验算重级工作制吊车梁及制动结构的强度、稳定性及连接的强度时，应考虑吊车摆动引 起的水平力，并给出了计算公式，并且与《荷载规范》中的水平力不同时考虑，此时应取其 中大值进行计算，当遇到重级别工作制吊车梁设计时应引起注意《荷载规范》中规定动力系数的取法，但并不是所有计算中都要乘动力系数，《钢结构 设计标准》中规定只有在计算强度和稳定性时，动力荷载设计值应乘以动力系数；在计算疲 劳和变形时，动力荷载标准值不乘动力系数。

《钢结构设计标准》中规定计算吊车梁及其制动结构的疲劳和挠度时，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，而在计算强度和稳定时，一般按两台最大吊车的 最不利组合考虑；并且只有在重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架才进行疲劳验在选取吊车的最大轮压时，一定要注意吊车的形式例如50T桥式吊车在不同的吊车样 本中轮子数量是不一致的有些样本中轮子的数量为4个，有些样本中轮子数量则为8个 如果将8轮式吊车的最大轮压值当作4轮式吊车的荷载用于计算吊车梁，将会造成荷载取值 严重偏小所以我们在进行最大轮压的取值时，样本不应作为我们取值的唯一依据，而应当 通过吊车起重量吊车自重等主要参数估算最大轮压是否与样本接近2. 关于吊车梁翼缘板与腹板的焊接连接及吊车梁与制动结构连接：重级工作制和起重量 大于50t的中级工作制吊车梁的腹板和上翼缘之间采用焊透的T形接头，质量等级不应低于 二级，而对于下翼缘与腹板的的焊缝并未作此要求一些观点会误认为这是由于疲劳问题， 但其实疲劳现象在结构的受拉区比受压区要敏感得多，在应力循环中不出现拉应力的部位可 不计算疲劳故应该验算疲劳的部位是受拉翼缘与腹板连接处的主体部分，受拉区加劲肋的 端部和受拉翼缘与支撑的连接处的主体部分以及角焊缝连接处。

同时在构造上，受拉翼缘除 与腹板焊接外，不得焊接其他任何零件且不得打火，而且吊车梁的中间加劲肋不得与受拉翼 缘焊接这就是为什么加劲肋可以与受压翼缘顶紧焊接但在距受拉翼缘一定距离断开的原因 其次，上翼缘要与腹板采用T型焊透的对接焊缝这是由于此处的焊缝除受剪应力外，尚承 受轮压产生的局部压应力且轨道偏心也给连接焊缝带来很不利的影响尤其是重级工作制吊 车梁，操作频繁，此处焊缝也容易疲劳，故采用T型对接焊缝，并要求二级焊缝标准，可认 为与腹板等强而无需验算其强度吊车梁与制动结构的连接问题上，需要注意和探讨的是在《钢结构设计标准》中规定重 级工作制吊车梁，上翼缘与制动梁的连接可采用高强度螺栓摩擦型连接或焊缝连接这种连 接的目的是传递吊车的水平力到制动梁上，再由制动系统与柱的高强螺栓连接传至柱子既 然规范可采取高强度螺栓和焊接两种形式，需要探讨的是能否在起重量不大的吊车情况下采 用焊接因为钢吊车梁标准图集采用了高强螺栓连接，并且螺栓间距100mm，间距过密，据 施工单位反映施工过程十分不便，并且会增加投资，降低工效当然对于起重量很大的重级 工作制吊车仍应采用高强度螺栓连接3. 关于制动系统的设置：重级工作制吊车梁跨度等于或大于12m，或轻、中级工作制吊 车梁跨度等于或大于18m时，宜设置辅助桁架和下翼缘（下弦）水平支撑系统。

这里所说的 是设置辅助桁架和下翼缘水平支撑系统的情况，此时制动梁的边梁为辅助桁架的上弦，而制 动结构还有一种形式就是制动边梁为型钢梁《钢结构设计手册》中规定：当吊车梁的跨度 在12m以上（不分吊车工作级别）时，或吊车为重级工作制时，均宜设置制动结构此时可 以选择将制动边梁设计为型钢梁或辅助桁架的上弦同时手册上还规定：当吊车梁跨度小于 或等于6m，吊车起重量小于或等于50T且为中、轻级工作制又不需设安全走道时，可不设 制动结构4. 关于吊车梁的上翼缘宽度：吊车梁上翼缘宽度的确定首先要通过计算保证吊车梁的强 度和稳定当设有制动结构时，上翼缘宽度一般不会过宽，故翼缘板的宽厚比容易满足，翼 缘板就不会太厚而在无制动结构时，上翼缘板不但要保证吊车竖向荷载对吊车的强度和稳 定要求，还须保证吊车的横向制动力对吊车梁侧向的强度和稳定，故会加宽上翼缘宽度，具 体宽度须经过计算确定，同时考虑翼缘板宽厚比的限制，厚度也会增加需要特别注意的一 点是，上翼缘宽度不但要满足上述要求，还要通过所选轨道联结方式确定因为不管是采用 常用的螺栓孔连接或是焊接型轨道固定件等联结方法，所需要的最小上翼缘宽度都是不同的， 并且构造上一般要求走道板与吊车梁上翼缘搭接长度为50mm，设计中须注意这两条对上翼 缘宽度的要求。

在曾经遇到过的某个工程中，设计人员在选用完吊车轨道联结方式后未考虑 上翼缘宽度，导致其所选用的轨道联结方式无法实现，不得不更改成对上翼缘宽度要求不高 的其他轨道联结方式，但在有轨道联结件的位置，仍然无法满足走道板与吊车梁上翼缘搭接 长度的要求，将走道板的搭接长度在此处变小，甚至无法施焊5. 关于变截面吊车梁：以某车架联合厂房为例，厂房为多跨钢排架结构，厂房柱距8m， 每跨均有两台50t吊车运行，多处抽柱，普通柱距的吊车梁跨度为8m，而抽柱处的吊车梁为 两倍柱距16m，如果按照等截面吊车梁设计，无法满足两种相邻跨度的吊车梁顶面平齐故 16m跨吊车梁根据简支梁中间弯矩最大的特性，将吊车梁设计为变截面吊车梁，两端弯矩较 小处吊车梁高度与相邻8m跨吊车梁等高，中间弯矩较大处吊车梁加高但需注意变截面区 域吊车梁放坡比例需满足1： 4的关系，防止出现应力集中的现象且吊车梁最高处截面不 应大于端部高度的两倍在选用钢材时，一般在大跨度、起重量大的厂房中通常采用Q345钢，跨度不大且起重 量不大的轻型厂房中，常采用Q235钢须注意截面的合理经济吊车梁截面高度并不是一 定的，上下翼缘和腹板厚度也不是一定的，须经过多次试算，确定出既安全又经济的截面。

设计中容易忽略的还有在选择钢材时没有考虑钢材的冲击韧性，在某工程吊车梁设计中就遇 到过这个问题某车间采用50t，A7级吊车，由于设计人员长期设计南方的工程，习惯地选 择了 Q345B的钢材，而工程地却在冬季温度低于0度高于-20度的北方地区，规范规定直接 承受动力荷载且需要疲劳的结构，不应采用Q345B这样的沸腾钢，而应采用具有常温冲击韧 性的Q345C钢材三、结束语以上是本人在工作过程中对钢吊车梁设计的一些体会虽然吊车梁及制动结构的计算模 型相对简单，但由于吊车梁对于生产及结构的重要性，以及容易疏漏很多构造及计算中的小 细节导致设计的不合理，故应对其有一定的更加细致的认识和重视参考文献：【1】钢结构设计规范(GB 50017-2003) [S].【2】钢结构设计手册[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.【3】陈树华.钢结构设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.。