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钢结构吊车梁设计一般规定、荷载计算一、设计一般规定1.吊车梁及吊车的工作级别（1）吊车的使用等级根据《起重机设计规范GB/T 3811-2008》3.2.1，吊车按照吊车可能完成的总工作循环数将使用等级划分为U0~U9共10个等级，吊车使用总工作循环数Cr与吊车使用等级及使用频繁程度的关系见《起重机设计规范GB/T 3811-2008》3.2.1表1，如下：表1 起重机的使用等级（2）吊车的起升荷载状态级别根据《起重机设计规范GB/T 3811-2008》3.2.2，起重机的起升载荷，是指起重机在实际的起吊作业中每一次吊运的物品质量（有效起重量）与吊具及属具质量的总和（即起升质量）的重力；起重机的额定起升载荷，是指起重机起吊额定起重量时能够吊运的物品最大质量与吊具及属具质量的总和（即总起升质量）的重力。
其单位为牛顿（N）或千牛（kN）。
起重机的起升载荷状态级别是指在该起重机的设计预期寿命期限内，它的各个有代表性的起升载荷值的大小及各相对应的起吊次数，与起重机的额定起升载荷值的大小及总的起吊次数的比值情况，据此载荷状态级别被分为Q1~Q4共4个级别。
详见《起重机设计规范GB/T 3811-2008》3.2.2表2。
表2起重机的载荷状态级别及载荷谱系数（3）吊车的工作级别根据吊车的10个使用等级与吊车的4个起升荷载状态级别，将吊车整机的工作级别分为A1~A8共8个级别，详见《起重机设计规范GB/T 3811-2008》3.2.3表3。
表3 吊车的工作级别在《建筑结构荷载规范GB 5009-2012》（简称《荷规》）中，工作级别与吊车的荷载系数（《荷规》6.2）、动力系数（《荷规》6.3）及吊车荷载的组合值系数、频遇值系数、准永久值系数（《荷规》6.4）有关，为方便设计，在吊车荷载的条文说明中将吊车的工作制与工作级别的对应关系做如下规定：表4 吊车的工作制等级与工作级别的对应关系2吊车梁荷载吊车梁荷载分为竖向荷载（吊车的竖向轮压）与水平荷载，水平荷载又分为纵向水平荷载与横向水平荷载，吊车纵向水平制动力产生纵向水平荷载，对于轻、中级工作制吊车（A1-A5），横向水平荷载考虑由小车的水平制动力产生，对于重级、特重级工作制吊车（A6-A8），横向水平荷载还需考虑吊车的摇摆力，根据《钢结构设计标准GB50017-2017》3.2.2，计算强度、稳定性以及连接的强度时，此水平力不宜与小车产生的水平制动力同时考虑。
钢结构设计规范（新规范）GB50017-2003中表A.1.1手动吊车梁和单梁吊车（包括悬挂吊车）L/500轻级工作制桥式吊车L/800中级工作制桥式吊车L/1000重级工作制和起重量Q≥50的中级工作制桥式吊车L/1200风荷载控制柱顶位移,1/500,1/400;吊车作用下,仅重级工作制控制梁顶处节点位移,1/1250;中级可以放松吊车下位移,有PKPM 计算的图籍为例吊车下位移(1/800).A1-A3 轻级如:安装,维修用的电动梁式吊车.手动梁式吊车.A4-A5中级如:机械加工车间用的软钩桥式吊车A6-A7 重级如:繁重工作车间软钩桥式吊车A8超重级如:冶金用桥式吊车,连续工作的电磁,抓斗桥式吊车吊车轻重级别不能片面的根据工作频繁程度分，但是和吨位无关系。
如前帖所说，按照载荷状态和利用等级两个指标来分。
1、载荷状态：是一个概率分布参数，通俗的说，就是这台吊车在整台吊车的寿命期间内（如20年），吊额定载荷的次数和所有的吊装次数的百分比。
分轻、中、重、特重4级。
举例来说，对于港口的抓斗，它在自己的寿命内，每吊一次都是额定载荷，属于特重，而有些车间的检修桥吊，它一辈子只吊额定载荷只有几次，其余只吊额定载荷的几分之一。
就属于轻。
2、利用等级：整个寿命期间的工作循环数，通俗的说，就是一辈子的吊多少次。
从U0~U9分为10个级别，U0是1.6E+4，也就是少于16000次，U9为4E+6，也就是多于400万次。
3、根据上述2个指标，列表后，X方向为利用等级，Y为载荷状态，根据对角线原则再确定。
如果载荷状态为轻，但是利用等级为U9，也是特重；如果载荷状态为特重，但是利用等级为U0，也是轻级。
有关吊车荷载主要有以下几种：1、吊车竖向荷载标准值应采用吊车最大轮压或最小轮压。
（《荷规》5.1.1）Pmax与Pmin关系：Pmin= （Q总+Q）/n-PmaxDmax与Dmin根据影响线求出：Dmax与Dmin同时出现，一端出现Dmax时，对应另一端出现Dmin。
钢结构吊车梁课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解钢结构吊车梁的基本概念、分类及在工业建筑中的应用。
2. 学生掌握钢结构吊车梁的受力特点、计算方法及主要构造要求。
3. 学生了解钢结构吊车梁的施工工艺、安装要点及质量控制。
技能目标：1. 学生能运用相关公式对钢结构吊车梁进行简单的受力分析。
2. 学生具备对钢结构吊车梁施工图的识图能力，并能进行基本的施工图绘制。
3. 学生能针对实际工程案例，提出合理的钢结构吊车梁施工方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱工程专业，增强对钢结构吊车梁工程领域的兴趣。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程意识，提高对工程质量的重视。
3. 培养学生团队协作精神，提高沟通协调能力。
课程性质：本课程为专业核心课程，以理论教学与实践教学相结合，注重培养学生的实际操作能力和工程素养。
学生特点：学生已具备一定的力学基础和建筑结构知识，具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求：教师应结合课程特点和学生实际，采用案例教学、讨论式教学等方法，激发学生的学习兴趣，提高学生的专业素养。
同时，注重实践教学，让学生在实际操作中掌握专业知识，提高综合能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为今后的职业发展打下坚实基础。
二、教学内容1. 钢结构吊车梁基本概念及分类：介绍吊车梁的定义、功能、分类及在工业建筑中的应用，参考教材第二章第一节。
2. 钢结构吊车梁受力特点及计算方法：讲解吊车梁的受力分析、荷载组合、计算模型及公式，参考教材第二章第二节。
3. 钢结构吊车梁主要构造要求：阐述吊车梁的构造要求、连接方式、材质选择等，参考教材第二章第三节。
4. 钢结构吊车梁施工工艺及安装要点：介绍吊车梁的施工工艺、安装方法、质量控制措施等，参考教材第二章第四节。
5. 钢结构吊车梁施工图识图与绘制：教授吊车梁施工图的识图技巧、绘图规范及注意事项，参考教材第二章第五节。
6. 钢结构吊车梁工程案例分析：分析典型工程案例，让学生了解吊车梁在实际工程中的应用及施工方案，参考教材第二章第六节。
钢结构厂房吊车梁设计在钢结构厂房的设计中，吊车梁是一个至关重要的组成部分。
它承担着吊车在运行过程中产生的垂直和水平荷载，并将这些荷载传递给厂房的柱和基础，对整个厂房结构的安全性和稳定性起着关键作用。
接下来，让我们详细探讨一下钢结构厂房吊车梁的设计。
吊车梁所承受的荷载主要包括吊车的自重、吊重、运行时的冲击荷载以及横向和纵向的水平荷载等。
这些荷载的组合和取值需要根据相关的规范和标准进行准确计算，以确保吊车梁在使用过程中具有足够的强度和刚度。
在设计吊车梁时，首先要合理选择其截面形式。
常见的截面形式有工字型钢梁、箱型梁等。
工字型钢梁制造简单、施工方便，在中小跨度的吊车梁中应用广泛；箱型梁的抗扭性能较好，适用于跨度较大或对梁的抗扭要求较高的情况。
材料的选择也是设计中的重要环节。
一般选用高强度的钢材，如Q355 或 Q390 等。
钢材的质量和性能直接影响到吊车梁的承载能力和耐久性。
吊车梁的强度计算包括正应力、剪应力和局部承压应力的计算。
正应力要考虑弯矩的作用，剪应力则与剪力有关，局部承压应力主要出现在吊车轨道与梁的接触部位。
同时，还需要进行整体稳定性和局部稳定性的验算，以防止梁在受力过程中发生失稳现象。
除了强度和稳定性，吊车梁的刚度同样不容忽视。
过大的变形会影响吊车的正常运行和厂房结构的安全性。
通常通过控制吊车梁的挠度来保证其刚度要求，挠度限值应符合相关规范的规定。
在连接设计方面，吊车梁与柱的连接通常采用高强螺栓连接或焊接。
连接节点的设计要保证传力明确、可靠，并且便于施工和维护。
吊车梁之间的拼接也需要精心设计，以确保拼接部位的强度和刚度不低于梁的其他部位。
吊车梁的疲劳问题也是需要特别关注的。
由于吊车的频繁运行，吊车梁会承受反复的荷载作用，容易产生疲劳损伤。
因此，在设计中要对吊车梁的疲劳性能进行验算，并采取相应的构造措施来提高其抗疲劳能力，比如采用合理的焊缝形式、减少应力集中等。
为了提高吊车梁的耐久性，还需要进行防腐和防火处理。
2.1吊车梁系统的组成2.2吊车梁上的荷载2.3吊车梁内力计算2.4吊车梁截面验算(4)其他荷载(2)吊车横向水平荷载(1)吊车竖向荷载(3)吊车纵向水平荷载(1)简支吊车梁(2)连续吊车梁2.4.2强度计算2.4.1一般规定2.4.3腹板及横向加劲肋强度补充计算2.4.4整体稳定计算2.4.5刚度计算2.4.6疲劳计算122.5吊车梁连接计算及构造要求2.5.4其它构造要求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2.7 车挡2.6吊车轨道3横行小车吊车梁柱吊车桥架4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。
工作制等级轻级中级重级特重级工作级别A1～A3A4、A5A6、A7A8工作制等级和工作级别的对应关系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：5《起重机设计规范》GB3811-1983附录A6●吊车梁(或吊车桁架)●制动结构●辅助桁架●支撑1-吊车梁；2-制动梁；3-制动桁架；4-辅助桁架；5-水平支撑；6-垂直支撑吊车梁及制动结构的组成组成：7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●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：●上行式间接支承吊车桁架：吊车轨道直接铺设在桁架上弦上桁架梁上弦放置节点间短梁，以承受吊车荷载●吊车桁架8制动结构：●制动梁●制动桁架●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作用：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 。
●宽度≤1.2m 时，常用制动梁●宽度＞1.2m 时，宜采用制动桁架制动结构选用：对于硬钩吊车的吊车梁，其动力作用较大，均宜采用制动梁。
吊车梁设计3.3.1设计资料P 轮压P图3-1 吊车轮压示意图吊车总重量：8.84吨，最大轮压：74.95kN ，最小轮压：19.23kN 。
3.3.2吊车荷载计算吊车荷载动力系数05.1=α，吊车荷载分项系数40.1=Q γ 则吊车荷载设计值为竖向荷载设计值 max 1.05 1.474.95110.18Q P P kN αγ=⋅⋅=⨯⨯=横向荷载设计值 0.10()0.108.849.81.4 3.032QQ g H kN n γ⋅+⨯⨯==⨯=3.3.3内力计算3.3.3.1吊车梁中最大弯矩及相应的剪力如图位置时弯矩最大A图2-2 C 点最大弯矩Mmax 对应的截面位置考虑吊车来那个自重对内力的影响，将内力乘以增大系数03.1=w β，则最大弯矩好剪力设计值分别为：222.max274.95(3.75 1.875)273.107.5c k l P a M kN m l ωβ⎛⎫∑- ⎪⎡⎤⨯⨯-⎝⎭==⨯=⋅⎢⎥⎦⎣2max ()2110.18(30.125)2 1.0387.07.5cw lP a V kN l β-⨯⨯-==⨯=∑3.3.3.2吊车梁的最大剪力如图位置的剪力最大图2-3 A 点受到剪力最大时截面的位置3.51.03110.18(1)179.606A R kN =⨯⨯+=，max 179.69V kN =。
3.3.3.3水平方向最大弯矩max 3.3312.688.6110.18c H H M M kN m P ==⨯=⋅。
3.3.4截面选择3.3.4.1梁高初选容许最小高度由刚度条件决定，按容许挠度值(500lv =)要求的最小高度为：6min 0.6[][]0.6600050020010360lh f l mm v-≥=⨯⨯⨯⨯=。
由经验公式估算梁所需要的截面抵抗矩633max 1.2 1.2312.68101876.0810200M W mm f ⨯⨯===⨯梁的经济高度为：300563.34h mm ==。
取600h mm =。
3.3.4.2确定腹板厚度0600214576h mm =-⨯=。
按抗剪强度要求计算腹板所需的厚度为：3max 01.2 1.2179.6910 2.34576160w v V t mm h f ⨯⨯===⋅⨯2.403.5w t mm ===。
取6w t mm =。
3.3.4.3确定翼缘尺寸初选截面时:01111(~)(~)576115.2~1925353b h mm ≈=⨯=上翼缘尺寸取35014mm mm ⨯，下翼缘尺寸取24014mm mm ⨯。
初选截面如下图所示：x图2-4 吊车梁截面3.3.5截面特征3.3.5.1毛截面特性203332223457.20.635 1.424 1.4116.9235 1.459.357.20.63524 1.40.735.33116.9235 1.4157.224 1.435 1.4(59.335.33)157.2(3535.33)24 1.4121212(0.735.33)7910x A cmy cmI cm =⨯+⨯+⨯=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==⨯⨯⨯=+⨯⨯-++⨯⨯-++⨯⨯-=⨯∑3337910 2.6810(6035.33)x W cm ⨯==⨯-上翼缘对中和轴的毛截面面积矩2335 1.4(59.335.33)(6035.33 1.4)0.621336.978S cm =⨯⨯-+--⨯=。
上翼缘对y 轴的截面特性：34411.435 1.0671012y I cm =⨯⨯=⨯ 22311.4352.85106y W cm =⨯⨯=⨯3.3.5.2净截面特征203323257.20.6(352 2.35) 1.424 1.4110.34(352 2.35) 1.459.357.20.63524 1.40.732.05110.34(352 2.35) 1.40.657.2(352 2.35) 1.4(59.332.05)0.657.2(35121224 1.432.05)1nn nx Acm y cmI =⨯+-⨯⨯+⨯=-⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==-⨯⨯⨯=+-⨯⨯⨯-++⨯⨯⨯-+∑23424 1.4(0.732.05)64.997102cm +⨯⨯-=⨯333364997649972.32510 2.0281027.9532.05nx nx W cm W cm ==⨯==⨯上下，上翼缘对y 轴的截面特性：2(352 2.35) 1.442.42n A cm =-⨯⨯=3244335 1.42 2.35 1.490.44691012446925517.5ny ny I cm W cm ⨯=-⨯⨯⨯=⨯== 3.3.6梁截面承载力验算3.3.6.1强度验算 (1)正应力 上翼缘正应力：6622max 65312.68108.610150.4/210/2.32510 2.5510H ny nx M M N mm N mm W W σ⨯⨯=+=+=<⨯⨯上 满足要求。
下翼缘正应力：622max 6312.6810116.7/210/2.02810nx M N mm N mm W σ⨯===<⨯下 满足要求。
(2)剪应力计算的突缘支座处剪应力：322max 01.2108.7610 1.237.76/170/57210w V N mm N mm h t τ⨯⨯===<⨯ 满足要求。
(3)腹板的局部压应力采用QU80钢轨，轨高130mm 。
52505142130370z y R l a h h mm =++=+⨯+⨯=；集中荷载增大系数0.1=ψ，腹板的局部压应力为：3221.0110.181029.78/200/6400c w zP N mm N mm t l ψσ⋅⨯⨯===<⋅⨯(4)腹板计算高度边缘处折算应力为计算方便偏安全的取最大正应力和最大剪应力验算。
662max17312.6810312.6810,(600320.514)105.08/7910c nx M M N mm y N mm I σ⨯=⨯⋅==⨯--=⨯3217108.761035014(6007320.5)30.64/79106x w VS N mm I t τ⨯⨯⨯⨯--===⨯⨯ 则折算应力为：221107.78/ 1.1200220/eq N mm f N mmσβ===≤=⨯=β1——当σ与σc 同号时，β1取1.1。
3.3.6.2梁的整体稳定性验算11/6000/35017.1410.5l b ==>，因此需要计算梁的整体稳定性。
1116000140.4 2.0350600l t b h ξ⋅⨯===<⋅⨯ 10.730.180.730.180.40.802b βξ=+=+⨯=36436412111435050.0210,1424016.13101212I mm I mm =⨯⨯=⨯=⨯⨯=⨯ 11250.120.75650.1216.13b I I I α===++ 0.8(21)0.8(20.7561)0.4096b b ηα=⋅-=⨯⨯-=75.22y i mm ===1600075.2279.77y y l λ=== 梁的稳定性系数为：2264320]4320116926000.8020.4096] 2.130.679.77 2.6810b bb y x A hW φβηλ⋅=⋅⨯=⨯⨯=>⨯'0.2820.2821.07 1.070.942.13b bφφ=-=-= 整体稳定性为：（取0.1=y γ）6622max '65312.68108.610157.84/200/0.94 2.6810 2.5510H b x y M M N mm N mm W W φ⨯⨯+=+=<⋅⨯⨯⨯ 满足要求。
3.3.6.3腹板的局部稳定性验算057269580w h ==>170<，应配置横向加劲肋。
加劲肋间距min 0max 00.50.5572286,225721144a h mm a h mm ==⨯===⨯=，取1000a mm =外伸宽度：0405724059.2s b h mm ≥+=+=，取60s b mm =厚度：1560154s s t b mm ≥==，取6s t mm =计算跨中处，吊车梁腹板计算高度边缘的弯曲压应力为：627312.6810(600320.514)105.08/7910c Mh N mm I σ⨯⨯--===⨯ 腹板的平均剪应力为：32108.761031.475726w w V N mm h t τ⨯===⨯腹板边缘的局部压应力为：320.9110.181044.676370c w z P N mm t l σ⨯⨯===⨯(1)计算cr σ()226900320.51460.580.85153153cwb h t λ⨯--===<则 2200cr f N mm σ== (2)计算cr τ2160cr v f N mm τ== (3)计算cr c ,σ则 2,200c cr f N mm σ== 计算跨中区格的局部稳定性为：2222,105.0831.4744.670.54 1.020*******c cr cr c cr σστστσ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++=++=< ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭，满足要求。
其他区格，经计算均能满足要求，计算从略。
3.3.6.4挠度计算()22226203342110.1830.2352 1.03312.68.6312.68106000 4.9261000101020610791010kkx w kx x l pa M KN ml M l l mm mm EI βν⎛⎫- ⎪⨯⨯-⎝⎭==⨯=⨯⨯===<=⨯⨯⨯⨯⨯∑ 3.3.7焊缝计算(1)上翼缘与腹板连接焊缝1.24f h mm ===取6f h mm =。
(2)下翼缘与腹板连接焊缝()3max 134108.761024014520.570.5220.720.7200791010f w f x V S h mm f I ⨯⨯⨯⨯-===⨯⨯⨯⨯⨯⨯取6f h mm =。
(3)支座加劲肋与腹板的连接焊缝3max 108.76100.520.70.73(57212)200f w w f R h mm l f ⨯===⨯⨯⨯-⨯取6f h mm =。
3.3.8支座加劲肋计算取平板支座加劲板的宽度为100mm ，厚度为10mm 。
承压面积：2100101000ce A mm =⨯= 支座加劲肋的端面承应力为：322max 108.7610108.763251000ce ce ce R N mm f N mm A σ⨯===<=稳定计算：210010*********A mm =⨯+⨯=3341110100150108460001212z I mm =⨯⨯+⨯⨯= 084600057218.4,31.9250018.4z z z h I i A i λ====== 从上得知：属b 类截面，查表可以知道，所以按照下列公式来计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性：322max 108.761046.68/215/0.9324740ce R N mm N mm A σϕ⨯===<⨯。
