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(整理)吊车梁设计

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................. 1、吊车梁设计

1. 1 设计资料

威远集团生产车间，跨度30m，柱距6m，总长72 m,吊车梁钢材采用Q235钢，焊条为E43型，跨度为6m，计算长度取6m，无制动结构，支撑于钢柱，采用突缘式支座，威远集团生产车间的吊车技术参数如表2-1所示：

表2-1 吊车技术参数

台数 起重量 级别 钩制 吊车跨度 吊车总量 小车重 最大轮压

2 5t 中级 软钩 28.5m 19.2t 1.8t 8.5t

吊车轮压及轮距如图1-1所示：

46503550

图1-1吊车轮压示意图

1. 2 吊车荷载计算

吊车荷载动力系数05.1，吊车荷载分项系数Q=1.40。

则吊车荷载设计值为

竖向荷载设计值 QPmaxP=1.051.483.3=122.45kN

横向荷载设计值 HQngQ)(12.0=1.448.9)8.15(12.0=2.80kN

1. 3 内力计算

1．3．1 吊车梁中最大竖向弯矩及相应剪力

1） 吊车梁有三个轮压（见图1-2）时，梁上所有吊车轮压P的位置为： .................

................. PPPPBCAa230003000a5a5a1

图1-2 三个轮压作用到吊车梁时弯矩计算简图

mmWBa1100355046501

mmWa35502

mmaaa3.4086110035506125。

自重影响系数取1.03，则 C点的最大弯矩为：

cMmax=W125)2(PalalP

=1.03×100.145.1226)408.03(45.12232

=284.94mkN

2) 吊车梁上有两个轮压（见图1-3 ）时，梁上所有吊车轮压P的位置为：

PPBCAa130003000Pa4a4

图1-3 三个轮压作用到吊车梁时弯矩计算简图

mmWBa1100355046501 .................

................. mmaa275414

则C点的最大弯矩值为：

cMmax=WlalP24)2( =1.03×6)275.03(45.12222=mkN18.312

可见由第二种情况控制，则在maxM处相应的剪力为

CV=WlalP)2(4=1.03×6)275.03(45.1222=114.51kN。

1．3．2 吊车梁的最大剪力

荷载位置如图1-4，

135035501100PPBA30003000P

图1-4 两个轮压作用到吊车梁时剪力计算简图

AR=1.03×122.45×kN5.257)169.4635.1(,kNV5.257max。

1．3．3 水平方向最大弯矩

cHMPHMmax=03.118.31245.12280.2=6.93 mkN。

1 . 4 截面选择

1．4．1 梁高初选

容许最小高度由刚度条件决定，按容许挠度值(600lv)要求的最小高度为：minhmmmmvllf4.4641060060002156.010][][6.066

由经验公式估算梁所需要的截面抵抗矩 .................

................. 366max1074.12151018.3122.12.1mmfMW

梁的经济高度为：

mmWh93.5413001074.173007363。取mmh600

1．4．2 确定腹板厚度

经验公式确定：mmhtww23.21160011

按抗剪强度要求：mmfhVtvww12.4125600105.2572.13

取mmtw10

1．4．3 确定翼缘尺寸

为使截面经济合理，选用上下截面不对称工字型截面。所需翼板总面积按下式计算：263800)6600106001074.1(2)6(2mmhthWAwww

上下翼缘按总面积60%及40%分配。上翼缘面积22802mm,下翼缘面积15202mm

初选上翼缘)mm396012330-2（面积，下翼缘）（面积2mm276012230-

翼板的自由外伸宽度mmmmfty165180235235121523515a

翼板满足局部稳定要求，同时也满足轨道连接mm320b(无制动结构）的要求，取下翼缘宽230mm,厚度为12mm,初选截面如图1-5所示 .................

................. 350576d=23.5d=23.51212600125125

图1-5 吊车梁截面

1. 5 截面特性

1．5．1 毛截面特性

212480122501233010576mmA

mmy.33281248030010576612230594123300

4823232310302.7)2600.3328(1057657610121)6.3328(1223012230121)6.3328600(123301212330mmIx上翼缘对中和轴的毛截面面积矩

36210398.1210).332812600().33286600(12330mmS

上翼缘最外纤维截面模量

3681088.62).3328600(10302.7mmWX

上翼缘对y轴的截面特性

4731094.5333012121mmIy，3521018.23301261mmWy

1．5．2 净截面特性

211952105761223012)222330(mmAn

mmyn.5316119523001057661223059412)222330(0 .................

................. 492323231069.0)2600.5316(1057657610121)6.5316(1223012230121)6.5316600(12)222330(12)222330(121mmInx3691043.2.53166001069.0mmWnx）（上，3691018.2.53161069.0mmWnx下

上翼缘对y轴的截面特性：

2343212)222330(mmAn4723107.721251222233012121mmIny

357101.223301065.32mmWny

1. 6 吊车梁截面承载力验算

1．6．1 强度验算

1） 正应力

上翼缘正应力：

225666max21583.159101.221093.61043.21018.312mmNfmmNWMWMnyHnx上

下翼缘正应力

2266max2150.21431018.21018.312mmNfmmNWMnx下

2）剪应力

计算支座处剪应力

223max12565.5310576105.2572.12.1mmNfmmNthVvww

3）局部压应力

采用120QU钢轨，轨高mm170。

mmhhalRyz45017021255025；集中荷载增大系数0.1，

计算的腹板局部压应力为 .................

................. 22321521.27450101045.1220.1mmNfmmNltPzwc

4）折算应力

腹板与受压翼缘交点处需要计算折算应力，为计算方便偏安全的取最大正应力和最大剪应力验算。283.159mmN，265.53mmN

则折算应力为

2122222225.2362151.185.17465.53321.2783.15921.273.81593mmNfmmNcceq

f——当与c同号时，f取1.1

1．6．2 梁的整体稳定性验算

131833060001bl，应计算梁的整体稳定性，因集中荷载作用在跨中（跨中无侧向支承）附近的上翼缘，

0.2379.0576330126000111hbtl

798.0379.018.073.018.073.01b

47324731102167.12301212110937.5333012121mmImmI

5.6968.06260008.0621248010)2167.1937.53(395.0)1747.02(8.0)12(8.0747.01721211yyybbbilmmAIIiIII

梁的整体稳定性系数： .................

................. 6.050.1395.06004.4105.69611088.62600124805.6964320798.04.41432026222bwyxybbhtWhA

882.050.1282.007.1282.007.1/bb

计算整体稳定性

225666/max21547.1631018.21093.61088.62882.01018.312mmkNmmkNWMWMyHxb

满足要求

1．6．3 腹板局部稳定验算

80235806.57105760ywfth，因有局部压应力，则应按构造配置横向加劲肋，在腹板的两侧对称布置。加劲肋的间距应满足0025.0hah

mmhmmh115257622,2885765.05.000，所以mmamm1152288

取加劲肋间距为mma1000。

加劲肋截面尺寸按下列经验公式确定

外伸宽度：mmhbs2.59403057640300，取mmbs90。

厚度：mmbtss95.3152.5915，取为6mm。

为了减少焊接残余应力，避免焊缝的应力过分集中，横向加劲肋的端部应切去宽约3sb（但不大于40mm），高约2sb（但不大于60mm）的斜角，在该设计中切角取宽30mm，高45mm。

加劲肋计算简图如图1-6所示

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吊车梁设计

吊车梁设计

吊车梁系统结构组成

吊车梁设计

吊梁通常简单地支撑（结构简单，施工方便且对轴承不敏感）

常见形式为：钢梁（1），复合工字梁（2），箱形梁（3），起重机桁架（4）等。

吊车梁上的负载

永久载荷（垂直）

具有横向和横向方向的动载荷具有重复作用的特征，并且容易引起疲劳破坏。因此，对钢的高要求，除抗拉强度，伸长率，屈服点等常规要求外，还要确保冲击韧性合格。

吊车梁结构系统的组成

1.吊梁

2.制动梁或制动桁架

吊车梁的负载

吊车梁直接承受三个载荷：垂直载荷（系统重量和重量），水平载荷（制动力和轨道夹紧力）和纵向水平载荷（制动力）。

吊车梁的设计不考虑纵向水平荷载，而是根据双向弯曲进行设计。

垂直载荷，横向水平载荷和纵向水平载荷。

垂直载荷包括起重机及其重量以及起重机梁的自重。

当起重机通过导轨时，冲击将对梁产生动态影响。设计中采用增加车轮压力的方法。

横向水平载荷是由轨道夹紧力（轨道不平整）产生的，它会产生横向水平力。

起重机负荷计算

根据载荷规范，起重机水平横向载荷的标准值应为横向小车的重力g与额定起重能力的Q之和乘以以下百分比：

软钩起重机：Q≤100kN时为20％

当q = 150-500kn时为10％

Q≥750kn时为8％

硬钩起重机：20％

根据GB 50017的规定，重型工作系统起重机梁（工作高度为a6-a8）由起重机摆动引起的作用在每个车轮压力位置上的水平力的标准值如下：

吊车梁的内力计算

计算吊车梁的内力时，吊车荷载为移动荷载，

首先，应根据结构力学中影响线的方法确定每种内力所需的起重机负载的最不利位置，

然后，计算在横向水平载荷作用下的最大弯曲力矩及其相应的剪切力，支座处的最大剪切力和水平方向上的最大弯曲力矩。

在计算吊车梁的强度，稳定性和变形时，应考虑两台吊车；

疲劳和变形的计算采用起重机载荷的标准值，而不考虑动力系数。

1.首先，根据影响线法确定载荷的最不利位置；

2.其次，计算吊车梁的最大弯矩和相应的剪力，支座处的最大剪力以及横向水平荷载下的最大弯矩。 3.在强度和稳定性计算中，通常会考虑两台起重机的最不利负载，而疲劳计算则基于一台最大起重机。

十四、吊车梁的设计与验算

十四、吊车梁的设计与验算

十四、吊车梁的设计与验算

吊车梁跨度L=6m，无制动结构，钢材采用Q235，焊条采用E43系列，吊车梁资料如下：

吊车采用LH型的15t中级电动葫芦桥式吊车，查《实用建筑结构荷载手册》知：桥架宽度B=4.716m，轨道中心至吊车外端距离b=165㎜，主梁底面至轨面距离为H2=720㎜，轨道至起重机顶距离为H=1.43m，大车轮距K=4.0m，小车Q1=3t，大车Q=18.8t，最大轮压Pmax=141KN。

1、吊车荷载计算

吊车竖向荷载动力系数05.1，可近似轮压乘荷载增大系数β=1.03吊车荷载分项系数4.1Q，软钩吊车取10.0则：

竖向计算轮压：

KNPPmzxQ49.2131414.103.105.1

每轮横向水平力：

KNnQQTQ6.122)30150(10.04.1)(1

2、内力计算（见下图）

2aL/2CL/2PP∑1aa2PL/2CL/2PPa1

（1） 吊车梁的最大竖向弯矩及其相应的剪力：

mma40001 mmaa10004/12

mKNLaLPMc65.2846)13(49.2132)2(222max

KNLaLPVc33.1426)13(49.2132)2(2

（2） 吊车梁的最大剪力：

KNLaLPPVc65.2846)46(49.21349.213)(1max

（3） 计算强度时吊车梁的最大水平弯矩：

mKNMPTMcT80.1665.28449.2136.12max （4） 吊车梁竖向荷载标准值作用于下最大弯矩（求竖向挠度用）：

mKNYMMQX64.1934.105.165.284max

3、截面选择

（1）按经济要求确定梁高

2/215mmNf 36max15802151065.2842.12.1cmfMW

吊车梁设计 2

吊车梁设计 2

一、 吊车梁所承受的荷载

吊车在吊车梁上运动产生三个方向的动力荷载：竖向荷载、横向水平荷载和沿吊车梁纵向的水平荷载。纵向水平荷载是指吊车刹车力，其沿轨道方向由吊车梁传给柱间支撑，计算吊车梁截面时不予考虑.吊车梁的竖向荷载标准值应采用吊车最大轮压或最小轮压。吊车沿轨道运行、起吊、卸载以及工件翻转时将引起吊车梁振动。特别是当吊车越过轨道接头处的空隙时还将发生撞击。因此在计算吊车梁及其连接强度时吊车竖向荷载应乘以动力系数.对悬挂吊车（包括电动葫芦）及工作级别A1~A5的软钩吊车，动力系数可取1.05；对工作级别A6～A8的软钩吊车、硬钩吊车和其他特种吊车,动力系数可取为1.1。

吊车的横向水平荷载由小车横行引起,其标准值应取横行小车重量与额定起重量之和的下列百分数,并乘以重力加速度：

1)软钩吊车：当额定起重量不大10吨时,应取12％；当额定起重量为16～50吨时，应取10%；当额定起重量不小于75吨时，应取8％.

2）硬钩吊车：应取20％。

横向水平荷载应等分于桥架的两端,分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向的刹车情况。对于悬挂吊车的水平荷载应由支撑系统承受，可不计算。手动吊车及电动葫芦可不考虑水平荷载。

计算重级工作制吊车梁及其制动结构的强度、稳定性以及连接

（吊车梁、制动结构、柱相互间的连接）的强度时，由于轨道不可能绝对平行、轨道磨损及大车运行时本身可能倾斜等原因,在轨道上产生卡轨力，因此钢结构设计规范规定应考虑吊车摆动引起的横向水平力,此水平力不与小车横行引起的水平荷载同时考虑。

二、吊车梁的形式

吊车梁应该能够承受吊车在使用中产生的荷载。竖向荷载在吊车梁垂直方向产生弯矩和剪力，水平荷载在吊车梁上翼缘平面产生水平方向的弯矩和剪力。吊车的起重量和吊车梁的跨度决定了吊车梁的形式。吊车梁一般设计成简支梁，设计成连续梁固然可节省材料，但连续梁对支座沉降比较敏感，因此对基础要求较高.吊车梁的常用截面形式，可采用工字钢、H型钢、焊接工字钢、箱型梁及桁架做为吊车梁.桁架式吊车梁用钢量省，但制作费工,连接节点在动力荷载作用下易产生疲劳破坏，故一般用于跨度较小的轻中级工作制的吊车梁.一般跨度小起重量不大（跨度不超6米，起重量不超过30吨）的情况下,吊车梁可通过在翼缘上焊钢板、角钢、槽钢的办法抵横向水平荷载，对于焊接工字钢也可采用扩大上翼缘尺寸的方法加强其侧向刚度。对于跨度或起重量较大的吊车梁应设置制动结构，即制动梁或制动桁架；由制动结构将横向水平荷载传至柱,同时保证梁的整体稳定。制动梁的宽度不宜小于1～1.5米，宽度较大时宜采用制动桁架。吊车梁的上翼缘充当制动结构的翼缘或弦杆，制动结构的另一翼缘或弦杆可以采用槽钢或角钢。制动结构还可以充当检修走道，故制动梁腹板一般采用花纹钢板，厚度6～10毫米。对于跨度大于或等于12米的重级工作制吊车梁，跨度大于或等于18米的轻中级工作制吊车梁宜设置辅助桁架和下翼缘（下弦）水平支撑系统，同时设置垂直支撑，其位置不宜设在发生梁或桁架最大挠度处,

超大吨位超长吊车梁设计处理技术

超大吨位超长吊车梁设计处理技术

超大吨位超长吊车梁设计处理技术

韩冬1 张旭彤2 熊新宇2

1 引言

随着国家加工制造业的不断发展, 重型及超重型设备需求的逐年增加, 与之相应的超大设备加工机械也应运而生，促使厂房朝着大跨度、大柱距、大吨位吊车的方向发展。然而国内对重型厂房中大吨位大跨度的吊车梁体系开展的研究较少，同时国内尚无一本专用的规范做为结构设计依据。

2 工程概况

某项目联合厂房所生产的构件运输形式有两种，一种通过厂房内900吨吊车运输行驶出厂房，驶进海港中，轮船进行运输；一种通过拖车装载驶入露天作业及产品发运场地。因此为了满足拖车行驶的转弯半径，临近海港陆地上有一段柱距需要30米的净空，因此该柱距于岸上部分采用18+33米。厂房外出海港部分33米超长吊车梁采用箱型吊车梁。对这种超长吊车梁截面的选取和计算、构件稳定性、节点部分细部计算以及有限元数值仿真进行了详细研究。

3 超大跨度箱型吊车梁设计 截面选型

大跨度吊车梁结构形式主要有三种，即桁架式吊车梁、实腹式焊接工字型吊车梁和箱型吊车梁。在课题研究的过程中对这三种形式进行了比较。

桁架式吊车梁在荷载和跨度都比较大时，桁架能充分利用材料达到经济效果，但杆件类型太多，施工质量难以保证，又因该吊车梁在海边，增大了防腐处理的难度。同时，在受力上桁架式吊车梁的水平刚度和竖向刚度较差。

如采用工字型截面吊车梁并设置辅助桁架、水平支撑、垂直支撑组成抗扭的空间系统，存在吊车梁高度太大、抗扭能力差等问题。

综合考虑后，吊车梁的截面形式采用箱型截面。箱型吊车梁具有较强的竖向刚度及抗扭刚度，在同样荷载工况下所需梁高小于工字型等其他截面的吊车梁，能够较好的依靠自身的刚度抵抗横向刹车力、轨道偏心及风荷载所造成的扭矩，相比其他截面更为安全可靠。与此同时箱内封闭，空气不流通，不宜腐蚀，外形简单，方便防腐维修。箱型吊车梁的缺点是用钢量较大，加工及安装难度较大，焊接工作量非常大，焊接的残余变形也很大，一旦变形量过大，在现场安装时很可能无法安装到位，而很大的自身刚度导致变形矫正非常困难。因此要求加工单位具有相应的施工经验并事先制定一套完整的加工、运输及安装方案。本项目的箱型吊车梁总重将达200t 左右。