鋼吊車梁制動結(jié)構(gòu)計(jì)算實(shí)例-發(fā)表工業(yè)設(shè)計(jì)文章

1．工程概況
某壓延車間廠房位于抗震設(shè)防烈度為6度的地區(qū)，設(shè)計(jì)地震分組第一組。車間吊車梁跨度為15米，吊車梁系統(tǒng)設(shè)置制動結(jié)構(gòu)，制動板兼做檢修平臺。車間跨內(nèi)有兩臺起重量為50噸，A6工作制的吊車，吊車參數(shù)見下表。車間吊車梁軌頂標(biāo)高為12米。吊車梁設(shè)置輔助桁架，作為車間墻架柱的支點(diǎn)。本工程的墻架結(jié)構(gòu)為自成體系，墻架柱位于吊車梁以上的部分采用支撐式，以下墻架柱采用吊掛式。即縱墻的墻架柱支承在吊車梁的輔助桁架上，墻架柱間距為7.5米。吊車梁和輔助桁架均為簡支在廠房鋼柱上，吊車梁中心線到輔助桁架中心線寬度為0.75米。墻架柱（HM294×200×8×12）傳至輔助桁架上弦的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值為40kN；墻架柱傳至輔助桁架上弦的水平風(fēng)荷載集中力標(biāo)準(zhǔn)值為35kN（含風(fēng)壓力、風(fēng)吸力兩種工況）。廠房柱下柱為格構(gòu)式鋼管混凝土柱D457×10，肢距1.4米，上柱為焊接工字型截面350×600×12×16。

附表一：吊車參數(shù)一覽表
天車起重量 工作制 天車跨度 車寬 輪距 最大輪壓 總重 小車重
50噸 A6 34.5米 7.024米 5.0米 457kN 68.299噸 12.765噸
薦用軌道：QU80采用焊接式軌道聯(lián)結(jié)
吊車梁采用Q345B級鋼制作；墻架柱、輔助桁架、垂直支撐和下翼緣水平支撐均采用Q235B級鋼制作。吊車梁設(shè)計(jì)采用PKPM系列的STS軟件，輔助桁架上翼緣按2L125×10。制動結(jié)構(gòu)簡圖如右圖所示。

2．制動結(jié)構(gòu)計(jì)算
按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》第369頁，當(dāng)制動梁的邊梁為輔助桁架的上弦桿時，制動梁的強(qiáng)度因按照下式進(jìn)行計(jì)算
            附圖1：制動結(jié)構(gòu)簡圖
式中N——作用于制動梁上的豎向荷載產(chǎn)生的軸心力；
NQ——屋蓋等荷載作用下，對輔助桁架上弦桿所產(chǎn)生的軸心力（當(dāng)無此荷載時，則NQ=0）；
MH——吊車橫向水平荷載作用下，對制動梁在水平方向所產(chǎn)生的最大彎矩；
Wny1——制動梁對y1軸的凈截面模量；
Mx1——作用在制動梁上的豎向荷載對桁架上弦節(jié)間所產(chǎn)生的局部彎矩；
Wnx1——輔助桁架上弦桿截面對x1軸的凈截面模量。
2.1、輔助桁架荷載統(tǒng)計(jì)
2.1.1制動板傳來荷載
恒載：
制動板8mm厚花紋鋼板7.85×0.008=0.628kN/m2
考慮加勁肋乘以1.25的放大系數(shù)1.25×0.628=0.785 kN/m2
制動板寬度1.4m
傳到輔助桁架上翼緣的荷載  0.785×1.4/2=0.55 kN/m
輔助桁架自重110kg/m
節(jié)點(diǎn)恒載（節(jié)點(diǎn)間距1.5m）（1.10+0.55）×1.5=2.48 kN
活載：檢修吊車及軌道的平臺荷載荷重或人行走道的垂直均布荷載當(dāng)無特殊要求時，可取制動板上活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0 kN/m2，其荷載分項(xiàng)系數(shù) 1.4。
傳到輔助桁架上翼緣的荷載2.0×1.4/2=1.40 kN/m
節(jié)點(diǎn)活載1.4×1.5=2.10 kN
2.1.2墻架柱（HM294×200×8×12）傳來的荷載
恒載：
墻面結(jié)構(gòu)傳來荷載40 kN
墻架柱自重（柱高16.5米） 0.573×16.5=9.45KN
合計(jì)  49.45 KN
風(fēng)荷載： 35 kN
2.1.3水平支撐傳來荷載
恒載：（每個節(jié)點(diǎn)）0.18 kN
2.1.4垂直支撐荷載
恒載：（每個節(jié)點(diǎn)）0.10kN
2.2輔助桁架軸力包絡(luò)圖如附圖
 
附圖2：桁架內(nèi)力圖（壓力為負(fù),拉力為正）

2.3吊車橫向水平荷載作用下，對制動梁在水平方向所產(chǎn)生的最大彎矩
由吊車梁計(jì)算書查知
吊車水平荷載（標(biāo)準(zhǔn)值）產(chǎn)生的最大水平彎矩MT= 123.798kN•m
吊車擺動卡軌力產(chǎn)生的最大水平彎矩MTHk=360.528 kN•m
2.4作用在制動桁架上的豎向荷載對桁架上弦節(jié)間所產(chǎn)生的局部彎矩：
節(jié)點(diǎn)間距：1.5米
初選上弦桿截面為2L1250×10
線荷載：1.2×0.55+1.4×1.4=2.88 kN/m
自重線荷載：1.2×0.38=0.46 kN/m
線荷載 q=2.88+0.46=3.34 kN/m
Mx1=3.34×1.52/8=0.94 kN•m
制動桁架上弦的凈截面模量 Wnx1=209.61 cm3
2.5風(fēng)荷載作用下上弦桿截面應(yīng)力
墻皮柱傳至輔助桁架上弦的水平風(fēng)荷載集中力標(biāo)準(zhǔn)值為35KN（含風(fēng)壓風(fēng)吸兩種情況）
制動梁為15m簡支梁
M=35×15/4=131.25 kN•m
2.6制動結(jié)構(gòu)截面特性計(jì)算
2L1250×10角鋼Az1=48.75cm2，Izy=1484cm4
吊車梁上翼緣 55×2.5cm
制動板尺寸121.5×0.8cm
吊車制動結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖見附圖1。
平面外的截面特性為：
A’= 55×2.5+121.5×0.8+48.75=283.45 cm2
  52.6 cm
X2=140-52.6=87.4cm
 
 
   =999850 cm4
 12483 cm3    9959 cm3
 967341 cm4
 12077 cm3    9635 cm3
2.7輔助桁架上弦截面強(qiáng)度計(jì)算：
作用于輔助桁架上豎向荷載產(chǎn)生的上弦桿軸心力
N=191kN
上弦構(gòu)件截面A=48.75 cm2
取凈截面系數(shù)0.85，An=0.85×48.75=41.42  cm2
由于吊車制動桁架上弦桿在水平方向同時收到吊車水平力和風(fēng)荷載的作用，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001（2006年版）》規(guī)范3.2.4條：對于一般排架、框架結(jié)構(gòu)，基本組合可采用簡化規(guī)則，并按下列組合中取最不利值確定：
1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合：
 
 
在風(fēng)壓力與吊車橫向荷載的共同作用下制動結(jié)構(gòu)平面最不利水平彎矩組合為：
0.9×（360.528+131.25）=442.6
輔助桁架上弦截面強(qiáng)度
 
=46+64+4=114 N/mm2  <滿足> 
2.8吊車制動結(jié)構(gòu)水平撓度計(jì)算：
設(shè)有重級工作制吊車的制動梁或與墻架結(jié)構(gòu)有聯(lián)系的制動梁，其水平撓度v可按下面公式計(jì)算：
 
式中  MT——由一臺最大吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生的最大彎矩；
      Iy1——制動梁對y1軸的毛截面慣性矩；
      l——制動梁的跨度
一臺吊車產(chǎn)生的橫向水平最大彎矩 MT= 123.798kN•m
 
  =  1.35mm <  6.82mm     <滿足>
2.9輔助桁架下弦及腹桿驗(yàn)算：
對于軸心受壓構(gòu)件，制動桁架的腹桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：
強(qiáng)度：
 
穩(wěn)定：
 
式中    ——軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)
       An——凈截面面積
1、拉桿
     桿①，支座斜桿 N1=72kN  ， L=223.5cm
     桿②，下弦桿   N2=161kN ， L=300.0cm
選用2L70×6，
A=16.32cm2；An=0.85×16.32=13.87 cm2
ix=2.15cm ； iy=3.26cm
強(qiáng)度驗(yàn)算：
 116.1 N/mm2    <  215 N/mm2  <滿足>
長細(xì)比驗(yàn)算（小于250）
 =104 ； =92 均滿足

2、斜壓桿
     桿③，斜桿 N3=69kN  ， L=243.3cm
選用2L63×6，
A=14.58cm2
ix=1.93cm ； iy=2.99cm
強(qiáng)度驗(yàn)算：
 47 N/mm2    <  215 N/mm2  <滿足>
   <  150  滿足
查知 0.432
穩(wěn)定驗(yàn)算
  110 N/mm2    <  215 N/mm2  <滿足>

3、直壓桿
     桿④，直桿 N4=73kN  ， L=180.0cm
選用2L63×6十字形聯(lián)結(jié)，
A=14.58cm2
ix=2.98cm ； iy=2.98cm
強(qiáng)度驗(yàn)算：
 50 N/mm2    <  215 N/mm2  <滿足>
    <  150   滿足
查知 0.802
穩(wěn)定驗(yàn)算
  63 N/mm2    <  215 N/mm2  <滿足>