吊车梁截面的设计
吊车梁设计计算表(带公式程序)
吊车梁的截面选择一.截面尺寸的确定：(1).梁的高度：①.经济要求：梁的平面内最大弯矩设计值：M xmax=464700000N·MM,支座处的最大剪力V max=梁选用钢材材质Q235,f=215N/mm2fv=Q345,f=315N/mm2fv=f=315N/mm2fv=梁需要的截面抵抗矩：W= 1.2*M xmax/f=1770286梁的经济截面高度：H=7*(W)^(1/3)-300=547②.刚度要求：对中级且Q<500KN,[l/w]=600,梁的跨度l=6000mm超过此限[l/w]=750取[l/w]=600,[w/l]=0.001667梁刚度要求的最小高度：Hmin=0.56*f*l/([w/l]*106)=③.建筑净空要求：H≤建筑净空要求根据以上三条要求确定吊车梁的高度，H=700mm二.腹板厚度Tw的确定：①.经验公式：T w=7+3h=10mm②.根据抗剪要求：T w≥ 1.2V max/h w fv= 2.9630843mm③.局部挤压应力的要求：数据准备：考虑动力系数的一个车轮的最大轮压a P max=136集中荷载增大系数，对轻、中级工作制吊车梁Y=1.0,对重级工作制吊车梁Y=1.35Y=1g Q= 1.4钢轨高度：140mm,吊车梁翼缘厚度t（暂估）：轨顶至腹板计算高度上边缘的距离：h y=钢轨高度+吊车梁翼缘厚度t=车轮对腹板边缘挤压应力的分布长度，取L z=2h y+50=358T w≥aYg Q P max/(l w*f)=2mm根据以上三条要求暂估T w=8mm三.翼缘尺寸：翼缘所需的面积：A1=W x/H w-1/6HwTw=1696.6947根据翼缘的局部稳定判断翼缘不考虑局部稳定的最大宽度：b=336根据上面的翼缘最大宽度取b=330mm下翼缘厚度取10mm，下翼缘宽度Bb=300mm本吊车梁尺寸取如下值：吊车梁高度H=700mm上翼缘宽度Bt=330mm上翼缘厚度Tt=14mm下翼缘宽度Bb=300mm下翼缘厚度Tb=10mm腹板厚度Tw=8mm腹板高度Hw=676mm 根据上值转入《吊车梁截面计算》工作簿.支座处的最大剪力V max=310.63KN125N/mm2185N/mm2185N/mm2(板厚≤16mm) mm3mm636mm腹板高度暂定H w=680mmKN工作制吊车梁Y=1.3514mm车梁翼缘厚度t=154mmmmmm。
吊车梁设计
2
M kyl
2
10 EI y1
l 2200
Mkx—竖向荷载标准值作用下梁的最大弯矩, Mky—跨内一台起重量最大吊车横向水平荷载 标准值作用下所产生的最大弯矩，
Iy1——制动结构截面对形心轴Y1的毛截面惯性
矩。
对制动桁架应考虑腹杆变形的影响，Iyl乘以0.7 的折减系数。
Mkx
1 Pk l P 轮压标准值 k 4
距离的移动集中荷载，而荷载的位置决定吊车梁
的内力，荷载移动到什么位置时，使吊车梁中的 内力达到最大，这就需要确定最不利轮位，使得 吊车在该位置时内力最大。
1.最大弯矩Mmax,最大剪力Vmax
二个轮子作用于梁上时(图所示)：
a1 a2 最大弯矩点(C点)的位置为： 4
最大弯矩为：
c M max
Vmax
5.3 吊车梁的截面选择
1.高度h
2.腹板厚度 3.翼缘尺寸
1.高度h
1）最大高度hmax---满足建筑净空要求。
2）最小高度hmin---满足刚度要求。
3）经济高度hs---满足受力条件下最经济。
式中：
——截面抵抗矩
------ 为竖向荷载作用下的绝对最大弯矩
2.腹板厚度tw
a.经验公式
1. 腹板加劲肋设置
2. 加劲肋的构造要求 （1）配置横向加劲肋 腹板两侧成对配置横向加劲肋时：
h0 外伸宽度： bs 30 40mm
bs / 3( 40)
bs / 2 60
横向加劲肋的厚度： t bs s
15
bs
单侧配置横向加劲时：
外伸宽度：增加20％ 厚度：≥外伸宽度1/15
2
2
A6 A8 d 1.10
中、重型厂房结构设计-吊车梁的设计
吊车梁的施工工艺流程
施工准备
根据设计图纸和施工要求，进行现场 勘查，确定吊车梁的安装位置和基础 结构。
01
02
基础制作
根据设计要求，进行吊车梁的基础制 作，包括混凝土浇筑、钢筋绑扎等。
03
吊车梁安装
将吊车梁按照设计要求进行安装，确 保其位置和标高符合设计要求。
质量检测
对吊车梁的安装质量进行检测，包括 其位置、标高、平整度等，确保符合 设计要求和相关规范。
吊车梁的功能
吊车梁的主要功能是支撑和固定吊车 的轨道，承受吊车的运行载荷，并将 载荷传递至厂房的承重结构上，确保 吊车的正常运行和使用安全。
吊车梁的类型与选择
吊车梁的类型
根据制作材料的不同，吊车梁可分为钢吊车梁、钢筋混凝土吊车梁等。根据使用场合和承载能力的不同，又可分 为轻型、中型和重型吊车梁。
吊车梁的选择
选择何种类型的吊车梁应根据厂房的跨度、高度、使用需求以及经济性等因素综合考虑。例如，钢吊车梁具有自 重轻、承载能力强、安装方便等优点，适用于大跨度、高净空的厂房；钢筋混凝土吊车梁则具有承载能力较高、 耐久性好、造价较低等优点，适用于中等跨度和高度的厂房。
吊车梁设计的原则与要求
吊车梁设计的原则
吊车梁设计应遵循安全可靠、经济合理、技术先进的原则， 确保吊车梁能够承受各种可能的载荷组合，满足厂房的正常 使用和安全性能要求。
04
吊车梁的抗震设计
吊车梁的抗震设防目标
防止吊车梁在地震中发生严重破坏，确保厂房的正常使用和 安全。
保证吊车在地震中的安全运行，防止因吊车梁破坏而引起的 设备损坏或人员伤亡。
吊车梁的抗震措施
选择合适的材料
采用高强度钢材，提高吊车梁的承载能力和抗变 形能力。
吊车梁设计
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。
吊车梁设计计算表（带公式程序）
吊车梁设计计算表（带公式程序）吊车梁的截面选择一.截面尺寸的确定：(1).梁的高度：①.经济要求：梁的平面内最大弯矩设计值：M xmax=464700000N·MM,支座处的最大剪力V max=梁选用钢材材质Q235,f=215N/mm2fv=Q345,f=315N/mm2fv=f=315N/mm2fv=梁需要的截面抵抗矩：W= 1.2*M xmax/f=1770286梁的经济截面高度：H=7*(W)^(1/3)-300=547②.刚度要求：对中级且Q<500KN,[l/w]=600,梁的跨度l=6000mm超过此限[l/w]=750取[l/w]=600,[w/l]=0.001667梁刚度要求的最小高度：Hmin=0.56*f*l/([w/l]*106)=③.建筑净空要求：H≤建筑净空要求根据以上三条要求确定吊车梁的高度，H=700mm二.腹板厚度Tw的确定：①.经验公式：T w=7+3h=10mm②.根据抗剪要求：T w≥ 1.2V max/h w fv= 2.9630843mm③.局部挤压应力的要求：数据准备：考虑动力系数的一个车轮的最大轮压a P max=136 集中荷载增大系数，对轻、中级工作制吊车梁Y=1.0,对重级工作制吊车梁Y=1.35Y=1g Q= 1.4钢轨高度：140mm,吊车梁翼缘厚度t（暂估）：轨顶至腹板计算高度上边缘的距离：h y=钢轨高度+吊车梁翼缘厚度t=车轮对腹板边缘挤压应力的分布长度，取L z=2h y+50=358T w≥aYg Q P max/(l w*f)=2mm根据以上三条要求暂估T w=8mm三.翼缘尺寸：翼缘所需的面积：A1=W x/H w-1/6HwTw=1696.6947根据翼缘的局部稳定判断翼缘不考虑局部稳定的最大宽度：b=336根据上面的翼缘最大宽度取b=330mm下翼缘厚度取10mm，下翼缘宽度Bb=300mm本吊车梁尺寸取如下值：吊车梁高度H=700mm上翼缘宽度Bt=330mm上翼缘厚度Tt=14mm下翼缘宽度Bb=300mm下翼缘厚度Tb=10mm腹板厚度Tw=8mm腹板高度Hw=676mm 根据上值转入《吊车梁截面计算》工作簿.支座处的最大剪力V max=310.63KN125N/mm2185N/mm2185N/mm2(板厚≤16mm) mm3mm636mm腹板高度暂定H w=680mmKN工作制吊车梁Y=1.3514mm车梁翼缘厚度t=154mmmm mm。
吊车梁
第二章重型厂房结构设计
思考题：
2.1 简述屋盖支撑的作用，以及屋盖支撑的布置原则。
2.2 钢屋架上所受的荷载有哪些？
2.3 简述吊车梁的工作性能。
2.4吊车梁的截面验算有哪些？
习题
2.1 肩梁计算
一单壁式肩梁构造如下图所示 , 钢材为 Q235, 焊条 E43 型。
上柱为焊接工字形、下柱为格构式截面 , 其截面如图所示。
上柱荷载为:.
，
M KN m
650
N=500KN。
吊车最大轮压标准值为 Dmax=1600KN。
试验算此肩梁截面强度并设计连接焊缝。
习题2.1图
2.2 吊车梁计算
一简支吊车梁跨度为 12m, 钢材为 Q345, 焊条 E50 型。
采用制动梁结构 , 制动板选用 -860 × 8 的厚花纹钢板,制动梁外翼缘选用 2×L100×10 的角钢。
初选吊车梁截面如下图所示。
厂房内设有两台750/200 KN 重级工作制 (A7 级)桥式吊车,吊车跨度 31.5m,吊车宽度及轮距如图所示,小车重量G=235KN, 吊车最大轮压标准值为Fmax=324KN。
轨道型号QU100(轨高150mm) 。
试验算此吊车梁截面强度及疲劳强度是否满足要求?
习题2.2图。
吊车梁设计
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。
吊车梁的截面组成类型及其应用范围
吊车梁的截面组成类型及其应用范围吊车梁是一种用于起重和搬运重物的常见设备。
它由两个或多个钢制梁组成，支撑物体并在空间中移动。
吊车梁截面由横梁、支撑、竖腹板和斜撑组成。
梁的截面具有不同的组成类型和应用范围，包括单肢梁、箱形梁、桥式梁和悬臂梁。
单肢梁的截面由一根钢制梁组成，形状像一个矩形。
单肢梁适用于轻型和中型吊装操作，横向刚度较小。
它经常用于电动吊车和手动吊车上。
箱形梁的截面由两个或多个钢制梁组成，它们被竖立起来并用横梁连接。
箱形梁横向刚度较大，适用于重型吊装操作。
箱形梁通常用于大型起重机和桥式起重机等大型设备上。
悬臂梁的截面由一个箱形梁和一个或多个悬臂支架组成。
它的形状呈“T”字形，适用于在宽敞的工作区域中进行精密和灵活的吊装操作。
悬臂梁通常用于小型起重机和桥式起重机上，也用于汽车维修和装配等应用中。
吊车梁截面的组成类型和应用范围取决于吊装操作的重量、大小、形状和环境等因素。
在选择合适的吊车梁截面前，需要仔细考虑吊装操作的实际情况和需求，以确保设备的可靠性和安全性。
吊车梁截面的组成类型和应用范围是影响设备性能的重要因素。
正确选择吊车梁截面有助于提高工作效率、延长设备寿命和确保工作安全。
单肢梁的优点是重量轻、结构紧凑、易于操控，它通常用于轻型和中型吊装操作。
单肢梁既可以手动又可以电动操作，这种吊车梁适用于需要快速灵活移动物体的场合。
需要在工厂车间内进行零件生产和组装操作时，单肢梁可以提供便捷的解决方案。
箱形梁由两个或多个钢制梁组成，具有较高的强度和刚度，适用于较重和较大的物体吊装。
箱形梁通常用于大型起重机、桥式起重机、塔式起重机等大型设备上。
这种吊车梁结构复杂，重量大，需要安装在相对固定的基础建筑物上，可以实现吊装物体的远距离移动和高空吊装。
桥式梁由两个或多个箱形梁水平放置，具有更大的强度和承载能力，适用于重型对象吊装。
桥式梁通常用于大型桥式起重机和大型水平吊装设备上。
它可以承受更大的荷载和应力，可以在不必搬移设备的情况下从一个地方到另一个地方移动吊装物体。
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吊车梁截面的设计
摘要：本文根据吊车的载荷情况，对吊车梁的截面进行了深入的分析。
通过对吊车梁截面进行验算，进行合理地设计，保证了吊车梁结构的安全和可靠，同时又节省了用钢量。
关键词：动力作用，制动结构，截面验算
abstract: according to the load carried by the crane，the cross section of the crane beam is deeply analysised in tis article. the safty and reliability of the structure of the crane beam will be ensured by the checking computations and rational design on the cross section of the crane beam, which will reduce the quantity of the steel needed at the same time. keywords:dynamical effect; brake structure; section checking computations
中图分类号：s611文献标识码： a 文章编号：
1 引言
吊车梁是吊车的路基，吊车梁上有吊车轨道，吊车就通过轨道在吊车梁上来回行驶。
在吊车梁的设计中，主要是吊车梁截面的设计。
吊车梁承受吊车的动力作用，合理设计的吊车梁有利于吊车的稳定运行。
本文主要从以下几个方面对吊车梁截面的设计进行详细的描述。
2 吊车梁的载荷
吊车梁直接承受吊车载荷，计算其强度及稳定时，应考虑吊车载
荷的动力作用。
吊车会产生三个方向的载荷：垂直载荷p、横向水平载荷t和纵向水平载荷tc.。
其中纵向水平载荷，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。
吊车载荷作用如图1：
（1）吊车的垂直载荷（最大轮压）图1
作用在吊车梁上的最大轮压设计值：
（1-1）
pk，max——吊车最大轮压标准值，查吊车手册；
——动力系数，对悬挂吊车及轻、中级工作制吊车取1.05，对硬钩吊车及重级工作制吊车的软钩吊车取1.10。
（2）吊车的横向水平载荷
依《建筑结构荷载规范》(gb 50009)的规定，作用于每个轮压处的水平力设计值：
（1-2）
q —吊车额定起重量
q’--小车重量
n --桥式吊车的总轮数
g —重力加速度
k——动摩擦系数
吊车工作级别为a6 ～ a8时，吊车运行时摆动引起的水平力比刹车更为不利,钢结构设计规范(gb50017)规定：吊车横向水平力标
(1-3)
α1——软钩吊车取0.1，抓斗或磁盘吊车取0.15，硬钩吊车取0.2
3 吊车梁的截面组成
根据不同的使用条件，吊车梁的截面主要有以下三种形式，如图2、3、4
(1) 单轴对称工字形截面主要适用于：q≤ 30t，l≤ 6m，a1 ～a5级；
(2) 带制动梁或制动桁架的吊车梁，制动结构直接与柱相连把横向力传给柱，主要适用于：l≥12m(a6～a8)，l≥18m(a1～a5)。
图2图3 图4
4 吊车梁的截面验算
（1）强度验算
对无制动结构的吊车梁，应首先验算梁受压区的正应力（图5）：(1-4)
当吊车梁为上翼缘加强的单轴对称截面时，尚需验算受拉翼缘的正应力，验算公式仍可采用上式，但不考虑第二项。
当采用制动梁时，应验算最不利a点的正应力（图6）：
(1-5)
当采用制动桁架时，仍应验算最不利a点的正应力（图7）：
式中mxmax、mymax——分别为垂直载荷及横向水平荷载产生的弯矩设计值；
wnx——吊车梁截面对x轴的净截面抵抗距；
wny——吊车梁上翼缘截面对y轴的净截面抵抗距；
wny1——制动梁截面对y1轴的净截面抵抗距；
an——吊车梁上翼缘及15tw腹板的净截面面积之和，
my——吊车梁上翼缘作为制动桁架的弦杆，由横向水平荷载对弦杆所产生的局部弯矩，一般近似取my，=（1/3~1/5）t*d;
n1——轴力，n1=mymax/b1 ；
b1——制动桁架高度；
图5图6图7
（2）整体稳定性验算
设有制动结构的吊车梁，侧向弯曲刚度很大，整体稳定得到保证，不需验算。
无制动结构的吊车梁，应按下式验算其整体稳定。
(1-7)
——梁的整体稳定系数；
wy——上翼缘截面对y轴的毛截面地抗矩。
（3）刚度验算
按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算，且不乘动力系数
竖向挠度：(1-8)
水平挠度： (1-9)
mkx—竖向荷载标准值作用下梁的最大弯矩,
mky—跨内一台起重量最大吊车横向水平荷载
标准值作用下所产生的最大弯矩，
iy1——制动结构截面对形心轴y1的毛截面惯性矩。
对制动桁架应考虑腹杆变形的影响，iyl乘以0.7的折减系数。
5 结论
吊车梁除了截面设计外，还应考虑疲劳的问题。
吊车梁直接承受连续的反复荷载作用，应力集中是造成疲劳破坏的主要原因，因而应特别注意设计好吊车梁的细部结构，对于重级工作制吊车梁及某些使用较频繁的中级工作制桁架式吊车梁还需进行疲劳强度验算。
参考文献
[1]叶见曙. 结构设计原理，人民交通出版社，1996.4
[2] 中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范（gb50009），中国计划出版社，2006
[3] 中华人民共和国建设部.钢结构设计规范（gb50017），中国计划出版社，2003.12
[4] 《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册，中国建筑工业出版社，2004.1。