2_4中、重型厂房结构设计-吊车梁的设计
钢结构 吊车梁设计
n
—刹车轮与轨道间的滑动摩擦系数 取0.1
K 1
P
i 1
n
max, k
—吊车一侧制动轮的最大轮压之和
2.4.3 吊车梁内力计算
1.计算内容
M x max 及相应
Q、 支座
Vmax
M y max 及局部弯矩（制动桁架）M y
2.计算原则
注意：计算吊车梁的强度、稳定和连接时，按两台吊 车考虑；计算吊车梁的疲劳和变形时按作用在跨间内 起重量最大的一台吊车考虑。疲劳和变形的计算，采 用吊车荷载的标准值，不考虑动力系数。
1加强上翼缘图242吊车梁系统组成图242吊车梁系统组成2制动梁制动桁架较大竖向荷载吊车梁横向水平荷载制动梁制动梁图242吊车梁系统组成图242吊车梁系统组成竖向荷载吊车梁横向水平荷载制动桁架15制动桁架辅助桁架图242吊车梁系统组成图242吊车梁系统组成垂直支撑水平支撑3边柱吊车梁设置垂直辅助桁架轻中级工作制制动桁架吊车梁242吊车梁荷载242吊车梁荷载吊车起重物及系统自重
2.疲劳验算位置
5
A6～A8级吊车梁下列位置应进行疲劳验算 1.受拉翼缘与腹板连接处的主体金属 2.受拉区加劲肋端部的主体金属
2
4
1 3
3.受拉翼缘与支撑连接处的主体金属 （a）跨中截面 （螺栓孔处） 4.下翼缘与腹板连接的角焊缝 5.支座加劲肋与腹板连接的角焊缝
（b）支座截面
图2.4.5 疲劳验算点
x x
受拉区：B点最不利 Mx f Wnx2
y
B
（a）
Wnx1、Wnx2 ——吊车梁截面对x轴上部、 下部纤维处的净截面 图2.4.3 截面强度验算 抵抗矩。
2.带制动梁 A点最不利
重型厂房结构设计
(d)八字形
(e)V 形
支撑的截面形式：角钢、槽钢 连接：焊缝或高强度螺栓
19
2.1.2 屋架外形及腹杆形式 2.1.2.1 桁架的应用
用于屋盖结构外，还用于皮带运输机桥、输电塔架
和桥梁等
2.1.2.2 桁架的外形及腹杆形式
外形
及交叉式
20
三角形、梯形及平行弦
人字式、芬克式、豪式、再分式
2.2.3内力组合原则
按荷载规范GB50009的规定进行组合。
对于一般刚（框）架，由可变荷载控制的组合可用简化公式
S G S Gk Q1SQ1k S G S Gk 0.9 Qi SQik
i 1 n
(2.4)
取两式之最不利者
(2.5)
30
组合的目的： 找到构件和连接的最不利组合情形，并据此设计 对于受弯构件，需作下列四种内力组合：
度等因素来决定
22
2.1.3 屋盖支撑 2.1.3.1 屋盖支撑的作用
保证屋盖结构的几何稳定性 保证屋盖的刚度和空间整体性 为弦杆提供适当的侧向支承点
承担并传递水平荷载
保证结构安装时的稳定与方便
23
24
2.1.3.2 屋盖支撑的布置
上弦横向水平支撑
设置：房屋的两端或温度区段的两端。
重型厂房结构设计
1
2.1 结构形式和结构布置
2.1.1 一般说明
4
2
1
3
5
1 柱；2 屋架；3 吊车梁；4 天窗架；5 柱间支撑
图2.1 单层厂房构造简图
2
一般为单层刚(框)架结构形式，也有多层刚架
吊车的工作制等级
8级 A1～A8
2重型厂房设计共121页文档
➢温度收缩缝设置
温度区段长度表(m)
结构情况
采暖房屋和非采暖地区的房屋 热车间和采暖地区的非采暖房屋
露天结构
纵向温度区段
(垂直屋架或构架跨度方向) 220 180 120
横向温度区段 (屋架或构架跨度方向) 柱顶为刚接 柱顶为铰接
✓柱间支撑的形式—下层柱间支撑
图2.9 下层柱间支撑形式 • 计算：截面、连接 • 构 造 ：角钢截面不宜小于 L756；槽钢不宜小于 [12；下层
柱间支撑一般设置为双片，以缀条相连，缀条截面为单角
钢，长细比不超过200，不小于L505
✓柱间支撑的形式—上层柱间支撑
图2.10 上层柱间支撑形式
• 上层柱间支撑一般设置为单片，如果上柱设有人孔或截面高度过大 (800mm)，亦应采用双片；
图2.11 钢屋架的外形
✓确定桁架形式的原则
• 满足使用要求: 建筑，使用和防水材料的需要 • 受力合理: 使各节间弦杆的内力相差不太大；应
使长腹杆受拉短腹杆受压；且腹杆数量宜少； 腹杆总长度也应较小。
图2.12 有隅撑的框架
图2.13 皮带运输机简支桁架
• 制造简单及运输与安装方便 • 综合技术经济效果好
❖工艺要求：工艺流程、设备基础、地下管沟 ❖结构要求：强度、刚度、稳定性 ❖施工要求：柱距、跨度、构件的类别尽量少些 ❖经济性：合理的柱网布置应使总的经济效应最佳
➢常见柱距选择:
❖ 跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起 重量不小于50吨时，柱距取12m较为经济；
❖ 参数较小的厂房取6m柱距较为合适 ； ❖ 如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m
《吊车梁设计》word版
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：吊车轮压及轮距如图1-1所示：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=α，吊车荷载分项系数Q γ=1.40。
则吊车荷载设计值为竖向荷载设计值 Q P γα⋅=max P ⋅=1.05⨯1.4⨯83.3=122.45kN 横向荷载设计值 =H Qγn g Q )(12.0+⋅=1.4⨯48.9)8.15(12.0⨯+⨯=2.80kN1. 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：A图1-2 三个轮压作用到吊车梁时弯矩计算简图mm W B a 1100355046501=-=-= mm W a 35502==mm a a a 3.4086110035506125=-=-=。
自重影响系数β取1.03，则 C 点的最大弯矩为：cM max =W β⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--∑125)2(Pa l a l P =1.03×⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--⨯⨯100.145.1226)408.03(45.12232 =284.94m kN ⋅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：A图1-3 三个轮压作用到吊车梁时弯矩计算简图mm W B a 1100355046501=-=-=mm a a 275414==则C 点的最大弯矩值为：c M max =Wβl a l P ∑-24)2( =1.03×6)275.03(45.12222-⨯⨯=m kN ⋅18.312 可见由第二种情况控制，则在max M 处相应的剪力为CV =W βla lP ∑-)2(4=1.03×6)275.03(45.1222-⨯⨯=114.51kN 。
最新bAAA吊车梁的设计
T
缝）如图所示。
焊透的T形连接焊缝
对于重级工作制吊车梁上翼缘与腹板的连接，规范规定应 采用上图所示的焊透的K形坡口对接焊缝 。为了保证充分焊 透，腹板上端应根据其厚度预作坡口加工。焊透的K形坡口 对接焊缝经过用精确方法检查合格后，即可认为与腹板等强 度而不再验算其强度。
重级工作制吊车梁的下翼缘与腹板的连接，可以采用自动 焊接的角焊缝 ，但要验算疲劳强度。
构造上： 选用合适的钢材标号和冲击韧性 要求高的钢材。 构造细部选用疲劳强度高的连接 形式。
例：对于A6～A8级和起重量Q≥50t 的 A4 ， A5 级 吊 车 粱 ， 其 腹 板 与 上 翼缘的连接应采用焊透的K形焊缝。
w
w
w
A6～A8级吊车梁应进行疲劳验算
1.受拉翼缘的连接焊缝处
2.受拉区加劲肋端部 3.受拉翼缘与支撑连接处
bAAA吊车梁的设计
2.4.1 吊车梁的荷载
➢竖向荷载: P ➢横向水平荷载: T ➢纵向水平荷载: Tc
➢吊车荷载的传递路径
桥式吊车
P Tc P Tc
T
T
吊车梁按双向受 弯构件设计
制动桁架 吊车梁
中列柱上的两等高吊车梁,可直接在其上翼缘 间连以腹杆组成制动桁架。
2.4.3 吊车梁与柱的连接
W M nx1xW Mn'y' yN An1f
An—吊车梁上翼缘及腹板15tw的净截面面积之和。
吊车梁的截面强度计算公式
制
正应力
动
结
构 上翼缘
形
下翼缘
剪应力
腹板局部压应力 c
折算应力 zs
式
无
制 动 结
Mx Wnx1
My
第二章 重型厂房结构设计
平行弦屋架
人字式腹杆
交叉式腹杆
上、下弦杆水平，杆件和节点规格化、便于制造。 屋架的外形和弯矩图分布不接近，弦件内力分布不均 匀。 一般用于托架和支撑体系。
根据不同的条件桁架形式可以有很多变化
三角形屋架弦杆
交角增大，方便制 造，屋架重心降低， 提高了稳定性。
可有效降低屋架对
支撑结构的推力。
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000
GWJ-2 GWJ-1 GWJ-1
6000
上弦支撑布置图(1:600)
6000 6000 500 6000
GWJ-1 GWJ-2
GWJ-2
150 GWJ-3 150
1
2
6000 6000
2
6000
24000
6000
2.下弦横向水平支撑： 当跨度L≥18m ； 设有悬挂式吊车起重量大于50吨； 厂房内设有较大的振动设备。 与上弦横向水平支撑布置在同一柱间。 3.纵向水平支撑布置原则 ： 设有支承中间屋架的托架，或设有重级或大 吨位的中级工作制桥式吊车等较大振动设备时， 应在屋架端节间平面内设置纵向水平支撑。
的空间几何不变体系。
三、屋盖支撑的布置原则 1.上弦横向水平支撑：
在有檩条或只采用大型屋面板的屋盖中 都应设置屋架上弦横向水平支撑 设置在房屋的两端 ,一般设在第一个柱 间或设在第二个柱间,间距 Lo≤ 60m。
2 1 2
GWJ-3
500
6000
GWJ-2
6000
GWJ-2 GWJ-1 GWJ-1 GWJ-1 GWJ-2
(2) 可变荷载
包括屋面均布活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷
载，以及悬挂吊车荷载等。
重型厂房结构设计
第2章中、重型厂房结构设计在冶金，造船，机械制造等行业、有许多重型厂房，它们的显著特点是跨度大、高度大、吨位大。
例如冶金工业的转炉车间，装配一个容积3400m的转炉时，共跨度可达30m，多层部分的高度可达80m，整个厂房占地面积达230000m，吊车的起重量可达450t。
在机械制造行业，有高度60m，吊车起重量高达1200t的重型厂房。
综合分析可靠性，耐久性和经济性表明，这种重型工业厂房最适宜采用全钢结构建造。
随着我国钢产量的增加，一些中型厂房也会采用全钢结构或钢屋盖结构。
本章内容以重型厂房为主要对象，同时也论及中型厂房结构和一般钢桁架。
2.1 结构形式和结构布置2.1.1 一般说明在房屋建筑学中，已经学习了厂房的类别及平面、剖面和立面建筑设计的基本知识。
重型厂房一般取单层刚(框)架结构形式，但也有一部分为多层刚架者。
图2—1是典型单层单跨厂房构造简图，其屋顶既可采用钢屋架—大型屋面板结构体系，亦可采用钢屋架—檩条—轻型屋面板结构体系，或横梁—檩条—轻型屋面板结构体系。
图2—1 单层厂房构造简图1—柱；2—屋架；3—吊车梁；4—天窗架；5—柱间支撑吊车是厂房中常见的起重设备，按照吊车使用的繁重程度(亦即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。
吊车的工作制等级与工作级别的对应关系表2—12.1.1.1 柱网布置和计算单元厂房的柱网布置要综合考虑工艺、结构和经济等诸多因素来确定，同时还应注意符合标准化模数的要求。
一般地，在跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起重量不小于50t时，柱距取12m较为经济；参数较小的厂房取6m柱距较为合适。
如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m及24m较适宜。
位于软弱地基上的重型厂房，应采用较大柱距。
在一些工业部门．为了满足工艺要求，厂房亦可呈多跨形式(如图2—2所示)。
图2—2 柱网布置国家规范要求，在厂房的纵向或横向的尺度较大时，一般应按表2—2在平面布置中设置温度收缩缝，以避免结构中衍生过大的温度应力。
第2章 重型厂房结构设计
2.1 结构形式和结构布置
常用支撑形式为十字形。如间距过大，可采用门字形或L形。 支撑的截面及连接要计算。 采用角钢，截面不宜小于L75×6； 采用槽钢，不宜小于[ 12。
2.1 结构形式和结构布置
2.1.2 屋架外形及腹杆形式
2.1.2.1 桁架的外形及腹杆形式
三 角 形 屋 架 梯 形 屋 架 平 行 弦 屋 架
简支屋架外形与均布荷载下的抛物线 形弯矩图接近时，各处弦杆内力才比 较接近。 2）腹杆：应使长杆受拉短杆受压，且腹杆数 量宜少，腹杆总长度也应较小。
单向斜杆式： 斜腹杆受拉 竖腹杆受压 合理 斜腹杆受压 竖腹杆受拉 不合理
再分式腹杆∶减少受压上弦节间尺寸，避
免节间的附加弯矩也减少了上 弦杆在屋架平面内的长比 。
2.2 计 算 原 理
2.2.2 荷载组合
设计值：
1.2恒+1.4活：
S G S Gk Q1S Q1k
S G S Gk 0.9 Qi S Qik
i 1 n
1.2恒+0.9×1.4（活1+活2）：
2.2 计 算 原 理
对一般受弯构件取以下几种组合：
( M max , V ) ，Ⅱ： Ⅰ： ( M max , V )，Ⅲ：(Vmax , M ) ，Ⅳ：(Vmax , M )
3. 采用阶梯形柱，下段可为实腹式（高度 <10m, 起吊重 量 <20T ），否则应采用格构式，上段可为实腹式 / 格构 式。
2.1 结构形式和结构布置
主要尺寸
Lk—— 桥式吊车的跨度；
S —— 由吊车梁轴线至上段柱轴线的距离，须满足S=B+D+b1/2； B —— 吊车桥架悬伸长度； D —— 吊车外沿和柱内边缘之间的空隙； b1 —— 上段柱宽度。 h1 —— 地面至柱脚地面的距离； h2 —— 地面至吊车轨顶高度； h3 —— 吊车轨顶至屋架下弦地面的距离。
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。
2重型厂房设计
图2.18 天窗架垂直支撑
2. 2 计算原理
平面刚架分析：墙架结构、吊车梁系统等均 以集中力方式作用于刚架上。
2.2.1 荷载计算
➢仅承担一个计算单元内的各种荷载：永久荷载、 可变荷载及偶然荷载，标准值按GB50009计算。
✓ 永久荷载：屋面恒载、檩条、屋架、其他构件自重及 围护结构自重等，换算成水平投影面的均布面荷载；
➢常见柱距选择:
❖ 跨度不小于30m、高度不小于14m、吊车额定起 重量不小于50吨时，柱距取12m较为经济；
❖ 参数较小的厂房取6m柱距较为合适 ； ❖ 如果采用轻型围护结构，则取大柱距15m，18m
及24m 较适宜； ❖ 位于软弱地基上的重型厂房，应采用较大柱距； ❖ 多跨形式
➢温度收缩缝设置
温度区段长度表(m)
结构情况
纵向温度区段
横向温度区段 (屋架或构架跨为铰接
采暖房屋和非采暖地区的房屋
220
120
150
热车间和采暖地区的非采暖房屋
180
露天结构
120
100
125
➢托梁和托架设置
✓受力条件：简支受弯 • 工字形托梁高/跨比可取为1/101/8，翼缘宽度与截 面高度的比可取1/51/2.5； • 箱形托梁双腹板之间的距离可取其截面高度的 1/41/2，且不宜小于400mm。 • 托架高度可取其跨度的1/101/5 ，节间距可取3m。
图2.6 双肢格构式柱截面
柱各段截面的高度和宽度
类别 等 截 面
上
阶
阶柱
形 柱
下 阶
柱
柱高 H(m) H10 10<H20 H>20
H15 5<H110 H1>10 H20 20<H30 H>30