盤(pán)洪玉，劉威 （長(zhǎng)江精工鋼結(jié)構(gòu)（集團(tuán)）股份有限公司，安徽 六安 237161）

隨著鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的迅速發(fā)展，輕鋼結(jié)構(gòu)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在工業(yè)廠房中應(yīng)用得最為普遍。門(mén)式剛架是抗震性能優(yōu)越的建筑結(jié)構(gòu)體系；采用的鋼材可循環(huán)利用，符合綠色建筑的理念；鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件可在車(chē)間工業(yè)化集成生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)裝配式安裝，大大縮短了項(xiàng)目的施工工期；現(xiàn)已逐漸形成了一套成熟的體系。但如何在保證整體結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的前提下，合理地處理建筑與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，選擇最為合理的方案，從而在設(shè)計(jì)階段通過(guò)方案優(yōu)選提高工業(yè)廠房經(jīng)濟(jì)性，已成為了設(shè)計(jì)師們需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

1 吊車(chē)梁及制動(dòng)結(jié)構(gòu)的分類(lèi)及作用

鋼吊車(chē)梁及制動(dòng)結(jié)構(gòu)一般可由吊車(chē)梁、制動(dòng)梁、制動(dòng)桁架、軌道及軌道連接件等結(jié)構(gòu)組成。其中，吊車(chē)梁的設(shè)計(jì)具有一定的獨(dú)立性，但是吊車(chē)梁作為起重設(shè)備使用的載體，也是進(jìn)行廠房設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。吊車(chē)梁本身用于直接承受吊車(chē)系統(tǒng)所產(chǎn)生的豎向荷載；吊車(chē)梁制動(dòng)系統(tǒng)能夠承受吊車(chē)橫向水平荷載以及由于其他因素所產(chǎn)生的水平推力，從而保證吊車(chē)梁系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。但是對(duì)于使用制動(dòng)板作為制動(dòng)系統(tǒng)還是使用制動(dòng)桁架作為制動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，仍然是一個(gè)困擾已久的問(wèn)題。很多設(shè)計(jì)人員僅考慮到起重設(shè)備的維護(hù)和檢修，整個(gè)項(xiàng)目便采用制動(dòng)板。并未考慮采用制動(dòng)板與制動(dòng)桁架對(duì)工程經(jīng)濟(jì)性的影響。

2 不同形式的制動(dòng)系統(tǒng)用鋼量對(duì)比分析

某工業(yè)廠房跨度27m（單跨），柱距為9.0m，內(nèi)部設(shè)置1臺(tái)吊車(chē)，結(jié)構(gòu)形式使用門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 某廠房平面布置圖

吊車(chē)的形式采用河南衛(wèi)華QD型5-50/10t吊鉤橋式起重機(jī)，軌道的頂標(biāo)高距離室內(nèi)地面9.0m，吊車(chē)的具體的規(guī)格及參數(shù),如下表所示。

吊車(chē)參數(shù)表

吊車(chē)梁制動(dòng)系統(tǒng)考慮兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析：一種是采用制動(dòng)板作為制動(dòng)系統(tǒng)；另外一種是采用制動(dòng)桁架作為制動(dòng)系統(tǒng)。所有條件均相同的情況下進(jìn)行計(jì)算后，當(dāng)采用制動(dòng)板作為制動(dòng)吊車(chē)梁制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，制動(dòng)板板厚為5mm，加勁肋截面采用 -80×6，布置間距為600mm，一個(gè)柱距的制動(dòng)系統(tǒng)重量約為290kg；當(dāng)采用制動(dòng)桁架作為制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，桿件截面采用角鋼L110×8,一個(gè)柱距的制動(dòng)系統(tǒng)的重量約為183kg。在此項(xiàng)目中可以看出使用制動(dòng)桁架作為制動(dòng)系統(tǒng)較為經(jīng)濟(jì)合理。

3 方案考慮

3.1 建筑設(shè)計(jì)

3.1.1 設(shè)備檢修考慮

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，對(duì)于地面操控的起重機(jī)，制動(dòng)系統(tǒng)采用制動(dòng)板時(shí)，主要是作為吊車(chē)檢修的操作平臺(tái)和日常的維護(hù)；如果采用帶有駕駛室的起重機(jī)，為了方便駕駛員行走，也會(huì)考慮采用制動(dòng)板作為制動(dòng)系統(tǒng)?？紤]檢修人員的安全性，通常制動(dòng)板兩側(cè)需要布置欄桿。關(guān)于什么情況下需要設(shè)置制動(dòng)板以及制動(dòng)板如何設(shè)置，在規(guī)范《機(jī)械工業(yè)廠房建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50681-2011）中有相關(guān)說(shuō)明。第8.4.2條指出“設(shè)有一臺(tái)工作制等級(jí)為A6以上的橋式起重機(jī)，以及工作制等級(jí)為A5以下有操縱室的起重機(jī)軌頂標(biāo)高大于或等于8m時(shí)，宜在起重機(jī)操縱室一側(cè)的起重機(jī)梁面設(shè)置制動(dòng)板，另一側(cè)設(shè)置12m長(zhǎng)的制動(dòng)板宜用作檢修平臺(tái)”；第8.4.3條指出“同一跨內(nèi)設(shè)有多臺(tái)工作制等級(jí)為A6以上的橋式起重機(jī)時(shí)，起重機(jī)兩側(cè)梁面均應(yīng)設(shè)置制動(dòng)板”；第8.4.4條指出“工作制等級(jí)為A5以下的起重機(jī)，軌頂標(biāo)高小于8m時(shí)，可不設(shè)制動(dòng)板，但每臺(tái)起重機(jī)兩側(cè)宜各設(shè)12m長(zhǎng)的制動(dòng)板用作檢修平臺(tái)，并應(yīng)設(shè)在上起重機(jī)鋼梯位置的梁面上”；第8.4.7條指出“地面操縱的起重機(jī)，可不設(shè)制動(dòng)板，但應(yīng)設(shè)置檢修平臺(tái)，并應(yīng)在廠房端頭設(shè)置可上起重機(jī)梁面的垂直檢修鋼梯”。但是很多情況下設(shè)計(jì)師僅僅參考其中某一條，常常會(huì)在項(xiàng)目全部范圍內(nèi)布置制動(dòng)板，因此會(huì)造成資源不必要的浪費(fèi)。如果仔細(xì)研究對(duì)應(yīng)的條文說(shuō)明，我們可以了解到，規(guī)范中之所以要求設(shè)置制動(dòng)板，主要的原因是為了應(yīng)對(duì)起重機(jī)在日常使用過(guò)程中如果偶遇停電或發(fā)生故障時(shí)，為起重機(jī)操作人員在梁面上行走提供較為安全的行走通道。具體可詳見(jiàn)《機(jī)械工業(yè)廠房建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50681-2011）條文說(shuō)明第8.4.1～8.4.4條“起重機(jī)梁面設(shè)置制動(dòng)板是為解決起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中遇有停電或發(fā)生故障時(shí)，為起重機(jī)操作人員從梁面行走的安全。同一跨內(nèi)設(shè)有多臺(tái)工作制等級(jí)為A6以上的橋式起重機(jī)時(shí)，起重機(jī)兩側(cè)梁面均應(yīng)設(shè)置制動(dòng)板；當(dāng)使用單位備有移動(dòng)式檢修設(shè)備時(shí)，可不受此限制。檢修平臺(tái)是供起重機(jī)檢修時(shí)，便于檢修人員存放零件、工具之用，若起重機(jī)本身帶有檢修附件時(shí)，亦可不設(shè)”，因此可按照規(guī)范制動(dòng)板不設(shè)置或者在某范圍內(nèi)設(shè)置。如果兼做檢修平臺(tái)的制動(dòng)板局部進(jìn)行布置，檢修人員及工具的荷載也將會(huì)按照對(duì)應(yīng)區(qū)域布置。對(duì)應(yīng)未布置制動(dòng)板的范圍內(nèi)吊車(chē)梁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，可不考慮檢修荷載。因此增加了吊車(chē)梁系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。如圖2所示，在某實(shí)際工程中制動(dòng)板的布置方案，在滿足檢修的前提下，同時(shí)也能兼顧經(jīng)濟(jì)性。

圖2 某實(shí)際工程中制動(dòng)板的布置方案

3.1.2 其他方面

有些工業(yè)廠房建筑設(shè)計(jì)時(shí)，業(yè)主有時(shí)會(huì)要求廠房?jī)?nèi)設(shè)置空中觀光走道，在這種情況下可以考慮制動(dòng)板同時(shí)兼做觀光走道使用，此時(shí)在觀光平臺(tái)的布置范圍內(nèi)，制動(dòng)系統(tǒng)如果使用制動(dòng)板，則會(huì)增加整體的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在滿足建筑使用的前提下，如果能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇較為合理方案，也能提高工程的經(jīng)濟(jì)性。在鋼結(jié)構(gòu)廠房吊車(chē)梁設(shè)計(jì)時(shí)，有很多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集可進(jìn)行參考，但是很多設(shè)計(jì)人員在參考標(biāo)準(zhǔn)圖集時(shí)，直接套用吊車(chē)噸位相差很大的相關(guān)圖集中的吊車(chē)梁截面，這種做法可能會(huì)使構(gòu)件用鋼量偏大。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量要求業(yè)主提供所需設(shè)備的具體參數(shù)。不能盲目套用圖集，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目具體訂貨的吊車(chē)參數(shù)進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，如果復(fù)核的結(jié)果顯示所選截面的構(gòu)件應(yīng)力或剛度富余較多時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)截面進(jìn)行修改調(diào)整，選擇較為經(jīng)濟(jì)的截面，也可以做到節(jié)約成本。吊車(chē)設(shè)備的選擇時(shí)，在滿足工藝使用的前提下，使用重量較輕的電動(dòng)單梁起重機(jī)比雙梁起重機(jī)更能提高結(jié)構(gòu)的整體經(jīng)濟(jì)性。

在吊車(chē)梁制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版）第11.3.12條中指出“中、重級(jí)工作制吊車(chē)梁（桁架）在12m及以上時(shí)，均應(yīng)設(shè)置制動(dòng)結(jié)構(gòu)；當(dāng)?shù)踯?chē)梁跨度小于或等于9m，吊車(chē)起重量小于50t且為中、輕工作制又不需要設(shè)置安全走道時(shí)，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選條件，可不設(shè)置制動(dòng)結(jié)構(gòu)，而采用上翼緣加寬的變截面梁?！睂?duì)于中級(jí)工作制的吊車(chē)制動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)置與否，其他規(guī)范尚未做明確的規(guī)定，則由設(shè)計(jì)師結(jié)合工程實(shí)際情況分析各方因素后酌情決定。制動(dòng)板和制動(dòng)桁架的設(shè)計(jì)時(shí)，可參考《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版）相關(guān)章節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)采用制動(dòng)板時(shí)，制動(dòng)板一般采用花紋鋼板，鋼板厚度t不應(yīng)小于其凈寬bn的1/200，并不小于6mm，當(dāng)bn/t>100時(shí)，制動(dòng)板下面宜增加橫向加勁肋；當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)為制動(dòng)桁架時(shí)，制動(dòng)桁架的結(jié)構(gòu)布置宜采用桁架三角形體系，腹桿的傾角一般為30～45；腹桿宜采用單角鋼，內(nèi)力較大時(shí)宜采用雙角鋼。制動(dòng)系統(tǒng)的具體規(guī)格需設(shè)計(jì)人員結(jié)合實(shí)際荷載情況以及吊車(chē)參數(shù)計(jì)算后確定。

在上述所說(shuō)的某實(shí)際工程中吊車(chē)的起重量為32t，小車(chē)重為15.265t。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算，可求得吊車(chē)橫向水平荷載為47.27kN。制動(dòng)桁架各部分的截面經(jīng)過(guò)計(jì)算后確定，腹桿截面為L(zhǎng)100×8，具體詳見(jiàn)圖3所示。

圖3 制動(dòng)桁架詳圖

4 結(jié)語(yǔ)

吊車(chē)梁系統(tǒng)作為鋼結(jié)構(gòu)廠房中重要的組成部分，方案選擇是否合理，直接影響工程的整體的用鋼量。各設(shè)計(jì)師需針對(duì)不同項(xiàng)目?jī)?yōu)選方案。本文主要從建筑功能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，對(duì)吊車(chē)梁系統(tǒng)方案選擇進(jìn)行分析，可為今后吊車(chē)梁系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，提供借鑒和參考。