林青

（山西太鋼工程技術(shù)有限公司，山西 太原 030009）

0 前言

吊車梁系統(tǒng)是鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房重要組成部分。如不嚴格遵照規(guī)范進行設(shè)計施工，將會產(chǎn)生一系列問題，如資金浪費、工期拖延、安全隱患等。

某單層廠房擴容改造廠房南延，廠房高度22m，跨度18m。二臺吊車起重量分別為140t/20t、100/20t，吊車梁跨度18m，相鄰吊車梁跨度9m，軟鉤重級工作制（A7）吊車。軌道型號QU120，采用鉆孔型軌道連接，手工焊焊條采用E50型焊條；翼緣與腹板連接焊縫采用自動焊。

1 吊車梁設(shè)計分析

吊車梁根據(jù)工藝專業(yè)提供的實際情況排列的兩臺起重量不同的吊車進行設(shè)計，撓度按一臺最大起重量吊車計算。吊車梁形式應(yīng)根據(jù)吊車的起重量和跨度、吊車梁的跨度以及吊車的工作級別等確定。多數(shù)為三塊鋼板焊接成的上翼緣寬，下翼緣窄主軸X不對稱的工字形截面，一般設(shè)計為等高、等截面形式，制作較為簡單，節(jié)約鋼材，如圖1所示。

圖1 吊車梁系統(tǒng)平面布置

吊車梁承受的吊車豎向荷載和橫向荷載，由工藝設(shè)計人員提供的吊車參數(shù)進行計算。吊車豎向荷載標準值取吊車的最大輪壓Pmax，吊車荷載的荷載分項系數(shù)取γQ=1.4，動力系數(shù)取α=1.1，吊車豎向荷載設(shè)計值，P=1.1×1.4×Pmax；吊車橫向水平荷載設(shè)計值，Hk=1.4×0.1×Pmax。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，吊車梁跨度18m，材質(zhì)采用Q345C，起重量140t，最大輪壓為Pmax=710kN，小車重為63t，吊車寬度10.6m，每側(cè)4輪。起重量100t，最大輪壓為Pmax=372kN，小車重為32.5t，吊車寬度10.6m，每側(cè)4輪。吊車梁選用焊接工字型鋼梁。為了施工方便，構(gòu)造簡單、確保項目早投產(chǎn)早見效，本工程吊車梁按簡支結(jié)構(gòu)設(shè)計。吊車梁跨度為18m，相鄰跨吊車梁9m，故將18m跨的吊車梁做成高度不等、腹板截面變化的梁。在PKPM軟件組鋼結(jié)構(gòu)二維設(shè)計工具箱“吊車梁工具-工字形吊車梁”進行數(shù)據(jù)錄入。本工程吊車為非標準數(shù)據(jù)，吊車參數(shù)由工藝設(shè)計人員提供。依據(jù)提供的吊車跨度，最大輪壓、小車重等性能指數(shù)，在程序中添加，按自己設(shè)計要求輸入吊車梁截面數(shù)據(jù)，然后根據(jù)擬選定的吊車梁系統(tǒng)形式，輸入制動板數(shù)據(jù)，應(yīng)考慮制動板允許寬度。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》第16.1.1條規(guī)定：直接承受動力荷載重復使用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，當應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n等于或大于5×104次時，應(yīng)進行疲勞計算[1]。

本工程A7重級工作制，起重量140t，100t兩臺，且循環(huán)次數(shù)大于規(guī)范要求，故應(yīng)考慮疲勞計算。吊車數(shù)據(jù)全部輸完后，運行PKPM軟件進行計算，輸出吊車梁計算書、文件類型（.doc或PDF）。在PKPM軟件輸出文件中可看出計算結(jié)果有多個截面可以選擇，PKPM可以選取最優(yōu)截面供參考。本工程中PKPM軟件自動選擇截面非整數(shù)，故根據(jù)需求進行選取和調(diào)整截面參數(shù)，然后返回PKPM吊車梁計算程序中進行吊車梁截面驗算[4]，驗算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，方可進行下一步設(shè)計，如圖2、圖3所示。

圖2 吊車簡圖（一）

圖3 吊車簡圖（二）

鋼結(jié)構(gòu)廠房吊車梁支座應(yīng)優(yōu)先采用突緣支座，突緣端部加勁肋與柱不焊。下柱柱間支撐開間的吊車梁下翼緣支座附近，與柱的連接板承受柱列的全部縱向力，板的連接焊縫或高強螺栓的質(zhì)量和強度必須通過計算確定。

2 制動結(jié)構(gòu)、輔助桁架和支撐設(shè)計分析

2.1 制動結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

制動結(jié)構(gòu)是由吊車梁上翼緣、制動板和邊梁（或輔助桁架的上弦桿）組成的制動梁或由吊車梁上翼緣（或吊車桁架上弦桿）、腹桿系統(tǒng)和邊梁（或輔助桁架的上弦桿）組成的制動桁架。本工程吊車A7工作級別，吊車梁跨度18m，應(yīng)采用制動結(jié)構(gòu)，制動結(jié)構(gòu)為吊車梁+制動板+輔助桁架的上弦桿。本工程中制動板兼走道板，采用防滑鋼板，板下面設(shè)置橫向加勁肋，間距1.5m。邊列柱的吊車梁制動結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載按兩臺吊車最大橫行水平荷載、其他因素所產(chǎn)生的水平荷載和人行走道的垂直均布活荷載（標準值取2.0kN/m2），其荷載分項系數(shù)均為1.4。

本工程為重級工作制，制動板與梁上翼緣連接時，且焊縫等級要求高，應(yīng)進行疲勞驗算。制動結(jié)構(gòu)與吊車梁、柱連接時采用M20高強螺栓連接，間距按計算結(jié)果取。

2.2 輔助桁架設(shè)計分析

本工程輔助桁架與吊車梁、制動結(jié)構(gòu)及垂直支撐組成一個空間體系，承受吊車橫向水平荷載或由于吊車偏軌引起的扭矩。輔助桁架幾何尺寸及外形與吊車梁的外形相匹配，采用平行弦輔助桁架。上弦桿采用雙槽鋼組合截面，拉桿截面長細比≤250，壓桿截面長細比≤150。腹桿采用雙角鋼組成的T形截面，且在與垂直支撐相連處采用雙角鋼組成的十字型截面，腹桿按壓桿截面長細比≤150。

作用在輔助桁架上的荷載有：桁架和人行走道的自重、人行走道活荷載、吊車橫向剎車荷載和風荷載。當與屋面支柱、墻架柱相連時，還應(yīng)考慮屋面荷載、墻面豎向荷載和水平風荷載，地震區(qū)還應(yīng)考慮地震作用。因此計算時：強度及撓度必須滿足豎向和水平荷載共同作用下的強度及撓度要求。該工程設(shè)有走道板，計算時還需充分考慮豎向荷載產(chǎn)生局部彎矩。綜合考慮輔助桁架與墻架系統(tǒng)之間的關(guān)系。不能單一考慮輔助桁架豎向僅承受走道板的重量和自重，因為墻架做法差異導致輔助桁架承受墻梁和墻板的部分重量也相應(yīng)改變[5]，計算時不能忽略此項荷載。

2.3 支撐設(shè)計分析

吊車梁的垂直支撐對稱設(shè)置在吊車梁變形較小處，靠近端部1/3跨度處，兩端對稱設(shè)置。垂直支撐桿件的截面為單角鋼十字交叉桿件，長細比不大于250。吊車梁下翼緣的水平支撐采用單角鋼豎肢朝上放置，桿件截面按壓桿長細比確定不大于200。

3 結(jié)語

通過工程實例分析，吊車梁系統(tǒng)設(shè)計是應(yīng)注意：①廠房柱頂標高相同但吊車梁跨度不一樣時，吊車梁需做成變截面。綜合考慮變截面的形式和高度，必要時采取中間截面過渡，如果變截面超高，就會對吊車梁強度及整體穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響；②依據(jù)吊車梁跨度、吊車起重量及工作制這三方面因素合理選取吊車梁制動系統(tǒng)，合理的制動結(jié)構(gòu)通過增強吊車梁剛度，從而保證吊車梁的側(cè)向穩(wěn)定性，同時還可以有效減少造價成本；③不同的吊車梁疲勞設(shè)計時，應(yīng)充分考慮吊車梁的結(jié)構(gòu)形式、支座形式、連接形式、焊接形式、鋼材型號，高度重視其跨度大小、支撐以及吊車梁的工作頻率等因素。在實際工程中，工作人員應(yīng)充分考慮現(xiàn)場實際情況，嚴格按照相關(guān)工藝規(guī)范施工、先進的軟件數(shù)據(jù)與長期工作經(jīng)驗相結(jié)合，確保吊車梁系統(tǒng)設(shè)計合理、施工便利、安全高效。