鋼吊車梁制動(dòng)結(jié)構(gòu)計(jì)算實(shí)例-發(fā)表工業(yè)設(shè)計(jì)文章
關(guān)鍵詞:制動(dòng)結(jié)構(gòu) 鋼吊車梁
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(dòng)結(jié)構(gòu),制動(dòng)板兼做檢修平臺(tái)。車間跨內(nèi)有兩臺(tái)起重量為50噸,A6工作制的吊車,吊車參數(shù)見(jiàn)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(jiǎn)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(jí)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(jí)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(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如右圖所示。
2.制動(dòng)結(jié)構(gòu)計(jì)算
按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》第369頁(yè),當(dāng)制動(dòng)梁的邊梁為輔助桁架的上弦桿時(shí),制動(dòng)梁的強(qiáng)度因按照下式進(jìn)行計(jì)算
附圖1:制動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
式中N——作用于制動(dòng)梁上的豎向荷載產(chǎn)生的軸心力;
NQ——屋蓋等荷載作用下,對(duì)輔助桁架上弦桿所產(chǎn)生的軸心力(當(dāng)無(wú)此荷載時(shí),則NQ=0);
MH——吊車橫向水平荷載作用下,對(duì)制動(dòng)梁在水平方向所產(chǎn)生的最大彎矩;
Wny1——制動(dòng)梁對(duì)y1軸的凈截面模量;
Mx1——作用在制動(dòng)梁上的豎向荷載對(duì)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(duì)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(dòng)板傳來(lái)荷載
恒載:
制動(dòng)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(dòng)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(tái)荷載荷重或人行走道的垂直均布荷載當(dāng)無(wú)特殊要求時(shí),可取制動(dòng)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(lái)的荷載
恒載:
墻面結(jié)構(gòu)傳來(lái)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(lái)荷載
恒載:(每個(gè)節(jié)點(diǎn))0.18 kN
2.1.4垂直支撐荷載
恒載:(每個(gè)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(duì)制動(dòng)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(dòng)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(dòng)桁架上的豎向荷載對(duì)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(dòng)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(dòng)梁為15m簡(jiǎn)支梁
M=35×15/4=131.25 kN•m
2.6制動(dòng)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(dòng)板尺寸121.5×0.8cm
吊車制動(dòng)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)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(dòng)桁架上弦桿在水平方向同時(shí)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(duì)于一般排架、框架結(jié)構(gòu),基本組合可采用簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)結(jié)構(gòu)水平撓度計(jì)算:
設(shè)有重級(jí)工作制吊車的制動(dòng)梁或與墻架結(jié)構(gòu)有聯(lián)系的制動(dòng)梁,其水平撓度v可按下面公式計(jì)算:
式中 MT——由一臺(tái)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(dòng)梁對(duì)y1軸的毛截面慣性矩;
l——制動(dòng)梁的跨度
一臺(tái)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(duì)于軸心受壓構(gòu)件,制動(dòng)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(zhǎng)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>
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