浅析带壁行吊车的钢结构厂房结构设计.doc

最新【精品】范文 参考文献 专业论文浅析带壁行吊车的钢结构厂房结构设计浅析带壁行吊车的钢结构厂房结构设计 摘要本文分析了某电气隔离开关装配车间使用的壁行吊车的运行特点，解决了在现有计算条件下带壁行吊车的刚架计算模型，并对分离式壁行吊车梁的设计要点和变形控制要求进行介绍 关键词壁行吊车，分离式壁行吊车梁，刚架计算模型 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 某电气隔离开关装配车间位于河南省某市高新技术开发区内，为单层门式刚架钢结构厂房。该厂房沿横向5跨24米共120米，纵向210米，柱距7.5米；五跨均有两台5t单梁吊，局部还设有2吨壁行吊车。刚架剖面见图1： 二、壁行吊车特点 壁行吊车是一种在冶炼、铸造、重型金工等厂房中配合大吨位吊车使用的可移动悬臂吊车，它与常用的梁式或桥式吊车不同，沿厂房纵向运行时仅与一排柱子相连，共有上下三条轨道，在吊车悬臂方向还设有电动葫芦可以移动起吊重物。壁行吊车梁根据吊车吨位及吊车梁的跨度可选用分离式或整体式。当吊车起重量较小，吊车梁跨度不大时，可选用分离式，共有上下两道吊车梁：吊车上梁可选用焊接“H”、“T”型组合截面，有一水平轨道，承受上水平轮压；吊车下梁为竖向、水平组合梁，可选用焊接“十”型组合截面，有一竖向轨道和水平轨道，承受竖向轮压和下水平轮压，下梁的横向加劲肋将竖向、水平梁相连，提高其整体稳定性及抗扭刚度。吊车上梁和下梁提供的抗倾覆弯矩足以保证吊车沿轨道顺利运行。当吊车起重量较大，吊车梁跨度大（如大于12米）且采用分离式上下梁挠度满足不了要求时可采用整体式，只有一道吊车梁，通常经济性较差。图2为隔离开关装配车间所使用的2吨壁行吊车简图，悬臂长度8.500，吊高6.5米。因吊车起重量小，吊车梁跨度7.5m，选用分离式吊车梁。 三、刚架分析时考虑壁行吊车荷载的计算模型 隔离开关装配车间的刚架分析程序用的是中国建筑科学研究院研发的PKPM（2007年8月网络版）系列之STS(钢结构计算机辅助设计软件)，如何考虑壁行吊车对刚架分析的影响是应首先解决的问题。普通梁吊或桥吊荷载可在程序中直接输入，而壁行吊车的荷载程序目前没有考虑，必须根据其特点采用相应的输入方式。由其受力及构造特点可知，壁行吊车传到刚架柱上的荷载应按活荷载输入，共有三个：一是上水平轮传来的水平荷载，指向吊车悬臂端；二是下水平轮传来的水平荷载，指向钢柱；三是竖向轮传来的竖向荷载，方向向下。有以下几种输入方式： 方式一和方式二差不多，都是直接输入荷载，符合实际受力情况。但其弊端也很大，因为目前2007版STS程序都是按活荷载不利布置来计算刚架的，应该同时出现的荷载却按不利布置分别加以考虑，计算出的柱子内力偏大了很多。经仔细分析研究，最终采用方式三，通过加三角形支撑链杆巧妙地解决这个问题。在三角形支撑端部加集中力P，在柱与支撑斜链杆相交处附加弯矩M1=P*d，这样处理后与方式一、二是完全等效的。附加弯矩可以通过换算以恒载的方式输入：。现在推导三角形支撑的水平长度H：由三角形的相似性可得： ，因此，式中符号含义见图3。 四、壁行吊车梁的计算 1、壁行吊车上梁的主要受力方向是水平向，承受上水平轮压作用，同时还应考虑梁的自重及水平轮对轨道竖向摩擦偏心荷载的作用，因此为双向弯曲构件，上梁截面的正应力可按下式简化计算： 正应力（1） 式中：My-梁计算截面的最大水平弯矩； Mx-梁的自重及竖向摩擦力引起梁计算截面的竖向弯矩，可近似取Mx=0.2My Wny-水平梁截面对y轴（竖轴）的净截面模量(当轨道与梁焊接时，可计入轨道截面) Wnx-水平梁截面对x轴（水平轴）的净截面模量 2、壁行吊车下梁承受下水平轮压和竖向轮压作用，同时还应考虑梁的自重及工艺、公用悬挂荷载的作用。对于组合截面除受两个主轴方向的弯矩外还承受绕形心的扭矩，组合梁截面的正应力按式(1)计算、剪应力(由扭矩产生)和折算应力按式(2)和式(3)计算。由于是组合截面，一般不再设制动结构，梁的整体稳定性也可不算。 剪应力 （2） 式中：M-组合梁计算截面的扭矩； Wn-组合梁抗扭净截面模量 折算应力 （3） 3、除上述要求外，上下梁的强度、稳定性、挠度计算，加紧肋的设置及构造均可参照普通焊接工字型吊车梁的有关规定进行。 4、吊车上、下梁的挠度应严格限制，否则易引起吊车轮的卡轨或脱轨而使壁行吊车无法使用。上梁、下梁竖向挠度控制值：L/1000L/1200(L为吊车梁的跨度)；上下梁相对竖向挠度：35mm。此外，还应控制上梁、下梁由于相对水平位移产生的扭转位移角。因为壁行吊车上梁、下梁的相对位移角对吊车悬臂端部竖向位移会产生放大效应，如果变形过大，在运行时会晃动给人以不安全感，甚至影响正常使用。本项目中吊车上梁、下梁水平和竖向挠度控制值取L1 200，在最不利工况下上梁、下梁水平方向的变形为±625mm，这一变形相当于上梁、下梁之间存在6.25x22500=1200的角变形，则在吊车悬臂8.5m处存在42.5mm的竖向变形。经与业主工艺设计工程师协商，认为这一变形可以满足吊车的正常使用要求。相应简图见图4。 5、本项目初始选择的吊车上梁见图5(根据STS计算初选，沿主轴抗弯,抗剪, 局部挤压应力, 整体稳定满足要求)，按式(1)双弯曲计算强度和竖向挠度远远不能满足要求，表明绕X轴刚度太差，必须采用能够承担双向弯曲作用的截面形式。调整为图5右侧截面后强度挠度满足要求。 6、本项目初始选择的吊车下梁见图6(根据STS沿纵向和横向分别计算，沿主轴抗弯,抗剪, 局部挤压应力满足要求，整体稳定可以不考虑)，经计算折算强度和竖向挠度不能满足要求，需调整为图6右侧截面方能满足。 7、根据本项目特点，壁行吊车上梁与下梁和钢柱连接节点见下图 五、结论 1、针对壁行吊车的运行特点，在刚架计算中采用附加三角链杆的方法近似解决了带壁行吊车的刚架的计算模型问题。 2、设有壁行吊车的厂房在实际工程中应用的并不多，现行的钢结构设计规范(GB 500172003)对壁行吊车梁的变形控制也没有给出相关的规定。本文根据相关文献【2】【3】【4】对分离式壁行吊车梁的设计要点和变形控制要求进行介绍。特别需要指出的是，为确保吊车的正常使用，应严格控制分离式吊车梁的水平挠度、竖向挠度以及竖向挠度差，并应与工艺专业设计工程师协调。 3、对平高项目隔离开关厂房分离式壁行吊车梁的计算控制指标及具体设计及节点构造进行了介绍，供类似项目参考。 参考文献 钢结构设计规范GB 50017-2003 汪一骏，冯东.钢结构设计手册(第三版) .北京：中国建筑工业出版社。2004 陆思明，李生盛.建筑结构设计综合手册. 河南：河南科学技术出版社.。1990 薛浩然，刘畅. 某焊管线主厂房结构设计.钢结构，2010年第6期-最新【精品】范文