冶金业厂房吊车梁设计思考

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1概述

冶金工业厂房中支承各类型吊车的吊车梁系统结构，按照吊车生产使用状况和吊车工作制可分为轻级、中级、重级及特重级(冶金厂房内的夹钳、料耙等硬钩吊车)四个等级。根据《起重机设计规范》及《建筑结构荷载规范GB50009-2001》将吊车工作制化分为A1～A8级。一般情况下，轻级工作制相当于A1～A3级；中级工作制相当于A4、A5级；重级工作制相当于A6～A8，其中A8属于特重级。吊车梁系统是冶金工业厂房重要的承重系统之一。吊车梁一般设计成简支结构(简支结构具有传力明确、构造简单、施工方便等优点)。焊接实腹式“工”形钢吊车梁又以其传力明确、制作施工方便而在冶金工业厂房中广泛应用。

2焊接实腹式“工”形吊

车梁选用的材料宜考虑下列要求

2.1当吊车梁工作温度不高于0℃但高于-20℃时，钢材对于Q235和Q345宜采用Q235C钢、Q345C钢，保证具有0℃冲击任性合格；对于Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当吊车梁工作温度不高于-20℃时对于Q235钢和Q345钢宜采用Q235D钢、Q345D钢,应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700—2006和《低合金高强结构钢》GB/T1591—1994的规定。当采用其它牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定要求。

2.2对重级和超重级工作制吊车梁中厚度大于40毫米的钢板，应提出厚度方向抗层状撕裂的Z35向性能级别要求、钢板正火供货的要求；其它结构采用钢板厚度大于50毫米时，也应提出厚度方向抗层状撕裂的Z向性能级别要求。

2.3吊车梁的连结材料应符合下列要求：手工焊接采用的焊条，应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117—1995或《低合金钢焊条》GB/T5118—1995的规定。自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂应与主体金属力学性能相适应，并应符合现行国家标准的规定。连接用的高强度螺栓应按要求选用。

3焊接实腹式“工”型截面吊车梁的设计宜考虑下列要求：

3．1吊车梁应尽可能在工厂整体制作，特殊情况需分段出厂现场拼接时，可采用上翼缘焊接，腹板与下翼缘高强螺栓拼接的方式；跨度12～24米的吊车梁，可根据其自重的计算挠度值起拱，跨度超过24米的吊车梁，应根据其自重的计算挠度增加班加3～5毫米起拱；重级工作制和特重级工作制吊车梁的挠度与其跨度比宜小于1/900～1/1000。

3．2为统一柱肩梁顶部标高，可调整吊车梁端部截面高度，设计成变截面形式的支座，一般宜采用突变式或鱼腹式，柱两侧梁高相差较大时，可采用叠接连接。同时应注意验算突变式腹板主拉应力的疲劳强度，并应考虑应力集中的影响，采取相应的构造。

3．3重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁，上翼缘与腹板应为焊透的K型焊缝，焊缝质量应达到一级的要求。下翼缘与腹板应为帖紧角焊缝，焊缝质量应不低于二级的要求。

3．4　吊车梁跨度一般为15米或18米，宜整体运输安装，抽柱处跨度达到或超过30米时宜分成三部分运输，现场拼接后整体吊装。吊车梁腹板与上、下翼缘的拼接应遵守下列原则：上翼缘板的拼接应尽量避开跨中1/4跨度范围，下翼缘应尽量避开跨中1/3跨度范围，腹板应尽量避开跨中1/5跨度范围。拼接处应设置引弧板，拼接焊缝保证焊透，焊缝质量等级不应小于二级。加劲与拼接缝应错开200毫米以上。

3．5吊车梁制动结构设计。当吊车梁的跨度在12米及以上时或吊车为重级工作制时，均宜设置制动结构。当吊车梁的跨度小于或等于6米，吊车起重量小于或等于50吨且为轻、中级工作制又不需要设安全走道时，可不设制动结构，仅将吊车梁上翼缘加宽，满足整体稳定的计算要求。

3．6吊车梁的垂直支撑应设置在吊车梁变形最小处，因此简支吊车梁不应在跨中设置垂直支撑，通长宜设置在靠近端部的1/3～1/4处，一般每一根吊车梁设置两道，对称设置。

3．7　吊车梁端部一般采用突缘支座，在厂房两端及伸缩缝处采用平板支座。

4对吊车梁连接要求

钢结构的现场连接与拼接可采用下列方法：现场地面组装，视具体情况可用焊接或高强螺栓连接，特殊情况可采用栓焊连接。栓焊连接的承载力可按高强螺栓与焊接共同工作计算，应先栓后焊。

4．1焊接连接一般要求：

4．1．1焊缝的质量等级一般应符合以下规定：a）直接承受动力的构件，其对接焊缝一般不低于一级；b）承受静力受拉构件的对接焊缝不低于一级，承受静力受压构件的对接焊缝不低于二级；c）制作过程中板件的拼接的一般应采用全熔透焊缝，其质量等级与构件相同；d）一般构件的贴角焊缝的质量等级按二级焊缝要求检查。

4．1．2现场焊接的焊缝基本构造要求：a）受力构件的最小角焊缝高度hf=6mm，一般最大角焊缝高度hf不超过16mm；b）最小焊缝长度lf=100mm；

4．2螺栓连接一般要求:

4.2.1普通螺栓、高强螺栓的螺栓直径与孔径关系：a）螺栓直径d＝＜16mm时，孔径d0=d＋1.5mm；b）螺栓直径d＞16mm时，孔径d0=d＋2mm；

4.2.2　摩擦性高强螺栓连接构件的摩擦面应按下列要求处理：a）设计采用的摩擦面抗滑移系数μ≥0.45；b）吊车梁的拼接接头，其摩擦面应按喷砂、喷丸处理；砂轮打磨仅容许用于现场局部处理，并打磨后的表面必须平整。

5吊车梁防护

5.1冶金工业厂房钢结构按侵蚀程度分类见附表。

5.2在Ⅰ、Ⅱ类建筑屋内的吊车梁构件以及节点板的厚度不得小8mm，其受力焊缝应采用连续焊缝，焊脚尺寸hf不宜小于8mm；其它杆件的厚度不得小6mm，焊脚尺寸hf亦不宜小于6mm。钢结构表面防护应符合有关要求。

5.3钢结构涂装前应进行除锈处理，当采用喷砂、喷丸的方法处理时，除锈等级不得低于Sa2.5级；当采用手工的方法处理时，除锈等级不得低于St3级。钢结构除锈不准采用酸洗除锈工艺。

5.4当吊车梁系统的结构表面长期受辐射热达150℃以上或在短时间内可能受到高温作用时，应采用设置金属板等隔热措施进行防护。

6结语

随着科学技术的不断发展，对于冶金工业厂房的大跨度、大吨位重级及特重级吊车梁系统来说，一定会有多种解决方法来满足受力和工艺要求。对于吊车梁结构设计，就是在结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理平衡，使所建造的吊车梁结构满足各种预定的功能要求。