钢吊车梁平面表示法及参数

摘  要 国家建筑标准图集《钢吊车梁系统设计图平面示方法和构造详图》是迄今为止国内第一本关于钢结构施工图方面的平面表示法的图集，其技术关键及创新点是形成了简单、通俗、易懂的平面表示方法制图规则，同时构造详图具备通用性、可操作性、安全性，满足国家相关规程、规范的要求，且二者相辅相成有机结合。平面表示方法，是把吊车梁系统构件的截面及平面定位等，按照平面表示方法制图规则，整体直接表达在吊车梁系统构件平面布置图上，再与标准构造详图相配合，构成一套新型完整的设计图。钢吊车梁系统构件包括吊车梁、辅助桁架、水平支撑、垂直支撑、制动板及辅助构件，辅助构件包括连接板、支座板、垂直隔板、轨道联结、伸缩缝接头及车挡。本人是该图集主编人，结合图集，针对吊车梁系统各构件制图规则中所涉及相关参数、构造详图中相关构造要求进行详细论述，提供相关构件及节点的荷载选取、计算参数和选用表格，同时详细描述了各构件的钢材材质选用及设计施工中注意事项，为设计、施工及监理人员正确理解和使用该图集提供帮助。 。 关键词：  吊车梁  平法制图规则  参数 目  录 摘  要    II 目  录    III 绪  论    1 一、吊车梁平法制图规则及参数    2 1、吊车梁编号    2 2、吊车梁截面    2 3、吊车梁横向及纵向加劲肋    5 4、吊车梁支座加劲肋截面及端部连接螺栓    6 5、吊车梁的焊缝    7 二、辅助桁架平法制图规则及参数    10 1、辅助桁架的统一规定    10 2、辅助桁架编号    11 3、辅助桁架杆件截面    11 4、辅助桁架杆件内力    12 5、辅助桁架节间长度    14 三、水平支撑平法制图规则及参数    14 1、水平支撑的统一规定    14 2、水平支撑编号    15 3、水平支撑杆件截面    16 四、垂直支撑平法制图规则及参数    16 1、垂直支撑的统一规定    16 2、垂直支撑编号    17 3、垂直支撑截面    17 五、制动板平法制图规则及参数    18 1、制动板的统一规定    18 2、制动板编号    18 3、制动板截面及加劲肋    19 4、制动板连接    20 六、辅助构件平法制图规则及参数    21 1、连接板    21 2、支座板    22 3、垂直隔板    24 4、轨道联结及轨道伸缩缝处接头    25 5、车挡    25 七、其它    26 1、钢材材料的选用    26 结  论    28 参考文献    29 绪  论 在冶金工业厂房中，特别在热轧、冷轧、高线、炼钢厂房中，钢吊车梁系统是钢结构厂房结构中重要系统之一，传统的钢吊车梁系统施工图复杂、繁锁、重复性工作量大，造成较大的人力、物力、财力的浪费。一方面，为了简化施工图，统一节点构造详图，提高设计工作效率，节约设计成本。另一方面，平面表示法存在广泛的应用空间，目前国家对混凝土结构施工图整体表示法相继颁布了框架、楼梯、筏板基础、楼板及屋面、独立基础等建筑标准设计图集，与此同时，很多钢结构设计人员及机构正在探索钢结构施工图的平面表示法。因此，我们适时推出《钢吊车梁系统设计图平面表示方法和构造详图》，具有重大的意义和必要性。 平面表示方法，概括来讲，是把吊车梁系统构件的截面及平面定位等，按照平面整体表示方法制图规则，整体直接表达在吊车梁系统构件平面布置图上，再与标准构造节点详图相配合，构成一套新型完整的结构设计施工图。改变了传统的那种将吊车梁系统构件、节点从结构平面布置图中索引出来，再逐个绘制构件、节点详图的繁琐方法。 本结合《钢吊车梁系统设计图平面表示方法和构造详图》，对平面表示方法中所有参数的确定给出详细描述，与图集有机结合，可作为图集的统一技术条件及措施，可帮助设计及施工人员更好地理解及使用图集。 一、吊车梁平法制图规则及参数 1、吊车梁编号 1．1吊车梁跨度，以m为单位。 1．2 截面类型分为A等截面、B直角变截面、C圆弧变截面三种基本类型, 当吊车梁一端等截面，另一端变截面时，注写两个代号，用斜线“/”将其分隔。 1．3悬挑长度根据工程实际情况确定，对于伸缩缝处应根据防震缝的宽度确定。《抗》9.1.1.3条单层钢筋混凝土柱厂房，【防震缝宽度采用100mm～150mm】。《抗》9.2.3条单层钢结构厂房，【当设置防震缝时，其缝宽不宜小于单层混凝土柱厂房防震缝宽度的1.5倍】。故伸缩缝宽度采用150mm～225mm。 2、吊车梁截面 2．1变截面吊车梁端部高度，应大于等于吊车梁跨中截面高度的1/2，且应满足支座加劲肋抗剪计算要求。 2．2变截面处距柱中心线距离，应小于等于变截面吊车梁端部高度的1/2，且应满足支座板连接构造要求。 2．3下翼缘伸入腹板的长度，应根据梁端下翼缘板等强计算连接焊缝的长度确定，且应不小于变截面处距柱中心线距离的1.5倍。 2．4吊车梁截面计算由PKPM程序计算，计算参数控制如下： 2．4．1吊车是厂房中常见的起重设备，按照吊车的利用次数和荷载大小，国家标准《起重机设计规范》（GB3811）将其分为八个工作级别，成为A1~A8。许多文献习惯将吊车以轻、中、重和特重四个工作制等级来划分，它们之间的对应关系如表1－1所示： 表1－1 工作制等级与工作级别的对应关系 工作制等级 轻级 中级 重级 特重级 工作级别 A1~A3 A4、A5 A6、A7 A8           2．4．2吊车梁计算需考虑吊车台数及荷载取值见表1－2所示： 表1－2 吊车台数及荷载取值 计算 考虑吊车台数 荷载取值 备注 强度及稳定计算 2 设计值 考虑动力系数 疲劳计算 1 标准值 不考虑动力系数 竖向挠度计算 1 标准值 不考虑动力系数 横向水平挠度计算 1 标准值T A6~A8需要计算         α-----动力系数，工作级别为A1-A5的软钩吊车，α =1.05 工作级别为A6-A8的吊车，α =1.1 2．4．3吊车梁计算中所有设计值均为其标准值乘以荷载分项系数γq=1.4； 2．4．4吊车最大轮压标准值 作用在吊车梁上的最大轮压标准值为 ----吊车的最大轮压； α-----动力系数，工作级别为A1-A5的软钩吊车，α =1.05 工作级别为A6-A8的吊车，α =1.1 2．4．5吊车横向水平荷载标准值 Q----吊车额定起重量； g----小车重； n----吊车总轮数； β----百分数,取值如下: 软钩吊车:      Q≤ 10t,    β=12%； Q=16-50t,    β=10%； Q≥ 75t,    β=8%； 硬钩吊车:                  β=20%； 2．4．6吊车摆动引起的卡轨力(标准值)产生的水平力，用于计算重级工作制吊车梁（A6~A8）及其制动结构的强度、稳定性以及连接的强度，连接指吊车梁、制动结构、柱相互间的连接。 卡轨力系数:  α 一般软钩吊车      α= 0.1； 抓斗或磁盘吊车    α= 0.15； 硬钩吊车          α= 0.2； 2．4．7吊车梁上翼缘宽厚比计算 b1/t:  吊车梁上翼缘自由外伸宽度与其厚度的比值 Q235    b1/t≤ 15； Q345    b1/t≤ 12.4； Q390    b1/t≤ 11.6； 2．4．8重级工作制吊车梁允许水平挠度值 [υ] ≤ 1/2200 2．4．9吊车梁允许挠度值[υ]: 轻级工作制      [υ] ≤ 1/800； 中级工作制      [υ] ≤ 1/1000； 重级工作制      [υ] ≤ 1/1200； 3、吊车梁横向及纵向加劲肋    3．1横向及纵向加劲肋的设置是根据吊车梁腹板高厚比h0/tw确定： A．h0/tw ≤ 80             构造配置横向加劲肋 B．80 ＜h0/tw ≤ 170 计算配置横向加劲 C．170 ＜h0/tw ≤ 250   计算配横向,纵向加劲肋 3．2横向及纵向加劲肋的截面及间距应根据程序计算确定，且应满足如下构造要求： 3．2．1横向加劲肋的最小间距为0.5h0，最大间距为2h0。其上端应与上翼缘板刨平顶紧。横向加劲肋应成对配置，截面尺寸应满足： 外伸宽度    bs≥h0/30+ 40mm（且≥90mm） 厚度        ts≥bs/15（且≥6mm）  截面惯性矩    Iz≥3 h0tw3 由截面惯性矩可知，吊车梁腹板的厚度直接影响加劲肋的截面大小。吊车梁腹板的厚度高度是考虑吊车梁经济截面最重要的因素。吊车梁腹板厚度可参考表1－1： 表1－1简支吊车梁腹板厚度经验参考数值 梁高h(mm) 600～1000 1200～1600 1800～2400 2600～3600 4000～5000 腹板厚度tw(mm) 8～10 10～14 14～16 16～18 20～22             3．2．2纵向加劲肋距吊车梁顶距离为吊车梁腹板高度的1／4～1／5。 3．2．3当计算需配置横向短向加劲肋时，短向加劲的最小间距为0.75h1 ，外伸宽度应取（0.7～1.0）bs，厚度不小于短向加劲肋外伸宽度的1／15。 3．2．4当横向加劲肋与垂直支撑连接时，截面统一取为－150x10。 3．2．5横向加劲肋下端距下翼缘上表面距离按疲劳验算确定，PKPK计算程序统一按50mm计算，故平法中默认取50mm。 4、吊车梁支座加劲肋截面及端部连接螺栓    4．1突翼缘及平板支座加劲肋截面由计算确定。 4．2突翼缘高度应小于2倍支座加劲肋板厚。 4．3螺栓群中心线距吊车梁顶距离，为减小吊车梁端转动及变形的约束效应，应设置在吊车梁端部高度靠下1/3位置处。对于跨度小于等于12m的吊车梁，可以居中设置。 4．4端部与端部的连接通过10mm的填板由普通螺栓连接，螺栓的个数由抗拉强度计算确定： HZ——吊车纵向水平荷载设计值； ——所有刹车轮的最大轮压之和（每台吊车的刹车轮数可取吊车一侧轮数的一半），最大按两台天车考虑 HW——山墙传来的风吸力荷载设计值或地震作用； Ntb——C级普通螺栓抗拉承载力设计值。 值得注意的是当吊车自重和起重量都很大的情况下，作用与每个车挡的吊车撞击纵向水平荷载远大于由吊车刹车轮产生的吊车纵向水平荷载，经多次讨论此力为偶然、瞬间力，并且轨道可以承担，因此端部连接计算中并未考虑此力。 5、吊车梁的焊缝 5．1所有计算焊缝均应在平法中标注，根据计算确定。 5．1．1上翼缘与腹板连接焊缝： 下翼缘与腹板连续焊缝： Vmax——所计算截面最大剪应力设计值（考虑动力系数）； S1——计算翼缘对梁中和轴的毛截面面积矩； Ix——梁的毛截面惯性矩； φ——系数，重级工作制吊车梁φ＝1.35；其它梁φ＝1.0； Lz——集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，按下式计算： Lz＝a＋5hy＋hR a——集中荷载支撑长度，取50mm； hy——自吊车梁顶面至腹板计算高度上边缘的距离； hR——轨道高度。 5．1．2支座加劲肋与腹板的连接焊缝： 当为平板式支座时 当为突翼缘支座时 n——焊缝条数； Lw——焊缝计算长度，取支座处腹板焊缝的全高减去2hf。 计算长度是否考虑Lw≤60hf，有不同的意见，笔者认为不考虑，但计算焊缝高度应满足： 5．2焊缝除应满足上述计算要求外，且应满足如下构造要求见表1－2： 表1－2焊缝构造一览表 焊缝位置 内容 轻中级工作制 重级工作制 上翼缘与腹板 跨度<12m 角焊缝 T形焊接 跨度≥12m T形焊接 起重量≥50t T形焊接 下翼缘与腹板 腹板厚度t<14mm 角焊缝 角焊缝 腹板厚度t≥14mm 剖口不焊透 剖口焊透 突翼缘支座加劲肋与腹板 腹板厚度t<14mm 角焊缝hf≥0.7t,且hf≥6mm 腹板厚度t≥14mm K形剖口不焊透 K形剖口焊透 平板支座加劲肋与腹板 加劲肋厚度t<14mm 角焊缝hf≥0.7t,且hf≥6mm 加劲肋厚度t≥14mm K形剖口不焊透 K形剖口焊透 突翼缘支座加劲肋与下翼缘 下翼缘厚度t<24mm 角焊缝hf≥0.5t,且hf≥6mm 下翼缘厚度t≥24mm K形剖口不焊透 平板支座加劲肋与上下翼缘 加劲肋厚度t 刨平顶紧,角焊缝hf≥0.5t,且hf≥6mm 加劲肋 加劲肋厚度t 角焊缝hf≥t-2,且hf≥6mm         5．3焊缝质量等级要求如下: 重级工作制(A6~A7)吊车梁: a.吊车梁上下翼缘板及腹板的对接焊缝质量等级为一级； b.吊车梁上翼缘与腹板T形接头对接与角焊组合焊缝质量等级为二级； c.所有角焊缝外观质量标准为二级。 轻中级工作制(A1~A5)吊车梁: a．吊车梁下翼缘板的对接焊缝质量等级为一级； b．吊车梁上翼缘与腹板T形接头对接与角焊组合焊缝质量等级为二级； c．吊车梁上翼缘板及腹板的对接焊缝质量等级为一级； d．所有角焊缝外观质量标准为二级。 二、辅助桁架平法制图规则及参数 1、辅助桁架的统一规定 1．1满足下列条件，宜设置辅助桁架： a．跨度≥12m的重级工作制吊车梁； b．跨度≥18m的轻、中级工作制吊车梁。 1．2跨度≥24m的辅助桁架，制作时应起拱，起拱度与同一跨内吊车梁一致。 1．3辅助桁架的竖向挠度： 1．4 辅助桁架杆件长细比不宜超过表2－1的数值。 表2－1 辅助桁架杆件容许长细比 杆件名称 设有重级工作制吊车时 设有轻中级工作制吊车时 拉杆 压杆 拉杆 压杆 辅助桁架 弦杆 250 150 300 150 腹杆   150   150             1．5辅助桁架高度同吊车梁跨中截面高度。 2、辅助桁架编号 2．1辅助桁架跨度，以m为单位。 2．2 截面类型按上弦杆件截面分为A双角钢、B双槽钢、C单角钢、D单槽钢四种类型。 3、辅助桁架杆件截面 3．1上、下弦杆为双角钢时，统一采用等边角钢。 3．2上弦杆为不等边单角钢时，长肢朝下。 3．3下弦杆为单角钢时，统一采用等边角钢。 3．4竖腹杆为双角钢时，统一采用十字形截面，在截面前加“＋”表示。 3．5中间节点板厚度默认为支座节点厚度减2mm。 4、辅助桁架杆件内力 4．1根据桁架计算结果，标注相关内力。竖腹杆内力较小，连接焊缝长度满足最小焊缝长度要求，填板按压杆选用。 4．2所有内力中，单位均为kN；当为拉力时，在内力前加“＋”表示；当为压力时，内力前加“－”表示。 4．3构造详图提供了桁架焊缝一览表，详图制作单位根据角钢肢厚度、节点板或加劲肋厚度、槽钢截面相应选择焊缝高度，结合内力大小，计算焊缝长度，焊缝长度应满足最小焊缝长度的要求。 4．4构造详图提供了双角钢、双槽钢连接填板间距及尺寸一览表，详图制作单位根据杆件受力对应选择。填板间距按如下参数控制： 受压杆件： L≤40i 受拉杆件: L≤80i i——回转半径，双角钢（双槽钢）截面，取一个角钢（或槽钢）平行与填板的形心轴的回转半径；十字型截面，取一个角钢的最小回转半径。 4．5构造详图提供了辅助桁架节点板厚度选用一览表，供设计人员选用。 4．6对于杆件连接的最小焊缝长度要求，建议采用1.5倍构件肢宽。 4．7节点焊缝长度计算公式： A．双角钢连接（默认等边角钢） 肢背焊缝长度 肢尖焊缝长度 N——斜腹杆为杆件内力，上下弦杆为杆件内力差△N。 B．单角钢连接（等边角钢或长肢朝下） 肢背焊缝长度 肢尖焊缝长度 N——斜腹杆为杆件内力，上下弦杆为杆件内力差△N； k1——等边角钢0.7，不等边角钢0.65； k2——等边角钢0.3，不等边角钢0.35。 C．槽钢连接 焊缝长度 N——斜腹杆为杆件内力，上下弦杆为杆件内力差△N； n——单槽钢取2，双槽钢取4。 根据上述公式计算的焊缝长度应满足最小焊缝长度要求，且应满足节点大样的相关要求。 5、辅助桁架节间长度 辅助桁架节间长度用字符“@”表示，当等分时，其后为等分数及等分长度；当不等分时，其后为自左至右的节间长度，数值间用斜线“/”分隔。此项为选注值，当辅助桁架节间长度同吊车梁横向加劲肋间距时，可以不标注。 三、水平支撑平法制图规则及参数 1、水平支撑的统一规定 1．1满足下列条件，宜设置水平支撑： a．跨度≥12m的重级工作制吊车梁； b．跨度≥18m的轻、中级工作制吊车梁。 1．2水平支撑的节点间距与吊车梁加劲肋、辅助桁架节点间距应相互对应。 1．3水平支撑按压杆设计，杆件容许长细比取200。 1．4当辅助桁架支撑墙皮柱时，水平支撑杆件容许长细比取150，且应满足杆件受力计算。 1．5水平支撑的节点间距与吊车梁加劲肋、辅助桁架节点间距应相互对应。 1．6设计人员在设计图中应增加杆件连接的最小焊缝长度要求，建议采用1.5倍构件肢宽。