冶金業(yè)廠房吊車梁設計思考

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1概述

冶金工業(yè)廠房中支承各類型吊車的吊車梁系統(tǒng)結構，按照吊車生產使用狀況和吊車工作制可分為輕級、中級、重級及特重級(冶金廠房內的夾鉗、料耙等硬鉤吊車)四個等級。根據《起重機設計規(guī)范》及《建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2001》將吊車工作制化分為A1～A8級。一般情況下，輕級工作制相當于A1～A3級；中級工作制相當于A4、A5級；重級工作制相當于A6～A8，其中A8屬于特重級。吊車梁系統(tǒng)是冶金工業(yè)廠房重要的承重系統(tǒng)之一。吊車梁一般設計成簡支結構(簡支結構具有傳力明確、構造簡單、施工方便等優(yōu)點)。焊接實腹式“工”形鋼吊車梁又以其傳力明確、制作施工方便而在冶金工業(yè)廠房中廣泛應用。

2焊接實腹式“工”形吊

車梁選用的材料宜考慮下列要求

2.1當吊車梁工作溫度不高于0℃但高于-20℃時，鋼材對于Q235和Q345宜采用Q235C鋼、Q345C鋼，保證具有0℃沖擊任性合格；對于Q390鋼和Q420鋼應具有-20℃沖擊韌性的合格保證。當吊車梁工作溫度不高于-20℃時對于Q235鋼和Q345鋼宜采用Q235D鋼、Q345D鋼,應具有-20℃沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應具有-40℃沖擊韌性的合格保證。其質量應分別符合現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700—2006和《低合金高強結構鋼》GB/T1591—1994的規(guī)定。當采用其它牌號的鋼材時，尚應符合相應有關標準的規(guī)定要求。

2.2對重級和超重級工作制吊車梁中厚度大于40毫米的鋼板，應提出厚度方向抗層狀撕裂的Z35向性能級別要求、鋼板正火供貨的要求；其它結構采用鋼板厚度大于50毫米時，也應提出厚度方向抗層狀撕裂的Z向性能級別要求。

2.3吊車梁的連結材料應符合下列要求：手工焊接采用的焊條，應符合現(xiàn)行國家標準《碳鋼焊條》GB/T5117—1995或《低合金鋼焊條》GB/T5118—1995的規(guī)定。自動焊接或半自動焊接采用的焊絲和焊劑應與主體金屬力學性能相適應，并應符合現(xiàn)行國家標準的規(guī)定。連接用的高強度螺栓應按要求選用。

3焊接實腹式“工”型截面吊車梁的設計宜考慮下列要求：

3．1吊車梁應盡可能在工廠整體制作，特殊情況需分段出廠現(xiàn)場拼接時，可采用上翼緣焊接，腹板與下翼緣高強螺栓拼接的方式；跨度12～24米的吊車梁，可根據其自重的計算撓度值起拱，跨度超過24米的吊車梁，應根據其自重的計算撓度增加班加3～5毫米起拱；重級工作制和特重級工作制吊車梁的撓度與其跨度比宜小于1/900～1/1000。

3．2為統(tǒng)一柱肩梁頂部標高，可調整吊車梁端部截面高度，設計成變截面形式的支座，一般宜采用突變式或魚腹式，柱兩側梁高相差較大時，可采用疊接連接。同時應注意驗算突變式腹板主拉應力的疲勞強度，并應考慮應力集中的影響，采取相應的構造。

3．3重級工作制和起重量Q≥50t的中級工作制吊車梁，上翼緣與腹板應為焊透的K型焊縫，焊縫質量應達到一級的要求。下翼緣與腹板應為帖緊角焊縫，焊縫質量應不低于二級的要求。

3．4　吊車梁跨度一般為15米或18米，宜整體運輸安裝，抽柱處跨度達到或超過30米時宜分成三部分運輸，現(xiàn)場拼接后整體吊裝。吊車梁腹板與上、下翼緣的拼接應遵守下列原則：上翼緣板的拼接應盡量避開跨中1/4跨度范圍，下翼緣應盡量避開跨中1/3跨度范圍，腹板應盡量避開跨中1/5跨度范圍。拼接處應設置引弧板，拼接焊縫保證焊透，焊縫質量等級不應小于二級。加勁與拼接縫應錯開200毫米以上。

3．5吊車梁制動結構設計。當吊車梁的跨度在12米及以上時或吊車為重級工作制時，均宜設置制動結構。當吊車梁的跨度小于或等于6米，吊車起重量小于或等于50噸且為輕、中級工作制又不需要設安全走道時，可不設制動結構，僅將吊車梁上翼緣加寬，滿足整體穩(wěn)定的計算要求。

3．6吊車梁的垂直支撐應設置在吊車梁變形最小處，因此簡支吊車梁不應在跨中設置垂直支撐，通長宜設置在靠近端部的1/3～1/4處，一般每一根吊車梁設置兩道，對稱設置。

3．7　吊車梁端部一般采用突緣支座，在廠房兩端及伸縮縫處采用平板支座。

4對吊車梁連接要求

鋼結構的現(xiàn)場連接與拼接可采用下列方法：現(xiàn)場地面組裝，視具體情況可用焊接或高強螺栓連接，特殊情況可采用栓焊連接。栓焊連接的承載力可按高強螺栓與焊接共同工作計算，應先栓后焊。

4．1焊接連接一般要求：

4．1．1焊縫的質量等級一般應符合以下規(guī)定：a）直接承受動力的構件，其對接焊縫一般不低于一級；b）承受靜力受拉構件的對接焊縫不低于一級，承受靜力受壓構件的對接焊縫不低于二級；c）制作過程中板件的拼接的一般應采用全熔透焊縫，其質量等級與構件相同；d）一般構件的貼角焊縫的質量等級按二級焊縫要求檢查。

4．1．2現(xiàn)場焊接的焊縫基本構造要求：a）受力構件的最小角焊縫高度hf=6mm，一般最大角焊縫高度hf不超過16mm；b）最小焊縫長度lf=100mm；

4．2螺栓連接一般要求:

4.2.1普通螺栓、高強螺栓的螺栓直徑與孔徑關系：a）螺栓直徑d＝＜16mm時，孔徑d0=d＋1.5mm；b）螺栓直徑d＞16mm時，孔徑d0=d＋2mm；

4.2.2　摩擦性高強螺栓連接構件的摩擦面應按下列要求處理：a）設計采用的摩擦面抗滑移系數μ≥0.45；b）吊車梁的拼接接頭，其摩擦面應按噴砂、噴丸處理；砂輪打磨僅容許用于現(xiàn)場局部處理，并打磨后的表面必須平整。

5吊車梁防護

5.1冶金工業(yè)廠房鋼結構按侵蝕程度分類見附表。

5.2在Ⅰ、Ⅱ類建筑屋內的吊車梁構件以及節(jié)點板的厚度不得小8mm，其受力焊縫應采用連續(xù)焊縫，焊腳尺寸hf不宜小于8mm；其它桿件的厚度不得小6mm，焊腳尺寸hf亦不宜小于6mm。鋼結構表面防護應符合有關要求。

5.3鋼結構涂裝前應進行除銹處理，當采用噴砂、噴丸的方法處理時，除銹等級不得低于Sa2.5級；當采用手工的方法處理時，除銹等級不得低于St3級。鋼結構除銹不準采用酸洗除銹工藝。

5.4當吊車梁系統(tǒng)的結構表面長期受輻射熱達150℃以上或在短時間內可能受到高溫作用時，應采用設置金屬板等隔熱措施進行防護。

6結語

隨著科學技術的不斷發(fā)展，對于冶金工業(yè)廠房的大跨度、大噸位重級及特重級吊車梁系統(tǒng)來說，一定會有多種解決方法來滿足受力和工藝要求。對于吊車梁結構設計，就是在結構的可靠與經濟、適用與美觀之間，選擇一種最佳的合理平衡，使所建造的吊車梁結構滿足各種預定的功能要求。