王 姝

注冊(cè)工程師考試中吊車荷載的相關(guān)計(jì)算

王 姝

通過歸納總結(jié)荷載規(guī)范和鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范,針對(duì)計(jì)算吊車梁和排架兩種不同構(gòu)件時(shí)分別需要考慮吊車不同荷載影響進(jìn)行了介紹,以期為今后參加注冊(cè)結(jié)構(gòu)考生提供指導(dǎo)。

注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師考試,吊車梁,排架,動(dòng)力系數(shù),吊車組合

由于注冊(cè)考試時(shí)間緊的特點(diǎn),加上吊車荷載屬于動(dòng)力荷載,計(jì)算較復(fù)雜,考場上容易出現(xiàn)顧此失彼,造成因荷載算錯(cuò)而全題均錯(cuò)的結(jié)果。唯有平時(shí)做工程及訓(xùn)練中,細(xì)心、耐心的研究規(guī)范,牢記吊車荷載對(duì)不同構(gòu)件在承載力計(jì)算和正常使用階段驗(yàn)算的不同影響。本文對(duì)計(jì)算吊車梁和排架兩種不同構(gòu)件分別需要考慮吊車不同荷載影響進(jìn)行了介紹。

1 吊車荷載的介紹

吊車荷載主要有三種,縱向荷載、水平橫向荷載、水平縱向荷載。

縱向荷載主要是吊車重G、小車重 g及滿載時(shí)的起重量 Q組成,通過吊車的輪壓傳給吊車梁,再傳到柱子上。有最大輪壓(Pkmax)、最小輪壓(Pkmin)之分。當(dāng)?shù)踯囀?n輪：

水平橫向荷載主要是小車和起重量的慣性在小車剎車時(shí)產(chǎn)生的力,也是通過吊車的輪壓傳給兩側(cè)吊車梁。荷載規(guī)范規(guī)定吊車梁在每個(gè)輪子處受到的水平橫向荷載為：

其中,a根據(jù)不同額定起重量取值,詳見荷載規(guī)范 5.1.2條 2款。

A 6級(jí)～A 8級(jí)工作制吊車梁進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定及連接強(qiáng)度計(jì)算時(shí),鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范另有規(guī)定,每個(gè)輪壓處由吊車擺動(dòng)引起的水平力為：

且規(guī)定 Hk與 Tk不同時(shí)考慮。

水平縱向荷載是由橋架的制動(dòng)引起的。與前面的荷載不同,它是由吊車一側(cè)的制動(dòng)輪通過吊車梁傳給柱子。一臺(tái)吊車的水平縱向荷載為：

其中,m為吊車一側(cè)制動(dòng)輪數(shù),一般 4輪吊車取 m=1。

2 排架結(jié)構(gòu)的計(jì)算

橫向排架結(jié)構(gòu)主要受到吊車豎向荷載、水平橫向荷載。吊車的水平縱向荷載由縱向排架承受,當(dāng)有柱間支撐時(shí),則由支撐承擔(dān)。

單跨廠房橫向排架柱承受該柱左右兩跨吊車梁的荷載。按最不利情況考慮,當(dāng)一臺(tái)吊車(前后輪壓標(biāo)準(zhǔn)值均為Pkmax)后輪正好壓在柱牛腿上、另一臺(tái)吊車(前后輪壓標(biāo)準(zhǔn)值均為Pkmax)緊挨其后時(shí),此柱受吊車最大豎向荷載 Dkmax,此排架另一側(cè)柱受最小豎向荷載 Dkmin。吊車梁上作用的是移動(dòng)荷載,在確定吊車梁反力時(shí),需先求出反力影響線,確定不同輪壓處的 yi。排架豎向荷載按照下式計(jì)算：

其中,η為多臺(tái)吊車折減系數(shù),根據(jù)不同吊車臺(tái)數(shù),取荷載規(guī)范表 5.2.2值。

按照影響線確定最大荷載的方法,排架受到吊車最大橫向水平荷載為：

由上文可見,吊車荷載作用下排架內(nèi)力計(jì)算的主要步驟如下：先根據(jù)排架層數(shù)、跨數(shù)確定考慮幾臺(tái)吊車工作,從而確定不同的折減系數(shù);其次按照臺(tái)數(shù)及吊車參數(shù),按照最不利情況排列好吊車輪壓位置;再求出支座反力影響線,并由圖求出不同輪壓對(duì)應(yīng)的y值;最后求出最不利的內(nèi)力。

排架受的吊車荷載是通過吊車傳給其,并不是直接承受動(dòng)力荷載,所以在計(jì)算設(shè)計(jì)值時(shí),不需要乘以動(dòng)力系數(shù),只需要乘以分項(xiàng)系數(shù)。在排架荷載的準(zhǔn)永久組合中,不考慮吊車荷載。

3 吊車梁的計(jì)算

吊車梁的承載力計(jì)算主要是求豎向絕對(duì)最大彎矩、水平橫向絕對(duì)最大彎矩、豎向最大支座剪力。吊車梁在承載力計(jì)算時(shí),豎向荷載需要考慮動(dòng)力系數(shù),而水平力不考慮動(dòng)力系數(shù)。驗(yàn)算正常使用階段極限狀態(tài)時(shí),不考慮動(dòng)力系數(shù)。求多臺(tái)吊車作用下吊車梁的豎向(或水平橫向)絕對(duì)最大彎矩時(shí),根據(jù)吊車梁的跨度、吊車參數(shù),確定臨界荷載 Pk(或 Tk)及其作用位置(通常在跨中附近);計(jì)算出 Pk(或 Tk)與合力 R關(guān)于跨中的位置;計(jì)算出 Pk(或Tk)處梁的彎矩即為絕對(duì)最大彎矩。吊車梁豎向最大支座剪力的計(jì)算,是將前臺(tái)吊車后輪放在支座處,隨后緊跟另一臺(tái)吊車的前輪;再根據(jù)吊車輪距及梁跨大小,布置梁上其他輪壓;最后根據(jù)支座反力影響線求出最大支座剪力值。雖然吊車梁在計(jì)算時(shí)不像排架結(jié)構(gòu)那樣考慮多臺(tái)吊車荷載的折減,但在計(jì)算其疲勞及撓度時(shí),只考慮荷載最大的一臺(tái)吊車。

4 吊車組合時(shí)的荷載折減

吊車組合時(shí)的荷載折減主要是針對(duì)排架計(jì)算而言。每個(gè)排架考慮參與吊車臺(tái)數(shù)見表 1。

表1 吊車組合時(shí)每個(gè)排架考慮參與吊車車數(shù) 臺(tái)

5 結(jié)語

排架計(jì)算時(shí),需要注意的有兩點(diǎn)：

1)沒有動(dòng)力系數(shù);2)考慮多臺(tái)吊車組合時(shí),荷載需要乘以折減系數(shù)。吊車梁承載力計(jì)算時(shí),內(nèi)力設(shè)計(jì)值由豎向荷載引起的需要乘以動(dòng)力系數(shù),水平向荷載引起的不需要。重級(jí)工作制吊車梁的計(jì)算,水平橫向荷載需要取吊車擺動(dòng)引起的荷載和小車及起重量慣性引起的制動(dòng)力兩者較大值。

[1]GB 50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50009-2006,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[3]施嵐青.注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)考試應(yīng)試指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008.

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WANG Shu

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1009-6825(2011)09-0054-02

2010-12-01

王 姝(1983-),女,上海郵電設(shè)計(jì)咨詢研究院有限公司,上海 200092