注冊工程師考試中吊車荷載的相關計算

王 姝

注冊工程師考試中吊車荷載的相關計算

王 姝

通過歸納總結荷載規(guī)范和鋼結構規(guī)范,針對計算吊車梁和排架兩種不同構件時分別需要考慮吊車不同荷載影響進行了介紹,以期為今后參加注冊結構考生提供指導。

注冊結構工程師考試,吊車梁,排架,動力系數(shù),吊車組合

由于注冊考試時間緊的特點,加上吊車荷載屬于動力荷載,計算較復雜,考場上容易出現(xiàn)顧此失彼,造成因荷載算錯而全題均錯的結果。唯有平時做工程及訓練中,細心、耐心的研究規(guī)范,牢記吊車荷載對不同構件在承載力計算和正常使用階段驗算的不同影響。本文對計算吊車梁和排架兩種不同構件分別需要考慮吊車不同荷載影響進行了介紹。

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?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產(chǎn)生的力,也是通過吊車的輪壓傳給兩側吊車梁。荷載規(guī)范規(guī)定吊車梁在每個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～A 8級工作制吊車梁進行強度、穩(wěn)定及連接強度計算時,鋼結構規(guī)范另有規(guī)定,每個輪壓處由吊車擺動引起的水平力為：

且規(guī)定 Hk與 Tk不同時考慮。

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

其中,m為吊車一側制動輪數(shù),一般 4輪吊車取 m=1。

2 排架結構的計算

橫向排架結構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,當有柱間支撐時,則由支撐承擔。

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,當一臺吊車(前后輪壓標準值均為Pkmax)后輪正好壓在柱牛腿上、另一臺吊車(前后輪壓標準值均為Pkmax)緊挨其后時,此柱受吊車最大豎向荷載 Dkmax,此排架另一側柱受最小豎向荷載 Dkmin。吊車梁上作用的是移動荷載,在確定吊車梁反力時,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算：

其中,η為多臺吊車折減系數(shù),根據(jù)不同吊車臺數(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)確定考慮幾臺吊車工作,從而確定不同的折減系數(shù);其次按照臺數(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應的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,并不是直接承受動力荷載,所以在計算設計值時,不需要乘以動力系數(shù),只需要乘以分項系數(shù)。在排架荷載的準永久組合中,不考慮吊車荷載。

3 吊車梁的計算

吊車梁的承載力計算主要是求豎向絕對最大彎矩、水平橫向絕對最大彎矩、豎向最大支座剪力。吊車梁在承載力計算時,豎向荷載需要考慮動力系數(shù),而水平力不考慮動力系數(shù)。驗算正常使用階段極限狀態(tài)時,不考慮動力系數(shù)。求多臺吊車作用下吊車梁的豎向(或水平橫向)絕對最大彎矩時,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);計算出 Pk(或 Tk)與合力 R關于跨中的位置;計算出 Pk(或Tk)處梁的彎矩即為絕對最大彎矩。吊車梁豎向最大支座剪力的計算,是將前臺吊車后輪放在支座處,隨后緊跟另一臺吊車的前輪;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。雖然吊車梁在計算時不像排架結構那樣考慮多臺吊車荷載的折減,但在計算其疲勞及撓度時,只考慮荷載最大的一臺吊車。

4 吊車組合時的荷載折減

吊車組合時的荷載折減主要是針對排架計算而言。每個排架考慮參與吊車臺數(shù)見表 1。

表1 吊車組合時每個排架考慮參與吊車車數(shù) 臺

5 結語

排架計算時,需要注意的有兩點：

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

[1]GB 50017-2003,鋼結構設計規(guī)范[S].

[2]GB 50009-2006,建筑結構荷載規(guī)范[S].

[3]施嵐青.注冊結構工程師專業(yè)考試應試指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008.

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WANG Shu

This paper summarized the load specifications and steel specifications,and introduced the crane were affected with different loads in calculating of two different components,crane beam and bent,to provide guidance for the candidates who participate structure of registered in the future.

registered structuraland engineers test,crane beam,bent,power factor,combined crane

TU602

A

1009-6825(2011)09-0054-02

2010-12-01

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