注册工程师考试中吊车荷载的相关计算

王 姝

注册工程师考试中吊车荷载的相关计算

王 姝

通过归纳总结荷载规范和钢结构规范,针对计算吊车梁和排架两种不同构件时分别需要考虑吊车不同荷载影响进行了介绍,以期为今后参加注册结构考生提供指导。

注册结构工程师考试,吊车梁,排架,动力系数,吊车组合

由于注册考试时间紧的特点,加上吊车荷载属于动力荷载,计算较复杂,考场上容易出现顾此失彼,造成因荷载算错而全题均错的结果。唯有平时做工程及训练中,细心、耐心的研究规范,牢记吊车荷载对不同构件在承载力计算和正常使用阶段验算的不同影响。本文对计算吊车梁和排架两种不同构件分别需要考虑吊车不同荷载影响进行了介绍。

1 吊车荷载的介绍

吊车荷载主要有三种,纵向荷载、水平横向荷载、水平纵向荷载。

纵向荷载主要是吊车重G、小车重 g及满载时的起重量 Q组成,通过吊车的轮压传给吊车梁,再传到柱子上。有最大轮压(Pkmax)、最小轮压(Pkmin)之分。当吊车是 n轮：

水平横向荷载主要是小车和起重量的惯性在小车刹车时产生的力,也是通过吊车的轮压传给两侧吊车梁。荷载规范规定吊车梁在每个轮子处受到的水平横向荷载为：

其中,a根据不同额定起重量取值,详见荷载规范 5.1.2条 2款。

A 6级～A 8级工作制吊车梁进行强度、稳定及连接强度计算时,钢结构规范另有规定,每个轮压处由吊车摆动引起的水平力为：

且规定 Hk与 Tk不同时考虑。

水平纵向荷载是由桥架的制动引起的。与前面的荷载不同,它是由吊车一侧的制动轮通过吊车梁传给柱子。一台吊车的水平纵向荷载为：

其中,m为吊车一侧制动轮数,一般 4轮吊车取 m=1。

2 排架结构的计算

横向排架结构主要受到吊车竖向荷载、水平横向荷载。吊车的水平纵向荷载由纵向排架承受,当有柱间支撑时,则由支撑承担。

单跨厂房横向排架柱承受该柱左右两跨吊车梁的荷载。按最不利情况考虑,当一台吊车(前后轮压标准值均为Pkmax)后轮正好压在柱牛腿上、另一台吊车(前后轮压标准值均为Pkmax)紧挨其后时,此柱受吊车最大竖向荷载 Dkmax,此排架另一侧柱受最小竖向荷载 Dkmin。吊车梁上作用的是移动荷载,在确定吊车梁反力时,需先求出反力影响线,确定不同轮压处的 yi。排架竖向荷载按照下式计算：

其中,η为多台吊车折减系数,根据不同吊车台数,取荷载规范表 5.2.2值。

按照影响线确定最大荷载的方法,排架受到吊车最大横向水平荷载为：

由上文可见,吊车荷载作用下排架内力计算的主要步骤如下：先根据排架层数、跨数确定考虑几台吊车工作,从而确定不同的折减系数;其次按照台数及吊车参数,按照最不利情况排列好吊车轮压位置;再求出支座反力影响线,并由图求出不同轮压对应的y值;最后求出最不利的内力。

排架受的吊车荷载是通过吊车传给其,并不是直接承受动力荷载,所以在计算设计值时,不需要乘以动力系数,只需要乘以分项系数。在排架荷载的准永久组合中,不考虑吊车荷载。

3 吊车梁的计算

吊车梁的承载力计算主要是求竖向绝对最大弯矩、水平横向绝对最大弯矩、竖向最大支座剪力。吊车梁在承载力计算时,竖向荷载需要考虑动力系数,而水平力不考虑动力系数。验算正常使用阶段极限状态时,不考虑动力系数。求多台吊车作用下吊车梁的竖向(或水平横向)绝对最大弯矩时,根据吊车梁的跨度、吊车参数,确定临界荷载 Pk(或 Tk)及其作用位置(通常在跨中附近);计算出 Pk(或 Tk)与合力 R关于跨中的位置;计算出 Pk(或Tk)处梁的弯矩即为绝对最大弯矩。吊车梁竖向最大支座剪力的计算,是将前台吊车后轮放在支座处,随后紧跟另一台吊车的前轮;再根据吊车轮距及梁跨大小,布置梁上其他轮压;最后根据支座反力影响线求出最大支座剪力值。虽然吊车梁在计算时不像排架结构那样考虑多台吊车荷载的折减,但在计算其疲劳及挠度时,只考虑荷载最大的一台吊车。

4 吊车组合时的荷载折减

吊车组合时的荷载折减主要是针对排架计算而言。每个排架考虑参与吊车台数见表 1。

表1 吊车组合时每个排架考虑参与吊车车数 台

5 结语

排架计算时,需要注意的有两点：

1)没有动力系数;2)考虑多台吊车组合时,荷载需要乘以折减系数。吊车梁承载力计算时,内力设计值由竖向荷载引起的需要乘以动力系数,水平向荷载引起的不需要。重级工作制吊车梁的计算,水平横向荷载需要取吊车摆动引起的荷载和小车及起重量惯性引起的制动力两者较大值。

[1]GB 50017-2003,钢结构设计规范[S].

[2]GB 50009-2006,建筑结构荷载规范[S].

[3]施岚青.注册结构工程师专业考试应试指南[M].北京：中国建筑工业出版社,2008.

On related calculate of crane load in a test of registers engineer

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,上海邮电设计咨询研究院有限公司,上海 200092