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轻型钢结构吊车梁优化设计

文章作者:www.blch.net.cn发布时间:2019-10-29浏览次数:899

现代钢结构的优化设计轻型钢结构吊梁施永久(清华大学土木工程系北京)和节点连接结构,提出了合理设计吊梁并减少钢耗的设计。

目前,轻钢结构工业厂房主要以门框为主要承重结构,以冷弯薄壁钢和异型钢板为围护结构。通过采用合理的结构形式和连接方法,其重量范围约为50kg/m2。对于有起重机的工业厂房,起重机的横梁结构是非常重要的结构部件,其钢制承载力可以达到15kg/m2以上(取决于起重机的重量和数量)。因此,吊车梁的设计不仅直接影响整个结构的安全性和可靠性,而且对控制轻钢结构所用的钢量也有很大影响。用于吊车梁结构的钢量可占钢结构总数的1 /。 41/3,合理优化吊车梁结构设计对减少钢的总消耗非常有效。 “程序”没有明确定义如何设计轻钢起重机梁。在实际工程中,钢结构设计规范(GB1788)基本用于弹性设计。但是,由于轻工车间的吊车吨位较小,可以根据轻吊车梁设计。基于多年轻钢吊梁结构设计的经验,总结了吊梁结构的优化设计方法,并开发了轻钢吊梁。优化设计软件,为轻钢吊车梁及其接头的合理设计提出建议。

1设计要求轻钢结构车间中使用的起重机的重量通常小于20吨,中型或轻型,并配有单梁桥式起重机和电动葫芦。吊梁用简单的截面梁焊接而成,钢为Q235或Q345,跨度在6m至9m之间。考虑到起重机在轻钢结构车间中产生的侧向载荷较小,通常通过加强压力法兰来提高起重机梁的整体稳定性,并且不单独提供制动结构。吊车梁的上法兰和腹板应采用对接焊连接,下法兰和腹板应采用角焊连接。吊车梁的设计应根据以下方面进行计算:法向截面的弯曲强度应检查最大弯矩段(即下部法兰)上的上和下法兰的法向应力。

上法兰对y轴的净横截面阻力; Mx,My是垂直载荷和横向水平载荷产生的最大弯矩。

(2)梁端的抗剪强度可以根据公式(2)估算:梁端的最大剪力:(3)整体稳定性Mx表面电阻矩; 9b光束的整体稳定性系数,根据“规范”

如果吊车梁的上凸缘宽度bi满足L/bi <车梁的上凸缘宽度bi不超过450 mm,则通常需要进行稳定的检查。

起重机梁的垂直挠度可以通过以下公式估算:梁端的最大剪切截面弯矩; -吊车梁跨度:在“规格”(GB17)中指定的挠度极限,轻钢吊车梁应考虑该挠度极限。在轻钢厂中,起重机的起吊重量小且工作系统低。通常,不需要检查起重机梁的疲劳强度。腹板的横向加强筋可以根据结构要求进行布置,间距a=(12)h。加劲肋的宽度可以为7090mm,厚度为6mm。影响吊车梁设计的主要吊车参数包括起重量(Q)和最大车轮压力(P)。 ),轨道(K),轿厢宽度(B)和手推车重量(g)。在计算起重机的垂直和横向载荷时,应考虑功率放大系数1.05。负载系数应为1.4。此外,考虑到吊车梁和轨道自身重量的影响,垂直载荷可以乘以1.03的增加因子。每个车轮传给吊车梁的横向水平荷载可取Tk=0.当单台吊车作用时(a),截面上最大弯矩可按下式计算:2截面选择根据吊车梁与刚架柱的连接构造要求和固定吊车轨道的需要,吊车梁上翼缘的最小宽度应取b1>240mm,下翼缘最小宽度应取b2>200mm,为了便于加工,减小焊接变形,翼缘厚度应tf>8mm,腹板厚度应tw6腹板的经济高度h0可根据最大弯矩Mx确定,即腹板的经济厚度tw取tw/3.上翼缘尺寸应根据局部稳定性要求确定,即本文结合各种有吊车轻钢厂房的设计,对常用吊车梁的设计结果进行了优化分析,厂房跨度在18 24m之间,柱距68m,吊车起重量在220t范围内,其截面经济尺寸如表1所示。本文的分析结果可作为其它吊车梁的初选截面。

吊车起重量/th根据前述优化设计方法,本文利用面向对象技术和VCH~~+开发了基于Windows环境的轻型钢结构吊车梁的设计软件(CGCAD),该系统主要由信息输入、设计和验算、生成计算书三部分组成,程序框图如所示。软件的主要功能说明如下:信息输入输入吊车梁和吊车的主要结构参数,每个吊车梁上可考虑2台吊车作用,程序将根据输入的参数自动选择截面尺寸,用户可进行相应的修改。

设计和验算用户可指定吊车梁的计算内容,包括强度、挠度、整体稳定和局部稳定计算,也可对用户输入的截面尺寸进行优化设计。

计算结果既可以给出简要设计结果,也可以给出详细的计算书,包括输入参数、中间计算过程和最终计算结果,供用户查询和存档。

内力计算类(CGirderForce)、构件设计类(CGird-erDesign)和结果输出类(CDesignSheet)。本文建立的类库不仅可直接用于设计轻钢吊车梁,也可以直接与现有钢结构设计软件集成,成为钢结构计算机辅助设计系统的一个重要模块。

输入吊车梁结构参数优化选择截面尺寸>结构计算>结果输出输入吊车参数一!

程序框架节点构造吊车梁与支撑框架结构之间的连接主要包括吊车梁和腹板连接节点的上下凸缘。对于简单支撑的吊车梁,下法兰和牛腿之间有两种主要的连接形式:法兰支撑和垫板支撑,中间部分的吊车梁主要由车腿的法兰支撑。刚性框架柱(a)并用C级M20螺栓固定,应对法兰式加劲肋的下端进行平整。对于末端起重机梁,考虑到安装装置的实际情况和可能的扩展,通常采用垫块支撑。支撑的加劲肋的厚度与加劲肋的厚度相同,并且下端应平整且紧实(b)下柱之间有一个支撑。吊车梁的末端应配备一块弹簧板,以有效地将纵向载荷传递到支架上。 (c)吊车梁的上凸缘以及腹板与车架柱之间的连接也通过C级M20螺栓固定。显示了典型的节点构造。应根据起重机的纵向和横向载荷来计算连接螺栓和焊缝。

5结束语本文在对几种轻钢吊车梁的分析和设计工作的基础上,总结了吊车梁的优化设计方法和节点连接形式,并开发了相应的设计软件。工程实践表明,该方法设计的吊车梁具有工作性能可靠,钢耗低,生产安装方便等优点,非常适合中小型轻钢厂吊车梁的设计。

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