冶金業(yè)廠房吊車梁設(shè)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(jié)構(gòu)，按照吊車生產(chǎn)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(nèi)的夾鉗、料耙等硬鉤吊車)四個等級。根據(jù)《起重機設(shè)計規(guī)范》及《建筑結(jié)構(gòu)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(dāng)于A1～A3級；中級工作制相當(dāng)于A4、A5級；重級工作制相當(dāng)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(shè)計成簡支結(jié)構(gòu)(簡支結(jié)構(gòu)具有傳力明確、構(gòu)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(yīng)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(dāng)?shù)踯嚵汗ぷ鳒囟炔桓哂?℃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(yīng)具有-20℃沖擊韌性的合格保證。當(dāng)?shù)踯嚵汗ぷ鳒囟炔桓哂?20℃時對于Q235鋼和Q345鋼宜采用Q235D鋼、Q345D鋼,應(yīng)具有-20℃沖擊韌性的合格保證；對Q390鋼和Q420鋼應(yīng)具有-40℃沖擊韌性的合格保證。其質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700—2006和《低合金高強結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591—1994的規(guī)定。當(dāng)采用其它牌號的鋼材時，尚應(yīng)符合相應(yīng)有關(guān)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(yīng)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(jié)構(gòu)采用鋼板厚度大于50毫米時，也應(yīng)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(jié)材料應(yīng)符合下列要求：手工焊接采用的焊條，應(yīng)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(yīng)與主體金屬力學(xué)性能相適應(yīng)，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準的規(guī)定。連接用的高強度螺栓應(yīng)按要求選用。
3焊接實腹式“工”型截面吊車梁的設(shè)計宜考慮下列要求：
3．1吊車梁應(yīng)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(jù)其自重的計算撓度值起拱，跨度超過24米的吊車梁，應(yīng)根據(jù)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(diào)整吊車梁端部截面高度，設(shè)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(cè)梁高相差較大時，可采用疊接連接。同時應(yīng)注意驗算突變式腹板主拉應(yīng)力的疲勞強度，并應(yīng)考慮應(yīng)力集中的影響，采取相應(yīng)的構(gòu)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(yīng)為焊透的K型焊縫，焊縫質(zhì)量應(yīng)達到一級的要求。下翼緣與腹板應(yīng)為帖緊角焊縫，焊縫質(zhì)量應(yīng)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(yīng)遵守下列原則：上翼緣板的拼接應(yīng)盡量避開跨中1/4跨度范圍，下翼緣應(yīng)盡量避開跨中1/3跨度范圍，腹板應(yīng)盡量避開跨中1/5跨度范圍。拼接處應(yīng)設(shè)置引弧板，拼接焊縫保證焊透，焊縫質(zhì)量等級不應(yīng)小于二級。加勁與拼接縫應(yīng)錯開200毫米以上。
3．5吊車梁制動結(jié)構(gòu)設(shè)計。當(dāng)?shù)踯嚵旱目缍仍?2米及以上時或吊車為重級工作制時，均宜設(shè)置制動結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)踯嚵旱目缍刃∮诨虻扔?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(shè)安全走道時，可不設(shè)制動結(jié)構(gòu)，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(yīng)設(shè)置在吊車梁變形最小處，因此簡支吊車梁不應(yīng)在跨中設(shè)置垂直支撐，通長宜設(shè)置在靠近端部的1/3～1/4處，一般每一根吊車梁設(shè)置兩道，對稱設(shè)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(jié)構(gòu)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(yīng)先栓后焊。
4．1焊接連接一般要求：
4．1．1焊縫的質(zhì)量等級一般應(yīng)符合以下規(guī)定：a）直接承受動力的構(gòu)件，其對接焊縫一般不低于一級；b）承受靜力受拉構(gòu)件的對接焊縫不低于一級，承受靜力受壓構(gòu)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(yīng)采用全熔透焊縫，其質(zhì)量等級與構(gòu)件相同；d）一般構(gòu)件的貼角焊縫的質(zhì)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(gòu)造要求：a）受力構(gòu)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(guān)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(gòu)件的摩擦面應(yīng)按下列要求處理：a）設(shè)計采用的摩擦面抗滑移系數(shù)μ≥0.45；b）吊車梁的拼接接頭，其摩擦面應(yīng)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(jié)構(gòu)按侵蝕程度分類見附表。
5.2在Ⅰ、Ⅱ類建筑屋內(nèi)的吊車梁構(gòu)件以及節(jié)點板的厚度不得小8mm，其受力焊縫應(yīng)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(jié)構(gòu)表面防護應(yīng)符合有關(guān)要求。
5.3鋼結(jié)構(gòu)涂裝前應(yīng)進行除銹處理，當(dāng)采用噴砂、噴丸的方法處理時，除銹等級不得低于Sa2.5級；當(dāng)采用手工的方法處理時，除銹等級不得低于St3級。鋼結(jié)構(gòu)除銹不準采用酸洗除銹工藝。
5.4當(dāng)?shù)踯嚵合到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)表面長期受輻射熱達150℃以上或在短時間內(nèi)可能受到高溫作用時，應(yīng)采用設(shè)置金屬板等隔熱措施進行防護。
6結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)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(jié)構(gòu)設(shè)計，就是在結(jié)構(gòu)的可靠與經(jīng)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(jié)構(gòu)滿足各種預(yù)定的功能要求。