简支吊车梁验算计算书.docx

简支吊车梁验算计算书
计算软件：MTS钢结构设计系列软件计算时间：20年08月28日09:04:39
一. 设计资料
1基本信息：
验算依据：钢结构设计规范(GB 517-23)建筑结构荷载规范(GB 509-21)
吊车梁跨度：l=90 mm
吊车梁平面外计算长度：l0=90 mm
吊车梁所在柱列：边列柱
吊车梁所在位置类型：中间跨
2 吊车信息:
吊车梁上有两台完全相同的吊车同时运行
第一台吊车基本信息(参图I)
P1P1

站 l财.L臼胡
图I——吊车一几何尺寸示意图
吊车类型：32t195一中级软钩吊车
吊车跨度：195 mm
吊车自重：38 t
小车重量：10.9 t
吊车起重量：32 t
工作级别：A4~A5 (中级)
吊钩形式:软钩吊车
单侧轮子数：2个
最大轮压：301 kN
最小轮压：67.4 kN
轨道类型:QU120
吊车宽度：6620 mm
吊车轮距C:47 mm
3荷载信息：
吊车竖向荷载增大系数：印=1.04
吊车荷载分项系数：《=1.4
当地重力加速度值：g=9.8
附加竖向均布活载标准值：0 kN/m
附加水平均布活载标准值：0 kN/m
吊车一动力系数：p1=1.05
吊车一横向水平刹车力系数：01=0.1
吊车一摆动力系数：a1=0
4验算控制信息：
吊车梁竖向挠度允许值：1/10
吊车梁水平挠度允许值：1/22
对中级工作制吊车梁按《钢规》要求不进行疲劳验算
5吊车梁截面信息:
吊车梁示意图

截面型号：H-12*350 (280)*8*14 (10)
用户自定义截面
截面材料类型:Q345
截面每米质量：134.29 kg/m

截面几何参数如下:

截面高度
H
=12 mm
上翼缘宽度
B1
=350 mm
下翼缘宽度
B2
=280 mm
腹板厚度
Tw
=8 mm

上翼缘厚度Tf1=14 mm
下翼缘厚度Tf2=10 mm
截面力学参数如下:
x轴毛截面惯性矩
IX
=371161.792 cm 4
X轴净截面惯性矩
InX
=354182.669 cm 4
X轴上翼毛截面抵抗矩
Wx
=7021.113 cm 3
X轴上翼净截面抵抗矩
Wnx
=6467.181 cm 3
X轴下翼净截面抵抗矩
Wnx1
=5429.431 cm 3
y轴上翼毛截面抵抗矩
Wy
=390.653 cm 3
y轴上翼净截面抵抗矩
Wny
=257.837 cm 3
上翼缘有效净面积
Ane
=42.98 cm2
净截面中和轴高度
Cny
=652.338 mm

吊车梁截面为梯形渐变式变腹板高度截面:截面端部高度hd =9mm
端部x轴毛截面惯性矩Id
=190798.172 cm
端部x轴毛截面静矩Sd
=2427.054 cm 3
端部x轴上翼缘静矩 Sdu
=1867.304 cm 3
端部x轴下翼缘静矩 Sdd
=1419.369 cm 3
吊车梁制动结构信息:

吊车梁采用制动桁架结构
制动桁架宽度：8mm
制动桁架节点间距：10mm
边弦杆截面选用：C-2*70*20*2
边弦杆面积：7.44 cm2
边弦杆绕y轴惯性矩：49.177 cm4
制动结构绕y轴毛截面惯性矩：Icy=46390.452 cm4
7吊车梁截面焊缝信息：
吊车梁腹板与上翼缘采用双面角焊缝
上翼缘焊脚高度：hfu=6 mm
吊车梁腹板与下翼缘采用双面角焊缝
下翼缘焊脚高度：hfd=6 mm
吊车梁腹板与翼缘焊缝采用：自动焊
8腹板加劲肋信息：
横向加劲肋布置方式：两侧成对布置
横向加劲肋端部焊接方式：断续回焊，断弧
横向加劲肋选用：SB6_Q345
横向加劲肋间距：a=7 mm
变截面区段横向加劲肋间距：a'=7 mm
横向加劲肋宽度：90 mm
横向加劲肋端部到下翼缘距离：80 mm
吊车梁不配纵向加劲肋和横向短加劲肋
9支座信息：
吊车梁采用的支座类型：中间跨全突缘，端跨一边突缘，一边平板
平板支座加劲肋选用：SB10_Q345
平板支座加劲肋宽度：280 mm
加劲肋焊缝焊脚高度：7 mm
平板支座选用：SB30_Q345
平板支座宽度：50 mm
平板支座长度：280 mm
突缘支座加劲肋选用：SB18_Q345
突缘支座加劲肋宽度：280 mm
伸出下翼缘长度：20 mm
与截面腹板焊脚高度：7 mm
与截面上翼缘焊脚高度：6 mm
与截面下翼缘焊脚高度：6 mm
10计算参数：
梁截面材料屈服强度：fy=345 N/mm 2
梁截面材料转换系数：CF=(235/345) 0-5=0.8253
上翼缘截面抗拉强度：ft=310 N/mm2
下翼缘截面抗拉强度：fb=310 N/mm 2
梁腹板截面抗剪强度：fv=180 N/mm 2
梁腹板端面承压强度：fce=4 N/mm 2
吊车梁焊缝抗剪强度：fw=2 N/mm 2
二. 验算结果一览
验算项
数值
限值
结果
受压上)翼缘宽厚比
12.21
最大12.4
满足
腹板高厚比
147.
最大250.0
满足
上翼缘受压强度比
0.88
最大1.0
满足
下翼缘受拉强度比
0.98
最大1.0
满足
端部腹板剪应力强度比
1.
最大1.0
满足
腹板局部承压强度比
0.39
最大1.0
满足

腹板折算应力强度比
0.68
最大1.0
满足
整体稳定强度比
设制动结构
不需验算
满足
竖向挠度计算值(mm)
8.62
最大9.0
满足
水平挠度计算值(mm)
0
不需验算
满足
上翼缘焊缝强度比
0.64
最大1.0
满足
上翼缘焊缝高度(mm)
6.
最小6.0
满足
上翼缘焊缝高度(mm)
6.
最大9.0
满足
下翼缘焊缝强度比
0.42
最大1.0
满足
下翼缘焊缝高度(mm)
6.
最小5.0
满足
下翼缘焊缝高度(mm)
6.
最大9.0
满足
区格I局稳强度比
0.84
最大1.0
满足
区格II局稳强度比
0.85
最大1.0
满足
区格III局稳强度比
0.82
最大1.0
满足
区格IV局稳强度比
0.82
最大1.0
满足
区格V局稳强度比
0.94
最大1.0
满足
区格VI局稳强度比
0.97
最大1.0
满足
区格VII局稳强度比
0.98
最大1.0
满足
加劲肋布置方式
双侧成对
轻仲级
满足
横向加劲肋间距(mm)
7.
最大2352.0
满足
横向加劲肋间距(mm)
7.
最小588.0
满足
横向加劲肋间距1(mm)
7.
最大2352.0
满足
横向加劲肋间距1(mm)
7.
最小588.0
满足
横向加劲肋外伸宽度(mm)
90.
最小79.2
满足
横向加劲肋厚度(mm)
6.
最小6.0
满足
无纵向加劲肋时ho/Tw
147.
最大140.3
不满足
平板加劲肋稳定强度比
0.46
最大1.0
满足
平板加劲肋焊缝强度比
0.31
最大1.0
满足
突缘加劲肋稳定强度比
0.55
最大1.0
满足
突缘端面承压强度比
0.47
最大1.0
满足
突缘加劲肋焊缝强度比
0.56
最大1.0
满足
平板加劲肋外伸宽度(mm)
280.
最小79.2
满足
横向加劲肋厚度(mm)
10.
最小18.7
不满足
平板加劲肋焊脚高度(mm)
7.
最小6.0
满足
平板加劲肋焊脚高度(mm)
7.
最大9.0
满足
突缘加劲肋外伸宽度(mm)
136.
最小9.0
满足
突缘加劲肋厚度(mm)
18.
最小9.1
满足
突缘加劲肋焊脚高度(mm)
7.
最小7.0
满足
突缘加劲肋焊脚高度(mm)
7.
最大9.0
满足

三. 吊车梁截面内力计算:
1吊车梁支座处最大剪力Vd计算（参图III）：
'w~11 ①’
AA
l4163I 1920 I 2917 L
图III一 吊车粱支座处最大剪力Vd计算简图
竖向附加活载作用下端部剪力Vda=0 kN
吊车考虑动力系数后最大轮压标准值：
P=1.05 x301=316.05 kN
吊车竖向荷载作用下端部剪力：
Vdc=1.4 x1.04 x316.05 x（2 *0-1920）/90=943.857 kN
端部最大剪力计算值：Vd=943.857 kN
2跨中最大竖向弯矩Mvm计算（参图IV）：
4020
45

图IV―中最大竖向截巨Mum和乾力Vm计算简图
竖向附加活载作用下跨中弯矩Mva=0 kN-m
吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值：
P=1.05 x301=316.05 kN
吊车荷载合力：F=316.05 x2=632.1 kN
左支座反力：R=632.1 x4980/90=349.762 kN
吊车梁跨中弯矩Mvc计算：
Mvc=1.4 x1.04 x（349.762 >4980-316.05 x1920）x10-3=1652.558 kN-m
跨中最大弯矩计算值：Mvm=1652.558 kN - m3跨中最大竖向弯矩对应剪力Vm计算（参图IV）：
竖向附加活载作用下端部剪力Vma=0 kN
吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值:
P=1.05 x301=316.05 kN
吊车荷载合力：F=316.05 x2=632.1 kN
左支座反力：R=632.1 x4980/90=349.762 kN
最大弯矩点左侧剪力计算：
Vml=1.4 x1.04 x(349.762-316049.986 x1)=49.085 kN
最大弯矩点右侧剪力计算：
Vmr=Vml-1.4 x 1.04 x316.05=-411.084 kN
跨中最大弯矩对应的剪力计算值：Vm=411.084 kN
4吊车梁跨中最大水平弯矩Mhm计算(参图V)：
图v一吊车樱中最大水平理BVIhiri计算简图

水平附加活载作用下跨中弯矩Mha=0 kN - m
吊车考虑刹车力系数及其放大后单轮横向作用力标准值：
P=0.1x(32+10.9)/2 g/2=10.511 kN
吊车荷载合力：F=10.511x2=21.021 kN
左支座反力：R=21.021 x 4980/90=11.632 kN
吊车梁跨中弯矩Mhc计算：
Mhc=1.4 x (11.632 >4980-10.511 x1920)x10-3=52.843 kNm
跨中最大水平弯矩计算值：Mhm=52.843 kN - m
5跨中最大竖向弯矩标准值Mvk计算(参图VI)：
1r
Zi
A

11
:<
Zi
AI
i I

t

J 1

1
3325

2350|

TT
46

45

图VI ―中最大弯矩标^值Mvk与M h k计算简图

竖向附加活载作用下跨中弯矩Mvka=0 kN - m吊车单轮最大轮压标准值：
P=1.0 x301=301 kN
吊车荷载合力：F=301 x 2=602 kN
左支座反力：R=602 x 5675/90=379.594 kN
吊车梁跨中弯矩Mvkc计算：
Mvkc=1 x 1.04 x(379.594 >5675-301 x47)x10—3=769.078 kNm
跨中最大弯矩计算值：Mvk=769.078 kN-m
6跨中最大水平弯矩标准值Mhk计算(参图VI)：
水平附加活载作用下跨中弯矩Mhka=0 kN - m
吊车考虑刹车力系数及其放大后单轮横向作用力标准值：
P=0.1x(32+10.9)/2 g/2=10.511 kN
吊车荷载合力：F=10.511x2=21.021 kN
左支座反力：R=21.021 x 5675/90=13.255 kN
吊车梁跨中弯矩Mhkc计算：
Mhkc=1 x (13.255 >5675-10.511 x47)x10-3=25.822 kNm
跨中最大水平弯矩计算值：Mhk=25.822 kN-m
四. 吊车梁板件宽厚比验算：
1受压上)翼缘宽厚比验算：
受压翼缘宽厚比限值：[b0/t]=15*(235/°y)5=12.38
翼缘自由外伸宽度：b0=171 mm
翼缘宽厚比：b0/Tf1=171/14=12.214<12.38，满足
2腹板高厚比验算：
腹板高厚比限值：[h0/t]=250
腹板计算高度：h0=1176 mm
腹板高厚比：h0/Tw=1176/8=147 < 250,满足
五. 吊车梁截面强度验算：
1上翼缘受压强度验算：
吊车梁采用制动桁架
水平弯矩在吊车梁上翼缘产生的轴心力
NT=Mhm/C=66.054 kN
上翼缘在桁架节间那的水平局部弯矩由第一台吊车控制
单轮横向刹车力：T1=1.4x(32+10.9)O.1*0.5/2=1.501 kN
单轮卡轨力：T2=1.4x301=0 kN
第一台吊车为轻、中级工作制吊车
Myl=max(T1, T2)*CW/4=0.3754 kN - m
吊车梁须验算疲劳强度或b0/Tf1>10. 729,取yx=1.0
吊车梁无须验算疲劳强度，取W=1.2
& = (Wm/Wnx / Y+Myl/Wny / y+NT/Ane)/ft
=(1652.558/6467.181/1+0.3754/257.837/1.2+66.054/42.98)冈3/310
=0.8786 <1,满足
2下翼缘受拉强度验算：
&=Mvm/Wnx1/fb=1652.558 x 10 3/5429.431/310=0.9818 <1,满足
3端部腹板剪应力强度验算：
考虑截面削弱系数1.2
T=Vd*Sdx/(Idx*Tw/1.2)/fv
=943.857 x2427.054/(190798.172 x8/1.2)/1801<02
=1.1 <1,满足
4最大轮压下腹板局部承压强度验算：
考虑集中荷载增大系数后的最大轮压设计值按第一台吊车计算：
吊车最大轮压：Pmax=301 kN
轻、中级工作制吊车梁，依《钢规》4.1.取增大系数：e=1.0
F=Yc*e*N max=1.4 x 1 x1.05 x301=442.47 kN
梁顶到腹板计算高度上边缘距离：hy=Tf1=14 mm
轨道高度：hR=170 mm
集中荷载沿跨度方向支承长度取为：50 mm
集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度：
lz=50+5*hy+2*hR=50+5 x 14+2 x170=460 mm
oc=F/Twlz=442.47 x10 3/8/460=120.236 N/mm 2
腹板抗压强度设计值：f=310 N/mm 2
局部承压强度比
& = cc/f=120.236/310=0.3879 <1,满足
5腹板与上翼缘交接处折算应力强度验算：
按跨中最大弯矩及其对应的剪力和最大轮压计算
计算点局部压应力：oc=69.905 N/mm 2(参见腹板局部承压验算)
计算点正应力计算
计算点到中和轴的距离：y1=H-Cny-Tf1=533.662 mm
o=Mvm/In*y1
=1652.558/354182.669 x 533.662 x10 2
=248.998 N/mm 2
计算点剪应力计算
上翼缘对中和轴静矩：S1=(y1+0.5*Tf1)*B1*Tf1xL0-3=2649.242 cm 3EVm*S1/Ix/Tw
=411.084 x2649.242/371161.792/8 x102
= 36.677 N/mm 2
。与^同号，强度设计值增大系数：01 = 1.1
折算应力强度比
& =(知 oc2-o* c+3*T2)°・5/( f*f)
= (248.9982+69.905 2-248.998 >69.905+3 x36.6772)o.5/(1.1*10)=0.6784 <1,满足
6吊车梁整体稳定性验算
吊车梁设置了制动结构，整体稳定不需验算。
六. 吊车梁变形计算：
1竖向挠度计算
竖向挠度限值：[6]=1/10=9 mm
按渐变式变截面梁计算吊车梁竖向挠度
5=Mvk*12/(EIx)*(1+0.12*(1-Id/Ix))
=769.078 x10 6 x90 2/(2060 x371161.792 x104)x(1+0.12 x(1-190798.172 x104/371161.792 x104))=8.623 mm(1/1043) < 9 (1/10)，满足
2水平挠度计算
依《钢规》附录条，无须验算吊车梁及其制动结构的水平变形！
七. 翼缘与腹板的连接焊缝验算
1上翼缘与腹板连接焊缝验算：
按梁端最大剪力和最大轮压计算：
上翼缘焊脚计算高度：he=0.7*hfu=4.2 mm
承受动力荷载，依《钢规》条取角焊缝强度增大系数：f=1.0上翼缘焊缝强度
& = ((V*Sdu/Id)2+(e*F/f]yi2))0.5*0.5/he/fw
= ((943857.245 x1867303.78/1907981718.793)2+(1 X257249.996/460) 2)0.5*0.5/4.2/2
=0.6428 <1,满足
2下翼缘与腹板连接焊缝验算：
按梁端最大剪力计算：
下翼缘焊脚计算高度：he=0.7*hfd=4.2 mm
下翼缘焊缝强度
& = (d*Sdd/Id)*0.5/he/fw
= (943.857 x1419.369/190798.172)*0.5/4.2X02/2
=0.4179 <1,满足
八. 吊车梁腹板局部稳定验算：
1吊车梁腹板加劲肋布置简图(参图IX)：
—用干◎京 IMS

吊车梁腹板局部稳定由区格VII控制
区格VII腹板仅设置横向加劲肋
2吊车梁局稳验算内力影响线输出：
单位力作用于X处时，XL到XR区间的平均剪力为：
当X<=XL 时：Vmean=-X/L
当 XL<X<XR 时：Vmean=((L-XL-XR)*X-L*XL)/L/(XR-XL)
当X>=XR 时：Vmean=1-X/L
单位力作用于X处时，XL到XR区间的平均弯矩为：
当X<=XL 时：Mmean=0.5*X*(2*L-XL-XR)/L
当 XL<X<XR 时：
Mmean=0.5*((L-X)*(X2-XL2)+X*(2*L-X-XR)*(XR-X))/L/(XR-XL)
当 X>=XR 时：Mmean=0.5*(L-X)*(XL+XR)/L

3吊车梁区格VII局稳验算内力计算(参图VII)：
图X一吊车梁区格如扃谶算内力计算简图

区格VII左端坐标：XL=3786 mm
区格叮右端坐标：XR=4486 mm
吊车一考虑动力系数后最大轮压标准值:
P=301 x 1.05=316.05 kN
吊车一下为轻、中级工作制吊车梁，依《钢规》4.3.取折减系数：6=0.9吊车梁区格叮最大集中力设计值计算：
吊车轮压力仅有P作用于VII内
F=1.4 x316.05 x0.9=398.223 kN
吊车梁区格V平均剪力设计值计算：
Vmean=1.4x 1.04x{
316.05x[(8972+3786+4486 x 4163.307-8972 x3786]/8972/(4486-3786)+316.0
5 x(8972-6083.307)/8972} 10-3
=182.661 kN
吊车梁区格V平均弯矩设计值计算：
Mmean=1.4x 1.04x{
316.05x[(8972-4163.307) (4163.307 x4163.307-3786 x3786)
+4163.307 x (2 >8972-4163.307-4486)x(4486-4163.307)]/8972/(4486-3786) +316.05 x(8972-6083.307)x(3786+4486)/8972 x0.5} 10-6=1598.643 kN-m
4吊车梁区格V局部稳定验算
吊车梁腹板区格V的横向加劲肋间距为：a=7 mm
区格V腹板计算高度：h0=H-Tf1-Tf2=1176 mm
区格V截面中和轴高度：Cy V=671.363 mm
区&11截面对X轴关系矩：IWV=371161.792 cm
区格V腹板计算高度边缘到中和轴距离：hcV=H-Tf1-CyV=514.637 mm
区格V腹板计算高度边缘应力计算：
o=Mmean*hc/Ix V=1598.643 x514.637/371161.792 x10 2=227.691 N/mm 2
EVmean/h0/Tw=182.6676/8 x 10 3=19.416 N/mm 2oc=F/Lz/Tw=398.223/460/8 x10 3=108.213 N/mm 2正应力单独作用下的临界应力计算：
腹板区格V受压区高度：hc=H-Cy-Tf1=514.637 mm
X)=2*hc/Tw/177/Cf=2 x514.637/8/177/0.8253=0.8807
0.85<?b<1.25，取 ocr=(1-0.75*(lb-0.85))*fw=302.855 N/mm2
剪应力单独作用下的临界应力计算：a/h0=7/1176=0.5952 <1.0,取泥=h0/Tw/41(4+5.34/(a/h02)0.5/Cf
=1176/8/41/(4+5.34/0.5952))0.5/0.8253
=0.9948
0.8<泥<1.2,取cr=(1-0.59*；fc-0.8))*fv=159.317 N/mm2
局部压应力单独作用下的临界应力计算：a/h0=0.5952 <1.5，取
2c=h0/Tw/28 (10.9+13.4*(1.83-a/h(3bo.5/Cf
))0.5/0.8253
=1.058
0.9< ?c<1.2,取oc,cr=(1-0.79*?C-0.9))*fw=271.224 N/mm2
区格VII局部稳定性强度比
? = (a(/r()2+(T Cri2+ac/(c,cr=0.9791< 1，满足
九. 梁端支座强度验算：
腹板每侧有效宽度：be=15*CF*Tw=99.039 mm
支座加劲肋平面外计算长度：l0=h0=876 mm
1梁端平板支座加劲肋验算：
加劲肋材料强度设计值：fr=310 N/mm2
支座加劲肋截面强度设计值：ff=min(fr, fw)=310 N/nim
梁腹板伸出支座加劲肋外宽度：br=0.5 x(50-10)=20 mm
br<be，取腹板有效总宽度：bef=99.039+20=119.039 mm
加劲肋截面面积：Af=570 x10+119.039 x 8=6632.311 mm 2
加劲肋截面惯性矩：If=5703x10/12+119.039 x8 3/12=154332578.991 mm 4
加劲肋截面回转半径：if=(If/Af》=(154332578.991/6632.311) 0.5=152.544mm
加劲肋平面外长细比：f=l0/if=876/152.544=5.743
轴压稳定系数：
b类截面
a1=0.65
02=0.965
a3=0.3
正则化长细比：2n=(fy/Ep.5*(入/n) = (235/2060》x(5.74/3.14)=0.0617
?n=0.0617 < 0.215
e=1-M 汨2=1-0.65>0.06172=0.998
平面外稳定强度比：g=d/e/A/ff=943857.25/0.998/6632.31/310=0.耗1,满足
2平板加劲肋与腹板连接焊缝验算：
焊缝强度设计值：fwf=2 N/mm 2
焊缝单侧计算长度：lf=876-2 45-2 x7=772 mm
焊缝强度比：
&=V/4/0.7/lf/fwf/hff
=943857.25/4/0.7/772/2/7
=0.312 <1,满足
3梁端突缘支座加劲肋整体稳定:
加劲肋材料强度设计值：fr=295 N/mm 2
支座加劲肋截面强度设计值：fp=min(fr, fw)=295 N/mi2
加劲肋截面面积：Ap=280 x 18+99.04 x8=5832.31 mm 2
加劲肋截面惯性矩：Ip=280 3 x18/12+99.04 x8 3/i2=32932225.66 mm 4
加劲肋截面回转半径：ip=(Ip/Ap0.5=(32932225.66/5832.31) 0.5=75.14 mm
加劲肋平面外长细比：2p=l0/ip=876/75.14=11.66
轴压稳定系数：
b类截面
01=0.65
02=0.965
a3=0.3
正则化长细比：2n=(fy/E0.5*(入/n) = (235/206O》x(11.66/3.14)=0.125
?n=0.125 <0.215
4)=1-o1 汨2=1-0.65>O.1252=0.99
平面外稳定强度比：
g=d/e/A/fp
=943857.25/0.99/5832.31/295
=0.554 <1,满足
4梁端突缘截面承压验算：
突缘加劲肋承压强度设计值：fcp=4 N/mm 2
突缘截面承压强度比：?=V!/280/18/4=0.468<1,满足
5突缘与腹板连接焊缝验算：
焊缝强度设计值：fwp=2 N/mm 2
焊缝单侧计算长度：lf=876-2 7=862 mm
焊缝强度比：
g=V!*0.5/0.7/lf/fwp/hfp
=943857.25*0.5/0.7/862/2/7
=0.559 <1,满足