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简支吊车梁计算书

简支吊车梁验算计算书

一.设计资料

1基本信息:

验算依据：

钢结构设计规范（GB50017-2003）

建筑结构荷载规范（GB50009-2012）

吊车梁跨度：

l=6000mm

吊车梁平面外计算长度：

l0=6000mm

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）

吊车类型:

T5t105_中级软钩吊车

吊车跨度:

10500mm

吊车自重:

12.715t

小车重量:

2.126t

吊车起重量:

5t

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:

74kN

最小轮压:

26.3kN

制动轮子数：

1个

轨道类型:

43Kg/m

吊车宽度:

5050mm

吊车额定速度:

90m/min

小车额定速度:

40.1m/min

吊车轮距C1:

3400mm

3荷载信息:

吊车竖向荷载增大系数：

ηv=1.03

吊车荷载分项系数：

γc=1.4

当地重力加速度值：

g=9.8

附加竖向均布活载标准值：

0kN/m

附加水平均布活载标准值：

0kN/m

吊车一动力系数：

μ1=1.05

吊车一横向水平刹车力系数：

β1=0.12

吊车一摆动力系数：

α1=0

4验算控制信息:

吊车梁竖向挠度允许值：

l/1000

吊车梁水平挠度允许值：

l/2200

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:

截面型号:

H-750*300*10*12

用户自定义截面

截面材料类型:

Q235

截面每米质量:

113.51kg/m

截面几何参数如下:

截面高度H=750mm

上翼缘宽度B1=300mm

下翼缘宽度B2=300mm

腹板厚度Tw=10mm

上翼缘厚度Tf1=12mm

下翼缘厚度Tf2=12mm

截面力学参数如下:

x轴毛截面惯性矩Ix=129932.658cm^4

x轴净截面惯性矩Inx=122646.136cm^4

x轴上翼毛截面抵抗矩Wx=3464.871cm^3

x轴上翼净截面抵抗矩Wnx=3155.656cm^3

x轴下翼净截面抵抗矩Wnx1=3394.155cm^3

y轴上翼毛截面抵抗矩Wy=360.403cm^3

y轴上翼净截面抵抗矩Wny=152.003cm^3

上翼缘有效净面积Ane=30.84cm^2

净截面中和轴高度Cny=361.345mm

吊车梁采用等截面梁:

截面端部高度hd=400mm

端部x轴毛截面惯性矩Id=129932.658cm^4

端部x轴毛截面静矩Sd=1987.245cm^3

端部x轴上翼缘静矩Sdu=68.4cm^3

端部x轴下翼缘静矩Sdd=1328.4cm^3

6吊车梁制动结构信息:

吊车梁不采用任何制动结构

7吊车梁截面焊缝信息:

吊车梁腹板与上翼缘采用焊透的T形组合焊缝

吊车梁腹板与下翼缘采用部分焊透的T形组合焊缝

下翼缘坡口深度：

sd=4mm

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：

连续回焊，不断弧

横向加劲肋选用：

SB6_Q235

横向加劲肋间距：

a=1200mm

横向加劲肋宽度：

65mm

横向加劲肋端部到下翼缘距离：

50mm

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：

全部平板式支座，吊车梁下翼缘直接与牛腿栓接

平板支座加劲肋选用：

SB6_Q235

平板支座加劲肋宽度：

65mm

加劲肋焊缝焊脚高度：

7mm

平板支座选用：

SB20_Q235

平板支座宽度：

90mm

平板支座长度：

540mm

10计算参数：

梁截面材料屈服强度：

fy=235N/mm^2

梁截面材料转换系数：

CF=（235/235）^0.5=1

上翼缘截面抗拉强度：

ft=215N/mm^2

下翼缘截面抗拉强度：

fb=215N/mm^2

梁腹板截面抗剪强度：

fv=125N/mm^2

梁腹板端面承压强度：

fce=325N/mm^2

吊车梁焊缝抗剪强度：

fw=160N/mm^2

二.验算结果一览

受压（上）翼缘宽厚比12.08最大15.0满足腹板高厚比72.60最大250.0满足上翼缘受压强度比0.52最大1.0满足下翼缘受拉强度比0.34最大1.0满足端部腹板剪应力强度比0.31最大1.0满足腹板局部承压强度比0.13最大1.0满足腹板折算应力强度比0.29最大1.0满足整体稳定强度比0.47最大1.0满足竖向挠度计算值（mm）1.58最大6.0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T形组合焊缝不验算满足下翼缘焊缝强度比0.75最大1.0满足区格Ⅰ局稳强度比0.16最大1.0满足区格Ⅱ局稳强度比0.20最大1.0满足区格Ⅲ局稳强度比0.22最大1.0满足加劲肋布置方式双侧成对轻/中级满足横向加劲肋间距（mm）1200.00最大1452.0满足横向加劲肋间距（mm）1200.00最小363.0满足横向加劲肋外伸宽度（mm）65.00最小64.2满足横向加劲肋厚度（mm）6.00最小4.3满足无纵向加劲肋时ho/Tw72.60最大170.0满足平板加劲肋稳定强度比0.39最大1.0满足平板加劲肋焊缝强度比0.10最大1.0满足平板加劲肋外伸宽度（mm）65.00最小64.2满足横向加劲肋厚度（mm）6.00最小4.3满足平板加劲肋焊脚高度（mm）7.00最小6.0满足平板加劲肋焊脚高度（mm）7.00最大7.0满足上翼柱侧板件正应力（MPa）10.4最大215满足上翼柱侧角焊缝应力（MPa）4.57最大160满足上翼柱侧角焊缝焊脚高度（mm）6.00最小4.00满足上翼柱侧角焊缝焊脚高度（mm）6.00最大5.00不满足上翼梁柱连接板正应力（MPa）5.95最大215满足上翼梁柱螺栓承担剪力（kN）2.76最大62.8满足上翼梁柱螺栓轴向边距（mm）40.0最小33.0满足上翼梁柱螺栓轴向边距（mm）40.0最大88.0满足上翼梁柱螺栓垂向边距（mm）40.0最小44.0不满足上翼梁柱螺栓垂向边距（mm）40.0最大88.0满足上翼梁柱螺栓间距（mm）80.0最小66.0满足上翼梁柱螺栓间距（mm）80.0最大90.0满足牛腿最大正应力（Mpa）43.8最大215满足牛腿最大剪应力（Mpa）72.3最大125满足牛腿最大折算应力（Mpa）110最大237满足牛腿翼缘宽厚比7.00最大15.0满足牛腿集中力截面剪应力（Mpa）84.9最大125满足牛腿局部承压应力（Mpa）0最大325满足支座螺栓承担剪力（kN）45.1最大62.8满足支座螺栓轴向边距（mm）40.0最小44.0不满足支座螺栓轴向边距（mm）40.0最大96.0满足支座螺栓垂向边距（mm）50.0最小33.0满足支座螺栓垂向边距（mm）50.0最大96.0满足支座螺栓垫板正应力（MPa）166最大215满足支座螺栓垫板角焊缝应力（MPa）41.3最大160满足支座螺栓垫板焊脚高度（mm）8.00最小7.00满足支座螺栓垫板焊脚高度（mm）8.00最大7.00不满足上翼柱加劲肋板件宽厚比10.0最大14.9满足上翼柱加劲肋板件剪应力（MPa）4.32最大180满足上翼柱加劲肋焊缝剪应力（MPa）3.43最大200满足牛腿处柱加劲肋板件宽厚比10.0最大14.9满足牛腿处柱加劲肋板件剪应力（MPa）129最大180满足牛腿处柱加劲肋焊缝剪应力（MPa）103最大200满足纵向连接螺栓承担剪力（kN）3.45最大126满足纵向连接螺栓轴向边距（mm）45.0最小44.0满足纵向连接螺栓轴向边距（mm）45.0最大88.0满足纵向连接螺栓竖向边距（mm）-20.0最小33.0不满足纵向连接螺栓竖向边距（mm）-20.0最大88.0满足纵向连接螺栓间距（mm）120最小66.0满足纵向连接螺栓间距（mm）120最大96.0不满足车挡截面自由外伸宽厚比8.00最大15.0满足车挡截面腹板宽厚比53.3最大80.0满足车挡截面最大剪应力（MPa）37.6最大125满足车挡截面最大正应力（MPa）120最大215满足车挡截面折算应力（MPa）129最大237满足车挡集中力处板件宽厚比10.0最大14.9满足车挡集中力处板件剪应力（MPa）19.4最大180满足车挡集中力处焊缝剪应力（MPa）14.5最大200满足车挡截面最大拉应力（MPa）129最大215满足车挡截面最大压应力（MPa）-129最小-215满足车挡截面综合应力（MPa）130最大160满足车挡截面腹板焊脚高（mm）6.00最大7.20满足车挡截面腹板焊脚高（mm）6.00最小3.67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）：

竖向附加活载作用下端部剪力Vda=0kN

吊车考虑动力系数后最大轮压标准值：

P=1.05×74=77.7kN

吊车竖向荷载作用下端部剪力：

Vdc=1.4×1.03×77.7×（2×6000-1650）/6000=211kN

端部最大剪力计算值：

Vd=211kN

2跨中最大竖向弯矩Mvm计算（参图Ⅳ）：

竖向附加活载作用下跨中弯矩Mva=0kN·m

吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值：

P=1.05×74=77.7kN

吊车荷载合力：

F=77.7×2=155.4kN

左支座反力：

R=155.4×3413/6000=88.38kN

吊车梁跨中弯矩Mvc计算：

Mvc=1.4×1.03×（88.38×3413-77.7×1650）×10^-3=250kN·m

跨中最大弯矩计算值：

Mvm=250kN·m

3跨中最大竖向弯矩对应剪力Vm计算（参图Ⅳ）：

自重和竖向附加活载作用下端部剪力：

Vma=（1.4*gv+1.2*qs）*S/l0=（1.4×0+1.2×1.135）×3413/6000×10^-3=0kN

吊车考虑动力系数后单轮竖向作用力标准值：

P=1.05×74=77.7kN

吊车荷载合力：

F=77.7×2=155.4kN

左支座反力：

R=155.4×3413/6000=88.38kN

最大弯矩点左侧剪力计算：

Vml=1.4×1.03×（88.38-7.77e+004×1）=15.41kN

最大弯矩点右侧剪力计算：

Vmr=Vml-1.4×1.03×77.7=（-96.64）kN

跨中最大弯矩对应的剪力计算值：

Vm=96.64kN

4吊车梁跨中最大水平弯矩Mhm计算（参图Ⅴ）：

水平附加活载作用下跨中弯矩Mha=0kN·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=0.12×（5+2.126）/2×g/2=2.095kN

吊车荷载合力：

F=2.095×2=4.19kN

左支座反力：

R=4.19×3413/6000=2.383kN

吊车梁跨中弯矩Mhc计算：

Mhc=1.4×（2.383×3413-2.095×1650）×10^-3=6.546kN·m

跨中最大水平弯矩计算值：

Mhm=6.546kN·m

5跨中最大竖向弯矩标准值Mvk计算（参图Ⅵ）：

竖向附加活载作用下跨中弯矩Mvka=0kN·m

吊车单轮最大轮压标准值：

P=1.0×74=74kN

吊车荷载合力：

F=74×2=148kN

左支座反力：

R=148×3850/6000=94.97kN

吊车梁跨中弯矩Mvkc计算：

Mvkc=1×1.03×（94.97×3850-74×3400）×10^-3=117.4kN·m

跨中最大弯矩计算值：

Mvk=117.4kN·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=0kN·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=0.12×（5+2.126）/2×g/2=2.095kN

吊车荷载合力：

F=2.095×2=4.19kN

左支座反力：

R=4.19×3850/6000=2.689kN

吊车梁跨中弯矩Mhkc计算：

Mhkc=1×（2.689×3850-2.095×3400）×10^-3=3.228kN·m

跨中最大水平弯矩计算值：

Mhk=3.228kN·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/fy）^0.5=15

翼缘自由外伸宽度：

b0=145mm

翼缘宽厚比：

b0/Tf1=145/12=12.08

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=726mm

腹板高厚比：

h0/Tw=726/10=72.6

五.吊车梁截面强度验算:

1上翼缘受压强度验算:

吊车梁不采用制动结构

吊车梁无须验算疲劳强度且b0/Tf1=12.08≤13，取γx=1.05

吊车梁无须验算疲劳强度，取γy=1.2

ξ=（Mvm/Wnx/γx+Mhm/Wny/γy）/ft

=（250/3156/1.05+6.546/152/1.2）×10^3/215

=0.5179

2下翼缘受拉强度验算:

ξ=Mvm/Wnx1/fb=250×10^3/3394/215=0.3427

3端部腹板剪应力强度验算:

考虑截面削弱系数1.2

τ=Vd*Sdx/（Idx*Tw/1.2）/fv

=211×1987/（1.299e+005×10/1.2）/125×10^2

=0.3098

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=74kN

轻、中级工作制吊车梁，依《钢规》4.1.3取增大系数：

ψ=1.0

F=γc*ψ*μ*Pmax=1.4×1×1.05×74=108.8kN

梁顶到腹板计算高度上边缘距离：

hy=Tf1=12mm

轨道高度：

hR=140mm

集中荷载沿跨度方向支承长度取为：

50mm

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+5×12+2×140=390mm

σc=F/Twlz=108.8×10^3/10/390=27.89N/mm^2

腹板抗压强度设计值：

f=215N/mm^2

局部承压强度比

ξ=σc/f=27.89/215=0.1297

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：

σc=27.89N/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=376.7mm

σ=Mvm/In*y1

=250/1.226e+005×376.7×10^2

=76.79N/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*Tf1×10^-3=1378cm^3

τ=Vm*S1/Ix/Tw

=96.64×1378/1.299e+005/10×10^2

=10.25N/mm^2

σ与σc同号，强度设计值增大系数：

β1=1.1

折算应力强度比

ξ=（σ^2+σc^2-σ*σc+3*τ^2）^0.5/（β1*f）

=（76.79^2+27.89^2-76.79×27.89+3×10.25^2）^0.5/（1.1×215）

=0.2944

6吊车梁整体稳定性验算

双轴对称截面：

ηb=0

等截面工字形简支梁βb计算：

受压翼缘无支撑长度：

l1=6000mm

受压翼缘宽度：

b1=300mm

受压翼缘厚度：

t1=tf=12mm

ξ=（l1*t1）/（b1*h）=（6000×12）/（300×750）=0.32

跨中无侧向支承，集中荷载作用在上翼缘

ξ<=2.0，βb=0.73+0.18×0.32=0.7876

φb=βb*（4320/λy^2）*（A*h/Wx）*{[1+（λy*t1）^2/（4.4*h）^2]^0.5+ηb}*（235/fy）

=0.7876×（4320/98.13^2）×（1.446e+004×750/3.465e+006）×

{[1+（98.13×12）^2/（4.4×750）^2]^0.5+0}×（235/235）

=1.174

φb>0.6：

φb^'=1.07-0.282/φb=1.07-0.282/1.174=0.8298

取φb=φb^'=0.8298

不须验算疲劳强度，取工字形截面塑性发展系数：

γy=1.2

整体稳定强度比：

ξ=（Mvm/Wx/φb+Mhm/γy/Wy）/f

=（250/3465/0.8298×10^3+6.546/1.2/360.4）×10^3/215

=0.4749

六.吊车梁变形计算:

1竖向挠度计算

竖向挠度限值：

[δ]=l/1000=6mm

δ=Mvk*l^2/（EIx）

=117.4×10^6×6000^2/（2.06e+005×1.299e+005×10^4）

=1.58mm（1/3798）

2水平挠度计算

依《钢规》附录A.1.2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:

上翼缘与腹板采用焊透的T形对接与角接组合焊缝，强度满足要求

2下翼缘与腹板连接焊缝验算:

上翼缘与腹板采用部分焊透的T形对接与角接组合焊缝

按梁端最大剪力计算：

下翼缘焊脚计算高度：

he=sd-3=1mm

融合线处焊缝截面边长接近于坡口深度s，焊缝强度设计值乘以0.9折减

下翼缘焊缝强度

ξ=（Vd*Sdd/Id）*0.5/he/（0.9*fw）

=（211×1328/1.299e+005）*0.5/1×10^2/（0.9×160）

=0.7491

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）：

吊车梁腹板局部稳定由区格Ⅲ控制

区格Ⅲ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

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

Mmean=0.5*（（L-X）*（X^2-XL^2）+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Ⅲ局稳验算内力计算（参图Ⅲ）：

区格Ⅲ左端坐标：

XL=2340mm

区格Ⅲ右端坐标：

XR=3540mm

吊车一考虑动力系数后最大轮压标准值：

P=74×1.05=77.7kN

吊车一下为轻、中级工作制吊车梁，依《钢规》4.3.1取折减系数：

ψ^'=0.9

吊车梁区格Ⅲ最大集中力设计值计算：

吊车轮压力仅有P作用于Ⅲ内

F=1.4×77.7×0.9=97.9kN

吊车梁区格Ⅲ平均剪力设计值计算：

Vmean=1.4×1.03×{（-77.7×1890/5880）+

77.7×（5880-3540）/5880}×10^-3

=8.575kN

吊车梁区格Ⅲ平均弯矩设计值计算：

Mmean=1.4×1.03×{

77.7×1890×（2×5880-2340-3540）/5880×0.5+

77.7×（5880-3540）×（2340+3540）/5880×0.5}×10^-6

=237kN·m

4吊车梁区格Ⅲ局部稳定验算

吊车梁腹板区格Ⅲ的横向加劲肋间距为：

a=1200mm

区格Ⅲ腹板计算高度：

h0=H-Tf1-Tf2=726mm

区格Ⅲ截面中和轴高度：

CyⅢ=375mm

区格Ⅲ截面对X轴关系矩：

IxⅢ=1.299e+005cm

区格Ⅲ腹板计算高度边缘到中和轴距离：

hcⅢ=H-Tf1-CyⅢ=363mm

区格Ⅲ腹板计算高度边缘应力计算：

σ=Mmean*hc/IxⅢ=237×363/1.299e+005×10^2=68.39N/mm^2

τ=Vmean/h0/Tw=8.575/726/10×10^3=1.181N/mm^2

σc=F/Lz/Tw=97.9/390/10×10^3=25.1N/mm^2

正应力单独作用下的临界应力计算：

腹板区格Ⅲ受压区高度：

hc=H-Cy-Tf1=363mm

λb=2*hc/Tw/177/Cf=2×363/10/177/1=0.4102

λb≤0.85，取σcr=fw=215N/mm^2

剪应力单独作用下的临界应力计算：

a/h0=1.653>1.0，取

λs=h0/Tw/41（5.34+4/（a/h0）^2）^0.5/Cf

=726/10/41/（5.34+4/1.653^2））^0.5/1

=0.6788

λs≤0.8，取τcr=fv=125N/mm^2

局部压应力单独作用下的临界应力计算：

a/h0=1.653>1.5，取

λc=h0/Tw/28（18.9-5*a/h0）^0.5/Cf

=726/10/28/（18.9-5×1.653）^0.5/1

=0.7951

λc≤0.9，取σc,cr=fw=215N/mm^2

区格Ⅲ局部稳定性强度比

ξ=（σ/σcr）^2+（τ/τcr）^2+σc/σc,cr=0.218

九.梁端支座强度验算:

腹板每侧有效宽度：

be=15*CF*Tw=150mm

支座加劲肋平面外计算长度：

l0=h0=726mm

1梁端平板支座加劲肋验算:

加劲肋材料强度设计值：

fr=215N/mm^2

支座加劲肋截面强度设计值：

ff=min（fr,fw