龙门式起重机钢结构设计应注意的问题Word下载.docx
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受力明确。
上下弦杆按弯矩图规律分配。
腹杆按剪力图规律分配。
计算方法：
节点法和截面法。
对杆件的轴线相交要求严格。
节点处的偏差最大3毫米。
2，立柱结构当弯矩较大（与轴向力比较）时，选用行架式。
3，立柱结构当轴向力较大（与弯矩比较）时，选用格构式。
格构式对杆件的轴线相交无要求。
制造容易。
整体虚轴长细比的计算，整体压弯杆的计算，腹杆最大剪力的确定（计算剪力与实际剪力进行比较），单杆件稳定性的计算，焊缝计算。
电动葫芦行架式龙门起重机主梁的计算方法：
现在有不少电动葫芦行架式龙门起重机主梁是正三角形。
是由一片主行架和两片副行架组成。
如何计算各杆件的内力？
1，应用刚度分配理论进行计算。
一般主行架分配0.92－0.97的外载。
其余由两片副行架承受。
主行架的分配系数：
（腹杆截面不计）
K＝E*A1/（E*A1+E*A2）
式中：
E—钢的弹性模量，
A1－主行架上下弦杆的截面积。
A2－两片副行架上下弦杆的截面积。
上式化简：
K＝A1/（A1+A2）
2，对外载进行分配，再应用行架计算法分别对主，副行架计算。
求出内力。
3，注意：
有的杆件是共用杆，则应力叠加。
4，稳定性计算。
5，稳定性强度计算。
起重机钢结构技术问答
我的一个同行朋友问我：
1、对于A3钢，你的许用应力一般取多少。
“起重机设计规范”2类载荷取240/1.33=180Mpa是否太大，我不敢取这么大。
答：
起重机设计规范”2类载荷取：
180Mpa（N/mm^2）。
是安全可靠的。
放心用吧！
2、对于A3，你用Q235-A，还是Q235-B，能否使用沸腾钢？
Q235-A，和Q235-B，在一般情况都可以。
沸腾钢（脱氧不完全的钢）的使用应在温度—20度以上使用。
重要的杆件不能用沸腾钢。
84年我曾在张家口设计了一台龙门吊。
主杆件都是镇静钢。
水平行架中的腹杆用的是沸腾钢。
无问题。
3、对于箱型主梁，其翼缘焊缝强度如何计算，翼缘纵向加劲肋如何设计？
对于箱型主梁，其翼缘焊缝强度的计算可分三部分：
①，
翼缘板与腹板的焊缝：
τ=（Q*s）/（I*（2*0.7*h））≤（τ）
Q—梁计算截面的剪力；
N
s—翼缘对中和轴的面积矩；
（mm^3）
I—梁的毛截面惯性矩；
（mm^4）
h—焊逢高；
（mm）
τ—剪应力（Mpa）或（N/mm^2）
在工作中，我通过多次计算知翼缘板与腹板的焊缝：
剪应力较小。
以后一般我就不算了。
我总结：
当是工字梁时：
焊逢高为腹板板厚的0.8倍（翼缘板板厚比腹板板厚要厚）。
当是箱形梁时：
焊逢高为腹板板厚的1.0倍（因是单面焊口）。
②，翼缘板与翼缘板的焊缝：
45度打坡口对接焊接。
可不用计算。
③，上翼缘板与内隔板的焊缝：
断续焊。
④，下翼缘板与内隔板的焊缝：
不焊接。
因为下翼缘板与内隔板要有5－10毫米的间隙。
目的：
下翼缘板得以充分的拉伸。
⑤，翼缘纵向加劲肋的设计是因为腹板的局部稳定性不够所采用的方法。
见（（钢结构设计规范））GBJ17－88。
第三节局部稳定中第4.3.1条规定。
4,起重机箱形梁约束弯曲计算是怎么回事，
什么是约束弯曲？
梁的翼缘板和腹板在弯曲时因板边互相嵌固，对截面变形有约束作用。
同时在纤维之间存在不相同的剪应力和剪应变。
使截面发生奇形变化。
破坏了截面变形的平面假定。
应力呈现非直线分布，这种现象称为约束弯曲。
通常工字梁可不用计算约束弯曲。
但箱形梁翼缘板较宽，应力变化差别大，应按约束弯曲计算。
约束弯曲应力：
σ约＝（0.1－0.12）*σ（经验公式）
σ－箱形梁翼缘板中自由弯曲平均应力。
为了搞好起重机钢结构技术工作。
我准备用较长的时间从以下几个专题进行重点简单的论述。
向全国的同行介绍我多年的实践经验。
一，5—15吨电动葫芦行架式龙门吊结构设计：
1，大梁的设计；
2，支腿的设计；
3，台车梁的设计；
4，驾驶室的设计；
5，驾驶室支承平台的设计；
6，检修台的设计；
7，爬梯的设计；
8，雨罩子的设计；
9，大车行走滑线装置的的设计；
10，小车行走滑线装置的的设计；
11，轨道基础的设计；
12，安全装置的设计。
二，钢结构的制作技术
1，大梁的制作技术；
2，支腿的制作技术；
3，台车梁的制作技术；
4，驾驶室的制作技术；
5，驾驶室支承平台的制作技术；
6，检修台的制作技术；
7，爬梯的制作技术；
8，雨罩子的制作技术；
9，大车行走滑线装置的的制作技术；
10，小车行走滑线装置的的制作技术；
11，轨道基础的施工技术；
12，安全装置的制作技术。
三，安装技术
1，方案制定；
2，安装工艺计算；
3，安装工艺的常规作法；
4，龙门吊安装专业起重吊装技术；
5，安装现场故障的应急处理。
四，检验技术
1，大梁的跨中拱度与悬臂起翘的测量；
2，大梁的跨中静载挠度与悬臂端静载挠度的测量；
3，支腿的的测量；
3，活载试验；
4，几何尺寸的测量；
5，安全装置检测。
一，
设计
1，
主梁的设计
跨度与悬臂的关系？
悬臂长取跨度的1/3。
因为当载荷在跨中时的最大弯矩与载荷在悬臂端时的最大弯矩接近。
注意：
设载荷在悬臂端时，应满足龙门架的整体稳定性。
（稳定力矩/倾翻力矩）≥1.25
②，
采用什么行架结构？
倒三角结构，三角形尖向下。
由三片行架组成。
其中两片为主行架，另一片为水平行架。
③，
行架的轴线高度取多少？
一般取跨度的1/14。
④，
行架的轴线宽度取多少？
一般取行架的轴线高度的0.8倍。
⑤，
行架的节间数取多少？
如何取？
一般取偶数，单个节间对角线的水平夹角为40度－45度。
⑥，
电动葫芦行走用轨道为行架的下弦。
一般选用什么规格的工字钢？
额定起重量为5吨，跨度为15米以下时：
选用30号工字钢（下贴板厚8毫米的加固板）；
额定起重量为5吨，跨度为15米至28米时：
选用36号工字钢（下贴板厚8毫米的加固板）；
；
额定起重量为5吨，跨度为28米至35米时：
选用40号工字钢（下贴板厚8毫米的加固板）；
额定起重量为10吨，跨度为15米至28米时：
选用40号工字钢（下贴板厚10毫米的加固板）；
额定起重量为10吨，跨度为28米至35米时：
选用40－45号工字钢（下贴板厚10－12毫米的加固板）；
额定起重量为15吨，跨度为28米至35米时：
选用50－56号工字钢（下贴板厚16毫米的加固板）；
⑦，
行架的上弦。
一般选用什么规格的角钢？
主行架为两片。
双角钢为一组。
总数：
4根。
一般选用L63X63X6至125X125X12规格的角钢。
一般选用L63X63X6。
一般选用L80X80X8。
一般选用L80X80X8至L100X100X10规格的角钢。
一般选用L125X125X12。
⑧，
行架的内斜腹杆，一般选用什么规格的角钢？
一般选用L50X505至L63X63X6。
一般选用L70X70X7至L80X80X8。
一般选用L100X100X10至L125X125X12。
⑨，
用截面法
####⑥，
李老师：
我对于以上的选型有不同的异议，请指教：
一、电动葫芦工字钢的选型在工字钢不参加主梁下弦受力的情况下，和起重机的跨度没有关系，只是和工字钢与主梁下弦的连接点的间距有关系，此时工字钢按连续梁计算。
二、工字钢的下翼缘的计算在起重机设计中有专门的公式，但都是经验公式，算法也有很多种，目前也有很多的争论。
但是如果在下翼缘贴板后，其应力降低很多。
不知李老师是如何算的。
三、李老师的工字钢及贴板的选择，我感觉有些保守。
等有时间，我可以专门的算一下。
⑦，行架的上弦。
我认为，桁架的上弦，采用T形刚比较合适，如果有现成的型钢更好，这样可能增加了工作量，但可以大幅度降低主梁的重量。
而且，截面可任意组合。
龙门吊的设计首先是结构形式的设计，这和用户的要求有关系，主要是工作级别，从而确定选择箱形结构还是桁架结构。
至于是否悬臂，则看用户的要求，另外，起重量、起升高度、跨距、起升速度、运行速度（包括大车和小车，额定起重量在16吨以上的，需要小跑车，额定起重量在16吨以下的，只用1台电动葫芦就可）等参数也是设计龙门吊的主要依据。
桁架结构是最常用的结构形式，主梁断面有正三角的，也有倒三角的，当然，也有正方形的（适合带小车的大起重量的）。
桁架结构可以是角钢结构的，也可以是管桁架结构的，这要根据具体结构以及经济性综合考虑，另外，制作水平也是必须考虑的因素之一。
另外，进口的吊车，特别是履带吊，如名牌的日本的日立、住友、神户，德国的DEMAG利波海尔以及美国的曼尼拖沃克等主臂大量采用高强度钢，其屈服强度达到80kg/mm2，据我所知，国内大型塔吊已经有采用这种高强钢了，龙门吊还没有听说，如果采用这种高强钢，可以大幅度降低重量。
但是这种材料一是价格太贵，国产的质量不是很可靠，需要进口，二是焊接要求很高，国内没有成熟的焊接技术，估计在不久的将来，随着国家材料技术的发展，会大量的应用到起重机钢结构上来，一改我国的起重机粗、老、笨重的形象。
“起重机设计规范”是起重机设计所必须熟知的，但它也套用了大量“钢结构设计规范”的内容，两者有很多相通之处，但前者更加严格，计算也更为复杂，就是因为起重机的钢结构是考虑动载的，并考虑的很多的载荷组合。
据我知道的情况，轨道以下的设计（主要是基础）是土建专业，不是起重机设计的内容，例如，厂房设计中，吊车梁就是土建专业设计，当然，轨道的选型是起重机设计专业的，这是我和李老师的观点不同之处。
当然，也有例外，那就是，李老师的起重机设计以及厂房设计都很内行，他一个人除了搞起重机还搞土建，这样的人很少。
上弦杆采用T型钢的问题，我是用钢板组合的，听说已经有厂家生产T型钢，但没有见过。
和腹杆的节点问题我有时间贴图表示吧。
2、李老师说的对，高强度钢用在龙门吊上，有其不好的一面，主要就是刚性问题，国家没有出台相关的标准，所以不好搞。
我见过的是用在一台塔吊上的主臂上的，是低碳合金钢，但是焊接必须做工艺评定。
####
⑨，计算方法：
⑴，上弦的计算：
行架弦杆按弯矩图分配，跨中弯矩最大。
分别在垂直面与水平面上进行计算。
大梁自重按节点进行分配。
吊重与电葫芦分别作用悬臂端和跨中，为集中力。
动载系数取K1＝1.2，超载系数可以取K2＝1.25（根据使用情况确定是否取该值。
）。
算出垂直面与水平面轴向力后，再进行合成。
水平面上的载荷由风载荷与吊重偏摆水平力组合而成的。
吊重偏摆水平力为吊重偏摆角5度而来。
风载荷由行架与吊重迎风面组成的。
额定起重量5吨时：
吊重迎风面为8平米。
额定起重量10吨时：
吊重迎风面为10平米。
选用最大的轴向力，进行压杆稳定性的计算。
双角钢要两个方向都要算。
许用长细比：
120。
许用应力（二类载荷）：
⑵，垂直面上的腹杆全部为斜腹杆，为降低自重不设垂直腹杆。
行架斜腹杆按剪力图分配。
支座附近处的斜腹杆内力最大。
首先判断那根杆是压杆。
然后将吊重与电葫芦分别作用悬臂端和跨内支座压腹杆处，为集中力。
分别算出轴向力来。
⑶，悬挂电动葫芦的工字钢是受力最为复杂的杆件。
其主要作用为是行架的下弦杆。
主要的内力是轴向力（跨中是拉力，悬臂是压力）。
不能按连续梁理论计算，这不符合行架的计算理论。
如果你的龙门吊在龙门架平面内是多组支腿的（常用的是两组支腿的）。
则是超静定结构的。
可按连续梁理论计算。
算出整个行架的弯矩和剪力。
然后再计算各杆件的内力。
行架各杆件的内力的计算方法：
节点法，截面法，节点与截面组合计算法，有限元分析法。
（注意不要用格构式计算理论代替。
）工字钢的计算：
第一步，算出轴向力（工字钢长度方向），求解轴向应力；
第二步，工字钢截面下翼缘处作用的水平力（电动葫芦吊重产生的），求解水平弯曲应力；
第三步，电动葫芦停在跨中的节间中部。
计算节间中部的工字钢的节间弯矩（工字钢长度方向）。
求解节间弯曲应力；
。
第四步，求解电动葫芦行走轮对面工字钢截下翼缘处的局部弯曲应力。
第五步，电动葫芦停在跨中的节间中部。
计算节间中部的工字钢的节间剪力；
第六步，将第一步的计算结果＋第二步的计算结果＋第三步的计算结果＋第四步的计算结果；
第七步，应用第四强度理论将第六步的计算结果与第五步的计算结果进行合成。
⑷，工字钢截面下翼缘处贴加强板的作用有几条。
第一条：
通过以上的计算强度不满足要求，故贴加强板。
第二条：
制造工艺的要求。
工字钢截面下翼缘处焊接加强板后。
工字钢自然起拱。
附合龙门吊主梁跨中起拱的要求。
给制作带来了方便。
第三条：
充分考虑了电动葫芦在工字钢下翼缘处的行走造成了下翼缘的磨损，局部疲劳。
（笔者修理过旧的30多台电动葫芦龙门吊，发现工字钢下翼缘处普遍有磨损，有的磨损还很大。
并且没有贴加强板的工字钢下翼缘普遍发生弯曲现象。
这说明强度是不足的。
）第四条：
工字钢截面下翼缘处贴加强板用的板厚的确定。
首先是强度决定的。
还有是整个龙门吊的制作供料情况所决定的。
在整个龙门吊的设计中，材料规格尽量的少一些。
所以选用工字钢截面下翼缘处贴加强板用的板的厚度就要厚一点。
第五条：
根据工字钢下翼缘轮压处的实际厚度。
＋加强板的实际厚度。
要小于电动葫芦行走装置通过间隙。
⑸,节点板的设计：
第一，要满足行架各轴线相交的要求，则要以节点板的棱角，角钢的棱角为制造基准。
以角钢肢背，肢尖焊缝为基本尺寸。
确定外观形状。
第二，板厚：
当腹杆最大内力N≤100KNδ＝6mm
N≤200KNδ＝8mm
N=200KN-300KNδ＝10mm-12mm
N=300KN-400KNδ＝12mm-14mm
N>
400KNδ＝14mm-20mm
⑹,连接板的设计：
第一，要满足行架内部各杆件的局部连接强度。
其连接板必须满足强度要求。
与支腿连接用的吊梁连接板。
第二，要满足行架内部各杆件的局部连接尺寸的要求。
双组腹杆与工字钢连接用的连接板是用机加工制得的。
⑺，加强板的设计：
第一，当连接板不能满足行架内部某杆件的局部连接强度时。
用加强板加强。
与支腿连接用的吊梁连接加强板。
第二，要满足行架内部某杆件的局部连接尺寸的要求和强度的要求。
与支腿连接用的吊梁连接加强板是折形的。
需用压力机成形加工制得。
⑻，与支腿连接用的吊梁的设计：
第一，要满足吊梁强度要求。
第二，要满足吊梁加工方便的要求。
第三，材料的选用大众化。
一般选用双槽钢格构式结构，槽钢开口向里。
槽钢规格：
14－20号
⑼，各杆件接头的设计：
角钢用同规格的角钢作连接加固杆，长度为5倍以上的角钢宽。
槽钢用钢板作连接加固。
贴在腹板的内侧，板厚取槽钢腹板厚度的1.2倍。
工字钢的连接一般在安装现场完成。
所以不能采用对接焊接法。
上下翼缘与腹板贴连接板。
形状见有关的钢结构制作工艺书籍。
⑽，图样绘制：
总装图；
主行架图；
水平行架图；
吊梁图；
连接板图；
加强板图；
各杆件接头图；
总装配工装胎具图；
分装配工装胎具图；
部件制作工装胎具图；
⑾，加工工艺卡的编制。
⑿，安全技术交底的编制。
主梁设计就非常简单的讲到这。
下面将要讲支腿的设计。
2,支腿的设计：
①，小跨度的龙门吊，可设计支腿结构为双刚性结构。
建议15米跨度以内用双刚性支腿结构。
建议15米跨度以上用一刚一柔支腿结构。
好处：
⑴，克服龙门吊大车运行时的啃轨现象。
⑵，降低自重，提高经济效益。
②，刚性支腿与大梁的连接宽度一般取大梁行架中的两个节间。
③，刚性支腿在龙门架平面中的外观形状：
刚性支腿与大梁的连接处向下一段尺寸为矩形。
此尺寸一直到检修台的下方（距检修台约300毫米）。
开始收口－近似成三角形。
该形状的好处：
⑴，结构对称，漂亮。
⑵，制造容易。
⑶，连接用的各杆件安装方便。
⑷，检修台安装方便。
④，刚性支腿的结构一般采用缀板格构式双槽钢结构作部件。
5吨龙门吊一般选用14－20号槽钢。
10吨龙门吊一般选用22－28号槽钢。
15吨龙门吊一般选用25－32号槽钢。
⑤，，柔性支腿的结构一般采用缀板格构式双槽钢结构作部件。
5吨龙门吊一般选用20－28号槽钢。
10吨龙门吊一般选用28－40号槽钢。
15吨龙门吊一般选用焊接箱形梁结构。
⑥，支腿与大梁的连接:
⑴,龙门架平面内用单角钢在行架下弦工字钢的上翼缘安装现场焊接固定，另一端在支腿上。
一根刚性支腿需4根，一根柔性支腿需2根。
规格：
L63X63X6—L100X100X10。
用于平衡小车运行时的刹车制动力。
⑵，支腿平面内用单角钢在行架上弦吊梁中部安装现场焊接固定，另一端在支腿上。
用于平衡大车运行时的刹车制动力。
⑦，刚性支腿的计算：
⑴，小车满载停在刚性支腿一侧处的悬臂端处。
计算刚性支腿的最大支反力。
如无悬臂则小车满载停在刚性支腿中心处。
⑵，一根刚性支腿有两组由槽钢组成的立柱。
对其中的任一组进行两个方向的压杆稳定性计算。
负荷为刚性支腿的最大支反力。
弯矩与剪力由另一组立柱来平衡（可不用计算）。
这是方便安全的简化计算方法。
⑶，对单肢进行两个方向的压杆长细比计算。
150。
⑷，对单件部件进行计算：
缀板；
连接杆；
连接板；
⑸，制造焊缝；
安装焊缝。
⑧，柔性支腿的计算：
⑴，小车满载停在柔性支腿一侧处的悬臂端处。
计算柔性支腿的最大支反力。
如无悬臂则小车满载停在柔性支腿中心处。
⑵，一根柔性支腿有两组由槽钢组成的立柱。
对其进行两个方向的压杆稳定性计算。
负荷为柔性支腿的最大支反力。
⑹，龙门吊大车行走工况时的掰腿作用力的确定。
其弯曲强度计算。
3,台车梁的设计：
①，支腿连接座间尺寸的确定：
在支腿平面内，支腿水平夹角一般为70－75度。
将水平距离算出，设为：
B1。
支腿顶部之间的距离设为B2。
则支腿连接座间尺寸（设为B3）：
B3=2*B1+B2
②，大车行走轮之间尺寸（轴距）的确定：
⑴，先按支腿斜延长线布置。
⑵，确定大车行走传动机构外形尺寸。
⑶，角形轮轴座外形尺寸的确定。
⑷，最后得出大车行走轮之间尺寸（轴距）。
③，台车梁中部结构：
一般是缀板格构式双槽钢。
5吨龙门吊一般为：
18－22号槽钢。
10吨龙门吊一般为：
25－40号槽钢。
15吨龙门吊一般为：
焊接箱形。
④，计算：
⑴，按带悬臂的简支梁确定其强度。
⑵，挠度计算：
许用值为：
（1/400）*B4。
（B4—轴距）
⑤，结构最薄板厚取：
10毫米。
⑥，减速箱支座底板最薄板厚取：
16毫米。
以满足刚度的要求。
⑦，支腿连接板法兰盘板厚一般取：
20毫米。
⑧，支腿连接板法兰盘用螺栓M20。
法兰盘孔直径：
22。
①，内部净高：
2000毫米。
②，顶部承压：
2000N/m^2。
③，内部防火材料。
④，面板板厚一般取：
1－1.2毫米。
⑤，司机视线好。
⑥，椅子按起重机司机用的国标选用。
⑦，窗户可开启。
⑧，玻璃为钢化，夹层，有机。
厚度：
5厘。
5，驾驶室支承平台的设计：
①，驾驶室门口处有平台。
有栏杆。
高度：
1050毫米。
栏杆有踢脚板，高150毫米，（防重物坠下）
②，载重：
2500
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