大吨位吊车门式刚架计算几个问题探讨

摘要： 本文概述了大吨位吊车门式刚架计算过程中常遇到的几个问题，提出了处理建议，以供设计人员参考。

关键词：计算长度系数 侧移

1、 前言

门式刚架以质量轻、施工周期短、柱网布置灵活、综合效益高的特点在工业厂房中得到广泛的运用。对于此类结构的计算，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》适用于主要承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、无桥式吊车或有起重量不大于20吨的A1～A5工作级别桥式吊车或3吨悬挂式其重机的单层房屋钢结构。平时遇到的门式刚架结构形式的炼铁、炼钢、轧钢厂房的起重量大多超过20吨，甚至有的达到几百吨，已超过了门式刚架规程的使用范围，如何使用程序合理参数计算此类大吨位吊车结构是值得我们去探讨的问题。

有大吨位吊车的门式刚架结构类型一般下柱采用格构式截面，上柱采用焊接实腹工字形截面，梁采用变截面实腹工字形梁（图一）。从这类结构安全性考虑，提供以下建议，供设计人员参考。

图一

2、 规范的选用

吊车起重量大于20吨的门式刚架类型的钢结构厂房，已超出了门式刚架规程适用范围，应按钢结构设计规范的要求整体分析和控制。屋面梁受弯的同时存在一定的轴力，应该按压弯构件计算；由于钢结构设计规范中梁是按纯受弯构件进行计算，不会考虑轴力的影响，且钢结构设计规范没有具体给出变截面梁压弯构件计算公式，如果仍按钢结构设计规范计算，有些不妥，应该按压弯构件验算强度和稳定，因此建议屋面梁按门式刚架规程计算公式进行验算。

3、 柱计算长度

钢结构设计规范5.3.4条规定了单层厂房阶性形柱的计算长度的计算方法。 当粱与柱刚接连接时，采用钢结构规范STS程序自动按附表D-4、D-6确定刚接排架柱的计算长度。附表D-4、D-6是根据柱顶能移动但不转动，柱底固接，各阶柱线刚度确定的计算长度系数。一般实腹柱与实腹梁刚度很难达到这种约束条件，这样可能会导致各阶柱计算长度系数偏小的情况，计算结果偏不安全。如果厂房跨度比较大，屋面梁与上柱的截面刚度相差不大的情况下我们可以近似柱顶设为铰接，按照钢结构规范附表D-3、D-5铰接排架柱确定柱的计算长度系数验算柱的稳定，这是一种偏安全的处理办法，当然精确的计算需要靠有限元方法来完成。

4、 侧移的控制

门式刚架规程规定有吊车驾驶室刚架柱顶位移设计值限值为1/400，钢结构设计规范附录A.2规定风荷载标准值作用下有桥式吊车的单层框架的柱顶位移限值为1/400，因此，在水平力作用下（吊车水平力、风荷载）大于20吨的吊车的刚架柱顶位移设计值限值建议控制在 1/400。在地震力作用下，尤其是高烈度地区，如果柱顶位移控制在1/400需要截面做得很大，显得很不经济，我们可以参考建筑抗震规范框架的位移1/250控制。

吊车梁顶面处由一台吊车水平荷载所产生的变形，钢结构规范只对A7、A8重级吊车厂房作了规定：Hc/1250（按平面结构图形计算），对轻、中级没有做具体规定。轻、中级吊车梁顶面处变形设计人可根据具体情况和以往的经验灵活把握，最低要求不能超过1/400；同时要求避免由于变形太大出现卡轨，影响吊车正常运行。对于中级工作吊车吊车梁顶面处变形笔者建议宜按1/750控制。

5、 结语

本文简述了大吨位吊车门式刚架在设计过程常遇的一些问题，做了一些总结和建议，以便于设计人员之间的交流和提高，做到设计既经济合理，又能保证安全。

参考文献

(1) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程［M］.CECS102:2002.中国计划出版社，2003.

(2) 钢结构设计规范［M］.GB 50017-2003.中国计划出版社，2003.

(3) STS钢结构CAD软件技术条件. 中国建筑科学研究院 PKPM CAD 工程部,2008.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。