大跨度中級吊車門式鋼架設計

劉洪強 張玉青 王寶燕

(1.煤炭工業濟南設計研究院有限公司，山東 濟南 250031；2.濟南國能環境工程有限公司，山東 濟南 250031)

大跨度中級吊車門式鋼架設計

劉洪強1張玉青2王寶燕1

(1.煤炭工業濟南設計研究院有限公司，山東 濟南 250031；2.濟南國能環境工程有限公司，山東 濟南 250031)

某工程火車翻車機房采用單品大跨度門式鋼架形式，且配備25/5 t中級吊車,為保障門式鋼架施工及使用安全，節約成本，結構設計時采用雙截面H型鋼立柱，利用PKPM門式鋼架計算軟件驗算構件強度，吊車荷載PKPM輸入時采用吊車荷載程序導算法,此設計方法對類似工程設計具有一定的參考價值。

門式鋼架，中級吊車，大跨度，結構設計

某工程火車翻車機房為火車翻車機系統的上部圍護結構，跨度要求大；同時其中部需配備吊車，供設備安裝及平時設備維修時使用。為保障翻車機房在施工和使用安全的前提下，節約成本，深入研究其結構設計方法，合理進行設計，具有非常重要的意義。

1 工程概況

某工程火車翻車機房基本工藝要求為：凈寬18.5 m，牛腿高9 798 mm，吊車采用橋式雙梁起重機，載重25/5 t。外墻采用100 mm厚巖棉加芯保溫板。其建筑圖如圖1所示。場區自然條件如表1所示。

表1 場區自然條件

抗震設防烈度/度地震加速度設計地震分組場地類別結構設計使用年限安全等級抗震等級風壓雪壓/kPa70.10g一Ⅲ類50二級二級0.45/0.3

2 PKPM結構計算

2.1參數選取

1)柱、梁結構的初步確定。

根據跨度、高度及荷載的不同，門式鋼架的梁、柱可采用變截面或等截面的實腹焊接工字形截面或軋制H形截面。設有橋式吊車時，柱宜采用等截面形式，但為節約成本，吊車梁牛腿上部柱可適當減小截面寬度，形成雙截面柱。即牛腿以下柱采用LH700×350×12×18，高9.798 m；牛腿以上柱采用400×350×12×18，高4.5 m；梁采用LH600×250×10×14，坡度1∶15。

型鋼材料為Q235B鋼，焊條為E43系列焊條。

柱腳與基礎采用高強螺栓鉸接連接方式。

2)鋼架跨度18.5 m(柱外邊)。

3)柱軸壓對Y軸截面分類為b類；梁軸壓對Y軸截面分類為b類。

4)梁間恒載為0.8 kN/m2，跨度6 000 mm。梁間活載為0.5 kN/m2，跨度6 000 mm。

5)左風輸入：地面粗糙度A類；迎風寬度6 000 mm；基本風壓0.45 kN/m2；調整系數1.05。右風輸入：地面粗糙度A類；迎風寬度6 000 mm；基本風壓0.45 kN/m2；調整系數1.05。

6)檁條允許撓度1/150，柱頂水平位移允許：有吊車的H/400；無吊車的H/80。

受拉桿件允許長細比400，主要受壓桿件允許長細比150。

2.2模型建立與計算

1)模型建立。

根據上述參數，在PKPM門式鋼架計算軟件中建立模型，并輸入荷載，其中吊車荷載采用荷載程序導算法輸入，導入后吊車對牛腿中心產生的荷載為：左柱橫向12.31 kN，豎向301.54 kN；右柱橫向12.31 kN，豎向67.28 kN。

2)構件計算及其結果分析。

利用PKPM門式鋼架計算軟件，對上述已建模型進行了計算，計算所得鋼結構應力比如圖2所示。

由于門式剛架結構構件的抗彎剛度、抗扭剛度較小，結構的整體剛度較弱，運輸和安裝過程中構件很可能出現損傷，另外考慮到銹蝕對結構構件可能產生的削弱影響，設計時應適當提高構件強度，柱、梁鋼結構應力比應小于0.8。通過圖2可知，所選柱、梁均能滿足設計要求。

3 結構設計說明

3.1鋼材

剛架梁、柱，屋面與墻面檁條及系桿均采用Q235B。根據《建筑抗震設計規范》中第3.9.1條和3.9.2條規定,鋼結構的鋼材應符合下列規定：1)鋼材的屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85；2)鋼材應有明顯的屈服臺階，且伸長率不應小于20%；3)鋼材應有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。

3.2構件的連接

構件的連接采用10.9級摩擦型連接高強度螺栓，連接接觸面的處理采用噴砂除銹。

高強螺栓施工應符合下列要求：1)采用高強螺栓連接的構件貼合面上嚴禁有電焊、氣割濺點、毛刺飛邊、塵土及油漆等不潔物質；2)在螺栓上下接觸面處如有1/20以上斜度時應采用墊圈墊平；3)安裝前將螺栓，螺母和墊圈進行配套，并在螺母里涂抹少許礦物油，以減少摩擦力，但切忌沾在螺桿上，以免滲入母材接觸面，并注意勿使螺栓頭，墊圈及母材接觸面有油污；4)高強螺栓孔必須是鉆成的或沖成較小孔徑，然后擴鉆，孔邊應無飛邊、毛刺。

3.3焊接要求

焊條為E43系列焊條；未注明的角焊縫最小焊腳尺寸為6 mm，一律滿焊；對接焊縫的焊縫質量不低于二級。

3.4柱腳保護

柱安裝完畢后，從柱底至0.15 m用C30混凝土包住柱腳，混凝土外包層厚180 mm(其表面應采用耐腐蝕材料進行防護)。

3.5鋼構件噴漆

表2 除銹要求

漆層要求如表2所示。鋼構件噴漆前應先除銹，采用噴砂除銹，除銹等級為Sa2 1/2。

4 結語

1)門式鋼架柱選擇時采用了雙截面H型鋼立柱，在滿足安全性能的前提下，降低了成本。

2)利用了PKPM門式鋼架計算軟件對門式鋼架構件強度，進行了驗算，且采用吊車荷載程序導算法進行了吊車荷載的輸入，保證了結構計算的準確性。

3)某工程火車翻車機房通過合理計算，順利完成設計，并進行了施工，在試運行階段，構件變形量等各項指標均滿足相關規范要求，證明了設計的合理性。

[1] GB 50017—2003,鋼結構設計規范[S].

[2] GB 50009—2012,建筑結構荷載規范[S].

[3] CECS 102:2002，門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程(2012版)[S].

[4] JGJ 82—2011,鋼結構高強度螺栓連接的設計施工及驗收規范[S].

[5] GB 50011—2010,建筑抗震設計規范[S].

[6] GB 8923—88,涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級[S].

Portalframedesignoflarge-spanintermediatecrane

LiuHongqiang1ZhangYuqing2WangBaoyan1

(1.CoalMineIndustryJinanDesignAcademyCo.,Ltd,Jinan250031,China;2.JinanNationalEnergyEnvironmentEngineeringCo.,Ltd,Jinan250031,China)

The single large-span portal frame style is adopted in the engineering train dumper room, which is equipped wit 25/5 t intermediate crane. In order to guarantee the portal frame construction and using security and save cost, it adopts double-section H-style steel upright in the structural design, calculates the establishment strength by using PKPM portal frame; In addition, the crane loading program algorithm method is applied in the crane load PKPM input. The above-mentioned design method has certain reference value for similar engineering design.

portal frame, intermediate crane, large span, structural design

TU318

A

1009-6825(2017)26-0043-02

2017-07-08

劉洪強(1985- )，男，碩士，工程師