钢结构吊车梁设计概述

一、概述

1.1. 吊车梁系统组成

起重机梁是支撑起重机运行的梁结构。 它是各种工业建筑生产的重要基础，也是工业厂房中的常见结构。 我们看一张吊车梁的图片来直观感受一下：

附图如下：

图1

图2

从上图我们可以直观地看出，吊车梁系统由吊车梁（也可以是吊车桁架）组成，

制动结构（制动板、制动桁架）、辅助桁架及支撑（水平支撑、垂直支撑）等组

变得。 当然，当起重机主梁的跨度和所承载的起重机载荷较小时钢结构吊车梁图集，也可以取消制动结构。

1.2. 起重机梁的类型

一般起重机梁（实心腹板）和起重机桁架（自由腹板）有实心腹板和空心腹板之分。 起重机梁包括型钢梁、

组合工字梁、箱形梁、墙式吊车梁等形式，最常用的吊车梁形式是焊接

Z型钢梁和H型钢吊车梁。

(1)钢吊车梁

图3

钢吊车梁直接采用热轧H型钢制作，制作方便，但用钢量稍高。一般适用于梁跨度

当长度L≤9m且起重机起重能力Q≤20t时。

(2)焊接工字吊车梁

图4

焊接工字梁承载性能好，运行可靠，施工简单，易于优化梁截面。 目前它是

最常用的选择。

(3)起重机桁架

采用型钢或组合工字梁作为刚性上弦的桁架，与实心腹梁相比可节省钢材（约15%~20%），但生产劳动强度较大，且节点连接对疲劳敏感。适用于跨度L≥18m及轻、中型起重机起重能力

Q≤30t的情况。 国内较早有应用36m跨螺栓焊接起重机桁架（起重能力Q=75t的中型起重机）的先例。

(4)箱式吊车梁

图4

箱形起重机梁具有刚度高、抗挠度好等优点，适用于大跨度、大吨位的软钩起重机或

A8工作级别硬钩起重机，以及抗扭刚度要求较高的起重机梁（如大跨度壁行式起重机梁）。 但生产复杂，焊接操作条件较差，焊接变形难以控制和纠正。

(5)墙式吊车梁

图5

墙吊梁由承受水平荷载的上梁和同时承受水平和竖向荷载的下梁组成。

分离式较为经济，但必须严格控制上下梁的相对变形。为了增加起重机结构

刚度还可以将上梁和下梁组合成箱形截面。

(6) 吊车梁

悬挂式单梁起重机

单轨起重机

悬挂式起重机梁通常由热轧工业钢制成，悬挂在屋顶承重结构（屋顶桁架、网架、门式刚架）上

等）在节点或独立的支柱或支架上。它可以用作悬挂单梁起重机的起重机梁或用作

单轨起重机的轨道梁。 一般用于起重量0.25~10t的起重机。悬挂式起重机梁一般为直梁

类型梁，其中轨道梁可分为直梁和弧梁。 直梁可根据材料、安装和支撑条件进行设计。

它可以形成简支梁或双跨或三跨连续梁。

2、设计的一般要求

2.1. 吊车梁和起重机的工作水平

(一)起重机使用水平

根据《起重机设计规范GB/T 3811-2008》3.2.1，根据起重机能完成的总工作循环次数，将起重机的使用等级分为U0至U9 10个等级。 起重机的总工作循环次数Cr与起重机的使用水平有关。 与使用频率的关系见《起重机设计规范GB/T3811-2008》3.2.1表1，如下：

表1 起重机使用级别

(2)起重机的起重载荷状态等级

根据《起重机设计规范GB/T 3811-2008》3.2.2规定，起重机的起重载荷是指起重机每次起吊的物品质量（有效起重量）和吊具及吊具的质量。实际起重作业时的附件。 重力的总和（即提升质量）； 起重机的额定起重载荷是指起重机在提升额定起重能力时所能起吊的物品的最大质量与吊具及属具的质量之和（即总起吊质量）重力。 其单位为牛顿（N）或千牛顿（kN）。

起重机的起吊载荷状态等级是指起重机预期设计寿命内各代表起吊载荷值及相应起吊次数的大小，以及起重机额定起吊载荷值的大小。 以及总举升次数的比例，据此将负载状态等级分为Q1至Q4 4个等级。 详见《起重机设计规范GB/T3811-2008》3.2.2表2。

(3)起重机工作级别

根据起重机的10个使用等级和起重机的4个起重载荷状态等级，将起重机的工作等级分为A1至A8 8个等级。 详见《起重机设计规范GB/T 3811-2008》3.2。 3表3。

《建筑结构荷载规范GB5009-2012》（简称《荷载规范》）中，起重机的工作级别和荷载系数（《荷载规范》6.2）的合值系数，动力系数（《荷载规范》6.3）和起重机荷载、频繁值系数、准永久值系数（《荷载规定》6.4）。 为了便于设计，在起重机载荷说明中规定起重机工作制与工作级别的对应关系如下：

表4 起重机工作系统等级与工作等级对应关系

2.2. 起重机梁荷载

起重机梁的载荷分为垂直载荷（起重机的垂直轮压力）和水平载荷。 水平荷载又分为纵向水平荷载和横向水平荷载。 起重机的纵向水平制动力产生纵向水平载荷。 对于轻型和中型工作起重机（A1-A5），必须考虑由小车水平制动力产生的横向水平载荷。 对于重型和超重型工作起重机（A6-A8），横向水平载荷还必须考虑起重机的回转力。 根据《钢结构设计》标准GB50017-2017》3.2.2钢结构吊车梁图集，计算强度、稳定性和连接强度时，不应将此水平力与轿厢产生的水平制动力同时考虑。 详细见下图：

起重机负载图

(1)垂直载荷Pk、max：为起重机轮压标准值，根据工艺数据提供的起重机最大轮压采用。

(2)纵向水平荷载Hk1：取作用于轨道一侧的所有制动轮最大轮压的10%（《荷载规定》6.1.2）

(3)横向水平载荷H1：按《荷载规程》6.1.2，取水平小车重量与额定起重量之和的百分比，乘以重力加速度。 起重机横向水平载荷占标准值的百分比应按《载荷规定》采用，见表6.1.2

对于重型、超重型起重机，计算水平挠度时，仍按上述规则计算横向水平荷载。 计算强度时，根据《钢结构设计标准GB50017-2017》3.2.2，计算横向水平力如下：

α为回转力系数，对于软钩起重机，α=0.1；对于抓斗或盘式起重机，α=0.15；对于硬钩起重机，α=0.2。

参考：

1.《钢结构设计手册（第一卷）》

2、《起重机规范GB/T3811-2008》

3、《建筑结构荷载规范GB5009-2012》

4、《钢结构设计标准GB50017-2017》