刘洪强 张玉青 王宝燕

(1.煤炭工业济南设计研究院有限公司，山东 济南 250031；2.济南国能环境工程有限公司，山东 济南 250031)

大跨度中级吊车门式钢架设计

刘洪强1张玉青2王宝燕1

(1.煤炭工业济南设计研究院有限公司，山东 济南 250031；2.济南国能环境工程有限公司，山东 济南 250031)

某工程火车翻车机房采用单品大跨度门式钢架形式，且配备25/5 t中级吊车,为保障门式钢架施工及使用安全，节约成本，结构设计时采用双截面H型钢立柱，利用PKPM门式钢架计算软件验算构件强度，吊车荷载PKPM输入时采用吊车荷载程序导算法,此设计方法对类似工程设计具有一定的参考价值。

门式钢架，中级吊车，大跨度，结构设计

某工程火车翻车机房为火车翻车机系统的上部围护结构，跨度要求大；同时其中部需配备吊车，供设备安装及平时设备维修时使用。为保障翻车机房在施工和使用安全的前提下，节约成本，深入研究其结构设计方法，合理进行设计，具有非常重要的意义。

1 工程概况

某工程火车翻车机房基本工艺要求为：净宽18.5 m，牛腿高9 798 mm，吊车采用桥式双梁起重机，载重25/5 t。外墙采用100 mm厚岩棉加芯保温板。其建筑图如图1所示。场区自然条件如表1所示。

表1 场区自然条件

抗震设防烈度/度地震加速度设计地震分组场地类别结构设计使用年限安全等级抗震等级风压雪压/kPa70.10g一Ⅲ类50二级二级0.45/0.3

2 PKPM结构计算

2.1参数选取

1)柱、梁结构的初步确定。

根据跨度、高度及荷载的不同，门式钢架的梁、柱可采用变截面或等截面的实腹焊接工字形截面或轧制H形截面。设有桥式吊车时，柱宜采用等截面形式，但为节约成本，吊车梁牛腿上部柱可适当减小截面宽度，形成双截面柱。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。

型钢材料为Q235B钢，焊条为E43系列焊条。

柱脚与基础采用高强螺栓铰接连接方式。

2)钢架跨度18.5 m(柱外边)。

3)柱轴压对Y轴截面分类为b类；梁轴压对Y轴截面分类为b类。

4)梁间恒载为0.8 kN/m2，跨度6 000 mm。梁间活载为0.5 kN/m2，跨度6 000 mm。

5)左风输入：地面粗糙度A类；迎风宽度6 000 mm；基本风压0.45 kN/m2；调整系数1.05。右风输入：地面粗糙度A类；迎风宽度6 000 mm；基本风压0.45 kN/m2；调整系数1.05。

6)檩条允许挠度1/150，柱顶水平位移允许：有吊车的H/400；无吊车的H/80。

受拉杆件允许长细比400，主要受压杆件允许长细比150。

2.2模型建立与计算

1)模型建立。

根据上述参数，在PKPM门式钢架计算软件中建立模型，并输入荷载，其中吊车荷载采用荷载程序导算法输入，导入后吊车对牛腿中心产生的荷载为：左柱横向12.31 kN，竖向301.54 kN；右柱横向12.31 kN，竖向67.28 kN。

2)构件计算及其结果分析。

利用PKPM门式钢架计算软件，对上述已建模型进行了计算，计算所得钢结构应力比如图2所示。

由于门式刚架结构构件的抗弯刚度、抗扭刚度较小，结构的整体刚度较弱，运输和安装过程中构件很可能出现损伤，另外考虑到锈蚀对结构构件可能产生的削弱影响，设计时应适当提高构件强度，柱、梁钢结构应力比应小于0.8。通过图2可知，所选柱、梁均能满足设计要求。

3 结构设计说明

3.1钢材

刚架梁、柱，屋面与墙面檩条及系杆均采用Q235B。根据《建筑抗震设计规范》中第3.9.1条和3.9.2条规定,钢结构的钢材应符合下列规定：1)钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；2)钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%；3)钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

3.2构件的连接

构件的连接采用10.9级摩擦型连接高强度螺栓，连接接触面的处理采用喷砂除锈。

高强螺栓施工应符合下列要求：1)采用高强螺栓连接的构件贴合面上严禁有电焊、气割溅点、毛刺飞边、尘土及油漆等不洁物质；2)在螺栓上下接触面处如有1/20以上斜度时应采用垫圈垫平；3)安装前将螺栓，螺母和垫圈进行配套，并在螺母里涂抹少许矿物油，以减少摩擦力，但切忌沾在螺杆上，以免渗入母材接触面，并注意勿使螺栓头，垫圈及母材接触面有油污；4)高强螺栓孔必须是钻成的或冲成较小孔径，然后扩钻，孔边应无飞边、毛刺。

3.3焊接要求

焊条为E43系列焊条；未注明的角焊缝最小焊脚尺寸为6 mm，一律满焊；对接焊缝的焊缝质量不低于二级。

3.4柱脚保护

柱安装完毕后，从柱底至0.15 m用C30混凝土包住柱脚，混凝土外包层厚180 mm(其表面应采用耐腐蚀材料进行防护)。

3.5钢构件喷漆

表2 除锈要求

漆层要求如表2所示。钢构件喷漆前应先除锈，采用喷砂除锈，除锈等级为Sa2 1/2。

4 结语

1)门式钢架柱选择时采用了双截面H型钢立柱，在满足安全性能的前提下，降低了成本。

2)利用了PKPM门式钢架计算软件对门式钢架构件强度，进行了验算，且采用吊车荷载程序导算法进行了吊车荷载的输入，保证了结构计算的准确性。

3)某工程火车翻车机房通过合理计算，顺利完成设计，并进行了施工，在试运行阶段，构件变形量等各项指标均满足相关规范要求，证明了设计的合理性。

[1] GB 50017—2003,钢结构设计规范[S].

[2] GB 50009—2012,建筑结构荷载规范[S].

[3] CECS 102:2002，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(2012版)[S].

[4] JGJ 82—2011,钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规范[S].

[5] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[6] GB 8923—88,涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级[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

刘洪强(1985- )，男，硕士，工程师