吊车荷载计算

图2.2-3 荷载作用位置

◆       恒载：

●         屋盖恒载F1(包括屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑自重)；

●         上柱自重F2、牛腿自重F3、下柱自重F6；

●         吊车梁及轨道、连接件等自重F4；

●         围护墙体自重F5(包括柱牛腿上连系梁、围护墙、柱上的墙板)。

◆       活载

●         屋面活载Q1；

●         吊车荷载吊车横向水平荷载Tmax吊车竖向荷载Dmax、Dmin；

●         风载q、Fw。

图2.2-4恒载F1作用的位置

图2.2-5 恒载作用下排架结构的计算简图

1.屋盖恒载F1

包括屋面板及构造层、天窗架、屋架及支撑的自重，按屋面构造详图及各种构件标准图进行计算。

◆       F1的作用位置

●         当采用屋架时，F1通过屋架上、下弦中心线的交点作用于柱顶，一般屋架上、下弦中心线的交点至柱外边缘的距离为150mm；

●         当采用屋面梁时，F1通过梁端支承垫板的中心线作用于柱顶。

◆       屋盖恒载F1作用内力计算简图

●         将屋面横梁截断，在柱顶加以不动铰支座，简化为一次超静定悬臂梁进行内力计算；

●         在计算过程中，可将柱顶偏心屋面恒载移至相应上柱或下柱的截面中心线处，并附加偏心弯矩。

图2.2-6 F1内力计算简图

2.恒载F2、F3、F4、F5

计算方法同F1。

对竖向偏心荷载F2、F3、F4、F5换算成轴心荷载和偏心弯矩时，相应的换算偏心弯矩为：

●         M2=F2∙e2 式中e2为上、下柱轴线间的距离；作用于下柱柱顶截面中心；

●         M3=F3 ∙e3 式中e3为牛腿截面中心线至下柱中心线的距离；作用于牛腿梯形截面中心；

●         M4=F4 ∙e4 式中e4为吊车梁纵向至下柱截面中心线之间的距离；作用于吊车梁轨道中心；

●         M5=F5 ∙e5 式中 e5为连系梁中心线至柱中心线间的距离；作用于柱上牛腿连系梁截面中心。

图2.2-7 其它恒载内力计算简图

3.屋面活荷载Q1

包括屋面均布活荷载、雪荷载及积灰荷载，按屋面的水平投影面积计算。

（1）屋面均布活荷载：

●         一般不上人的钢筋混凝土屋面：0.5kN/m2

●         轻屋面、瓦材屋面：0.3kN/m2

（2） 积灰荷载：由GB50009-2001查得

（3）雪荷载：

●         屋面均布活荷载不与雪荷载同时组合，取大值参与组合。

●         作用位置及计算方法同屋盖恒载F1。

4.吊车荷载Dmax、Dmin和Tmax

图2.2-8 桥式吊车的受力状况 

图2.2-9 吊车荷载的分布

图2.2-10 吊车荷载作用方向和位置

（1）吊车竖向荷载Dmax、Dmin

吊车吊起额定起重量在运行过程中，对排架柱牛腿顶面产生的最大或最小的竖向压力。

◆       荷载传递路径

轮压作用于轨道→ 吊车梁 → 牛腿 → 柱。

◆     对四轮吊车，最小轮压标准值

◆     计算方法

一般利用简支梁支座反力影响线的原理求解吊车对柱产生的最大竖向荷载Dmax及另一侧相应的Dmin。

图2.2-11 吊车梁受力及支座反力影响线

吊车竖向荷载Dmax和Dmin 计算：

《规范》规定：

      在排架计算中，有多台吊车的竖向荷载时，对一层吊车的单跨厂房每个排架，不宜多于两台；

      对一层吊车的多跨厂房的每个排架，不宜多于四台。

      对于多台吊车，应考虑多台吊车荷载的折减系数ξ。

表2.2-1 多台吊车的荷载折减系数ξ

（2）吊车横向水平荷载Tmax

小车起吊重物在启动和制动时产生的横向水平力。

●     传递路径

即吊车横向水平荷载 → 通过小车振动轮于桥架的摩擦 → 传给桥架 → 通过大车车轮传给吊车梁 →  排架上柱 → 柱基

●     Tmax作用位置

图2.2-12 Tmax作用的位置

在吊车梁顶面标高处，方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向，与吊车类型、小车运行部分的质量、运行速度及制动时间等有关，其力分别由轨道上各车轮平均传至轨顶。

对于一般的四轮吊车运行时，每个车轮上的横向水平刹车力为（α为小车制动力系数）：

式中    Q —— 吊车的额定起重量；

        g—— 小车重量；

        a —— 横向水平荷载系数。

根据简支梁支座反力影响线的原理，作用于排架柱上的吊车横向水平荷载为：

图2.2-13 排架结构的横向水平荷载

《规范》规定：

      无论单跨或多跨厂房，计算Tmax时，最多考虑两台吊车，并考虑多台吊车时的荷载折减系数。

（3）吊车纵向水平荷载T0

当沿厂房纵向运行的桥架在启动或突然刹车时，吊车自重和吊物自重的惯性将产生吊车纵向制动力。

●     传递路径

吊车一侧的制动轮 →   轨道 →  吊车梁 →  柱列或柱间支撑。

●     计算方法

同竖向吊车荷载的计算。吊车纵向水平荷载标准值T0，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的10%采用，每台吊车纵向制动力T0为：

式中 m——起重量相同的吊车台数；

     n——吊车每侧的制动轮数。

图2.2-14 吊车纵向水平荷载

5.风荷载q1/q2/Fw

（1）风荷载标准值

式中w0——基本风压；

βz ——风振系数，对单层厂房取βz ＝1；

μz——风压高度变化系数，分A、B、C、D四类；

μs——风载体型系数。

图2.2-15 风荷载的标准值

（2）工程简化

●         柱顶以下的风载按均布考虑, μz按柱顶离地面的高度取值；

●         柱顶以上的风载以集中荷载形式作用于柱顶, μz按天窗檐口或厂房檐口离地面的高度取值；

●         q1/q2：作用于柱顶以下计算单元范围内墙面上的均布风荷载；

●         Fw：作用于柱顶以上的集中风荷载，包括屋面风荷载合力的水平分力及屋架端部高度范围内墙体迎风面和背风面风荷载的合力。