图3-4吊车梁计算简图(四轮)图不清晰
(a)弯矩;(b)剪力
最大弯矩点(C点)的位置为:
a4?最大弯矩为:
2a2?a3?a1
8cMmax?l?P?a???24???Pa
?1l2最大弯矩处的相应剪力为:
?l?P?a??4?2???P
Vc?l当a3?a1时,a4?a2 4a2代入。 4最大弯矩Mmax及相应的剪力Vc均与上述公式相同,但公式中的a4应用(4)六个轮子作用于梁上时(图3-5所示):
c
图3-5吊车梁计算简图(六轮)图不清晰
(a)弯矩;(b)剪力
最大弯矩点(C点)的位置为:
a6?最大弯矩为:
3a3?2a4?a5?a1?2a2
12cMmax?l?P?a6????2??P(a?2a)
?11l2最大弯矩处的相应剪力为:
?l?P?a??6?2???2P
Vc?l当a1?a3?a5及a4?a2时,最大弯矩点(C点)的位置为:a6?a1 4a1代入。 4最大弯矩Mmax及相应的剪力Vc均与上述公式相同,但公式中的a6应用
c(5)最大剪力应在梁端支座处。因此,吊车竖向荷载应尽可能靠近该支座布置(如图3-3b至图3-6b),并按下式计算支座最大剪力:
Vcmax??bii?1n?1P?P l式中 n——作用于梁上的吊车竖向荷载数。
2强度计算
吊车梁截面强度验算应对其中的正应力、剪应力、腹板局部压应力及折算应力等各项进行计算。其计算公式如表3-2所示。 表3-2
正应力 上翼缘 无制动结构: 下翼缘 剪应力? 腹板局部 压应力 折算应力?eq Mmax上WnxM?H?f Wny 平板式支座: 制动梁: Mmax上Wnx?MH?f Wny1’Mmax?f下Wnx VmaxS?fv Itw突缘支座: ???QPmaxtwlz ?2??c2???c?3?2??1f?f(?、?c、?均为梁上同一点在同一轮位下的应力) 制动桁架: MmaxW上nxMN?H?H?fWnyAn1.2Vmax?fv hwtw注:
Mmax——对x—x轴的最大弯矩;
Vmax——梁支座处最大剪力;
?Q——荷载分项系数;
?Pmax——截面上的最大轮压(考虑动力系数);
上下Wnx、Wnx——梁截面对x轴的上部和下部纤维的净截面抵抗矩;
Wny—一上翼缘截面对y轴的净截面抵抗矩;
NH——吊车梁上翼缘作为制动桁架的弦杆,在吊车水平荷载作用下所产生的内力; An——吊车梁上翼缘的净截面面积;
?1——系数,当?与?c异号时,取?1=1.2;当?与?c同号或?c=0时,取?1=1.1;
f—钢材的抗弯强度设计值;
fv——钢材的抗剪强度设计值。 3整体稳定计算
吊车梁的整体稳定性应按下式计算。
MyMx??f ?bWxWy式中: Mx、My——绕强轴和弱轴作用的最大弯矩;
Wx、Wy——按受压纤维确定的对强轴和对弱轴的毛截面抵抗矩;
?b——梁的整体稳定性系数。
对无制动结构的H型钢或工字形截面简支吊车梁,当受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过表3-3所规定的数值时:可不计算吊车梁的整体稳定性。
表3-3 H型钢或工字形截面简支吊车梁不需计算整体稳定性的最大l1b1值
钢号 Q235 Q345 Q390 Q420 跨中无侧向支承点的梁 荷载作用在上翼缘 13.0 10.5 10.0 9.5 荷载作用在下翼缘 20.0 16.5 15.5 15.0 跨中受压翼缘有侧向支承点的梁,不论荷载作用于何处 16.0 13.0 12.5 12.0 注:(1)l1指梁受压翼缘的自由长度:对跨中无侧向支承点的梁,l1为其跨度;对跨中有侧向支承点的梁,
l1为受压翼缘侧向支承点问的距离(梁的支座处视为有侧向支承)。
4刚度计算
验算吊车梁的竖向刚度w时,可近似按下列公式计算
⑴等截面简支梁:
Mklww??[] l10EIxl?3Ix?I’x?1???25Ix??w??[] ?l?Mklw?⑵翼缘截面变化的简支梁:
l10EIx⑶等截面连续梁:
w?MkM1?M2?lw????[] ?l?1016l?EIx式中 [
w]——容许相对挠度; lMk——由全部竖向荷载(标准值,不考虑动力系数)产生的最大弯矩;
; M1、M2——与Mk同时产生的两端支座负弯矩(代入公式时取绝对值) Ix、I’x——跨中、支座处毛截面惯性矩;
5局部稳定计算
为保证焊接工字形吊车梁腹板的局部稳定性,应按《钢结构设计规范》GB50017-2003规定在腹板上配置加劲肋;
§3.7檩条的构造与计算
一、檩条的形式、特点及适用范围
檩条一般用于轻型屋面,檩条的用钢量在房屋结构中所占的比重较大,因此减少檩条的用钢量是节约钢材的主要途径之一。根据经验,节约檩条用钢量的有效措施是增大檩条间距、选用合适的檩条形式及减小屋面材料的重量等。实腹式冷弯薄壁型钢檩条的使用比较普遍,可选用现成的冷弯薄壁Z形型钢或C形槽钢制成,这种檩条主要用于跨度不大、屋面荷载较轻的情况。它构造简单,制作、安装方便,耗钢量较格构式檩条大,但比普通热轧型钢檩条小。卷边Z型钢檩条适用于屋面坡度i?1/3的情况,这时屋面荷载作用线接近于其截面的弯心(扭心),并可通过叠合形成连续构件。它的主平面x轴的刚度大,挠度小,用钢量省,制造和安装方便,在现场可叠层堆放,占地少,是目前较合理和普遍采用的一种檩条形式。卷边C形槽钢檩条适用于屋面坡度i?1/3的情况,其截面在使用中互换性大,用钢量省。
二、檩条设计计算 1.檩条荷载
(1)永久荷载(恒荷载):作用在檩条上的永久荷载,主要包括屋面承重构件(如压型钢板、石棉瓦、预应力单槽瓦等),以及防水层、保温、隔热材料等的重量和檩条自重、拉条和撑杆的重量等一些长期作用在檩条上的荷载。根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)给出的常用材料和构件的自重,屋面构造一旦确定,即可根据选定的材料和构件确定作用于檩条的永久荷载的标准值。永久荷载的荷载分项系数为1.2,但当永久荷载效应对檩条有利时,分项系数取1.0。
(2)可变荷载(活荷载):作用在檩条上的可变荷载包括:屋面均布活荷载、施工荷载、雪荷载、积灰荷载,对某些轻型屋面尚需考虑风荷载的影响。
屋面均布活荷载标准值(按投影面积计算)取0.5KN/m2,对于檩距小于1m的檩条,尚应验算1.0KN(标准值)施工或检修集中荷载作用于跨中时构件的强度。对于实腹式檩条,可将检修集中荷载按
2?1.0al(KNm2)换算为等效均布荷载,a为檩条水平投影间距(m),l为檩条跨度(m)。其它可变荷
载均可按《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)查得,可变荷载的荷载分项系数为1.4。
(3)荷载折算:上述荷载除施工集中荷载外,均以单位面荷载的形式给出,计算檩条荷载时须将其折算为单位长度的线荷载,檩条所受线荷载等于均布面荷载乘以檩距。
(4)荷载组合:根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)的规定,冷弯薄壁型钢檩条须考虑下列荷载组合:
①永久荷载+(屋面均布荷载或雪荷载中的较大值)+积灰荷载; ②当屋面均布活荷载或雪荷载中的较大值小于0.5 KN/m2时,尚需考虑永久荷载+施工检修集中荷载换算值;
③永久荷载+风吸力荷载(当需考虑风吸力对轻型屋面的影响时)。 2.内力分析
在屋面荷载作用下,檩条产生双向弯曲,将均布荷载g分解为两个荷载分量qx和qy分别计算。 (1)沿主轴x和y的分荷载(见图3-6)按下列公式计算:
qx?qsin?0 qy?qcos?0 式中,q—檩条竖向荷载的设计值;
?0—q与主轴y的夹角;对槽形和工字形截面?0??,?为屋面坡角;对Z形截面?0????,
?为主轴x与平行于屋面轴x1的夹角。
图3-6 实腹式檩条截面主轴和荷载
(2)檩条的弯矩:
①在刚度最大主平面(对X轴)由qy引起的弯矩。 一般按单跨简支梁计算:跨中最大弯矩:Mx?qyl/8
按多跨连续梁计算时:不考虑活荷载的不利组合,跨中和支座弯矩均近似取Mx?qyl/10。 式中l为檩条的跨度。
②在刚度最小主平面(对y轴)由qx引起的弯矩考虑拉条作为侧向支撑点按简支梁或多跨连续梁计算。 檩间无拉条时,跨中弯矩:My?qxl/8
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