塑性力学对钢吊车梁中的设计及影响
一、概述
近年来，钢结构吊车在重型厂房中的应用越来越广泛。钢结构吊车的设计安全与工作安全直接影响着重型厂房的生产能否顺利进行。为安全起见，对动力荷载的钢结构吊车梁，一般是不采用塑性设计的，这主要是因为担心采用塑性设计后，对这类结构的疲劳寿命会产生下利影响。然而，实际工程中，结构承受静力或动力荷载时， 是不可能在任何时候，内应力都只限制在弹性范围内，它不可避免地会产生塑性变形，因而，如果能明智地在设计中运用结构的塑性性能进行塑性设计，是有利于节省材料和方便计算的。现在，在结构疲劳方面，人们已能较精确地估算结构的疲劳寿命。因而，当采用两个独立的设计准则—极限强度设计准则和疲劳设计准则中的前项设计准则控制设计时，考虑结构塑性进行设计就很值得重视。
二、吊车梁系统
2.1 吊车梁系统组成
吊车梁系统一般由吊车梁、制动结构、辅助桁架、水平支撑和垂直支撑等构件组成。吊车梁系统的结构形式随着荷载、跨度、造价和工程特点等因素变化多端。一般分为三种：（a）、吊车梁跨度小，重量小，采用三块板焊接而成工字型截面；（b）、吊车梁位于边列柱，且起重量较大，采用辅助制动结构；（c）、吊车梁跨度大，采取使用槽钢作为制动结构。
2.2 吊车梁主要类型及分类
吊车梁通常分为实腹式和空腹式两种类型，实腹式的为吊车梁，空腹式的为吊车桁架。按构造连接，一般将吊车梁分为焊接梁、栓焊梁和铆接梁。焊接梁制作简单，在工程上得到了广泛的应用；栓焊梁的可靠度高，抗疲劳性好；铆接梁因用钢量大，制作复杂，现在已经很少使用。
钢结构吊车梁主要有以下几种结构类型:
1) 焊接工字型钢吊车梁:是目前焊接钢结构吊车梁中应用最为广泛的一种
结构形式。其主体由三块钢板焊接而成，与普通的工字钢的结构形式相近。其优点是构造简单，施工方便。
2) 悬挂式吊车梁:一般也是采用工字型钢制作而成。主要应用在无桥式吊
车的工业厂房。
3) 型钢吊车梁:主要由型钢制作而成。其优点是制作简单，运输安装方便。 4) 壁行吊车梁:由上梁和下梁组成的分离结构而构成的吊车梁。这种吊车
梁较为经济，但控制变形上要求更高，特别是上梁和下梁的相对变形。 5) 吊车桁架:缺点是制作复杂，其节点控制较为困难，而且在桁架端部斜
杆及节点连接部位较为容易发生疲劳破坏，优点就是更为节省钢材。 6) 箱型吊车梁:由双腹板和上下翼缘组成的封闭式截面的吊车梁。优点是
抗扭能力强，刚度大，适用于大吨位、大跨度的软钢吊车梁或特重级硬钩吊车所在的厂房。
2.3 吊车竖向载荷
对于吊车的竖向荷载标准值，应采用吊车的最大轮压或最小轮压，而其竖向最大轮压由设备提供。根据工艺条件，考虑不同工况，取最不利工况下的吊车轮压为吊车竖向荷载的标准值，进行厂房结构和钢吊车梁体系及其连接的设计。
三、极限强度设计
3.1 极限强度设计规范
根据钢结构设计规范（GB50017-2003）：结构的极限状态系指结构或构件能满足设计规定的某一功能要求的临界状态，超过这-状态结构或构件便不再能满足设计要求。承重结构应按下列承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计:一、承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态;二、正常使用极限状态为结构或构件达到正常使用的某项规定限值时的极限状态。 3.2 强度验算公式
吊车梁强度验算应按下列规定计算最大弯矩处或变截面处截面的正应力。 a) 上翼缘的正应力计算: 当无制动结构时：σ=
MmaxWnx
上
+WH≤f
ny
M
当制动结构为制动梁时：σ=
MmaxWnx
上
+WH≤f
nf1
M
b) 下翼缘的正应力计算： σ=
上
下
Mmax
下
Wnx
≤f
Wnx、Wnx ---- 梁截面对x轴的上部和下部纤维的净截面模量； Wny ---- 上翼缘截面对y轴的净截面模量；
Wny1 --- 制动梁截面 (包括吊车梁上翼缘截面)对y，轴的净截面模量； f --- 钢材的抗压强度设计值。
c) 同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应
塑性力学对钢吊车梁中的设计及影响
