吊车荷载组合值、频遇值与准永久值的计算

2023-08-28 理论教育版权反馈

【摘要】：但在吊车梁按正常使用极限状态设计时，可采用吊车荷载的准永久值。排架柱A在支承吊车梁的牛腿部位由两台吊车运行至相近位置时，则可算得牛腿面上由吊车最大轮压产生的最大竖向反力标准值Rmax=____kN。计算时考虑两台吊车且每一车轮上均作用横向水平荷载h，相应地按1.3.2节的规定，取用多台（两台）吊车的水平荷载标准值折减系数0.9。

1.吊车荷载的组合值、频遇值及准永久值系数可按表1.3-2（荷载规范表6.4.1）中的规定采用。

表1.3-2 吊车荷载的组合值、频遇值及准永久值系数

2.厂房排架设计时，在荷载准永久组合中可不考虑吊车荷载。但在吊车梁按正常使用极限状态设计时，可采用吊车荷载的准永久值。

【例1.3-1】一计算跨度l₀=5.8m（柱距为6m）的简支钢筋混凝土吊车梁，该梁上运行一台吊车额定起重量Q=10t及工作级别为A5的软钩桥式吊车，其最大轮压P_max=127.4kN（图1.3-1），吊车最大宽度B=5.922m，大车最大轮距w=4.1m。吊车梁自重及轨道重量之和为g=5.8kN/m，设计使用年限的调整系数γ_L=1。由此可算得P_max作用在梁跨中时梁的最大弯矩设计值M_c，max=____kN·m。（按可变荷载效应控制组合）

（A）280 （B）300.82 （C）260 （D）270

答案：（B）

图1.3-1 吊车梁中最大弯矩及支座处最大剪力的计算简图

解答：因该吊车为软钩吊车及工作级别为A5，则相应的动力系数为1.05，由图1.3-1a可得跨中最大弯矩设计值为

【例1.3-2】计算条件均同【例1.3-1】，但需按图1.3-1b所示的不利条件计算吊车梁在靠近支座边A处的剪力设计值，由此可算得该梁的最大剪力设计值V_A，max=____kN。

（A）270.25 （B）262.35 （C）250 （D）280.5

答案：（B）

解答：计算吊车梁的剪力设计值时，仍需考虑动力系数1.05，由图1.3-1b可得靠近支座A处的剪力设计值为

【例1.3-3】一机械加工车间采用钢筋混凝土排架结构，车间跨度为18m，柱距为6m（图1.3-2），吊车梁为预制钢筋混凝土梁。车间内设置2台起重量为5t、工作级别为A5级的软钩桥式吊车，吊车跨度l_c=16.5m，吊车最大宽度B=5.77m，吊车轮距w=4m，最大轮压P_max=65kN，最小轮压P_min=27kN。排架柱A在支承吊车梁的牛腿部位由两台吊车运行至相近位置时，则可算得牛腿面上由吊车最大轮压产生的最大竖向反力标准值R_max=____kN。

（A）121.5 （B）105 （C）135（ D）150

答案：（A）

解答：计算排架柱A牛腿面上由吊车荷载产生的最大轮压的最大竖向反力R_max时，按1.3.3节（《荷载规范》6.3条）的规定可不考虑吊车竖向荷载的动力系数（因当计算吊车梁及其连接的强度时，吊车竖向荷载才应乘以动力系数），但由1.3.2-2节（《荷载规范》6.2.2条）对排架柱在考虑多台吊车的竖向荷载时应考虑荷载折减系数，该系数可按表1.3-1（《荷载规范》表6.2.2）取用0.9，因此最大反力标准值R_max可由下式算得：

【例1.3-4】计算条件同【例1.3-3】，但需计算柱B牛腿面上由吊车荷载产生的最小轮压的竖向反力R_min=____kN。

（A）50.5 （B）56.1 （C）65 （D）70

答案：（A）

解答：对应【例1.3-3】，考虑多台吊车的竖向荷载折减系数0.9，则竖向反力标准值R_min可按下式算得：

图1.3-2 加工车间的平剖面图及吊车梁上的最大轮压P_max分布图

【例1.3-5】计算条件同【例1.3-3】，但吊车横向运行的小车重量G=1.7t，现需计算作用在排架柱A及B上由吊车横向水平荷载产生的最大水平力标准值H_y=____kN。该水平力的作用位置位于吊车轨道的顶面，且垂直于吊车轨道（图1.3-3）。

（A）3.7 （B）4.1 （C）3.2 （D）4.8

答案：（A）

解答：1.根据1.3.1节2（2）（《荷载规范》6.1.2条）规定一台吊车的横向水平荷载标准值H₁，当为软钩吊车及起重量Q≤10t时，则应取横行小车重量G和额定起重量Q之和的12%，并应乘以重力加速度，即

H₁=0.12（Q+G）g

=0.12×（5+1.7）×9.81kN

=7.9kN

2.一台吊车总的横向水平荷载，可对吊车的4个车轮平均分配，则每个车轮上的横向水平荷载标准值h可按下式计算

图1.3-3 作用于排架柱上的最大水平力标准值H_y

3.现计算作用于排架柱A及B上由吊车横向水平荷载产生的最大水平力标准值H_y。计算时考虑两台吊车且每一车轮上均作用横向水平荷载h，相应地按1.3.2节（《荷载规范》6.2条）的规定，取用多台（两台）吊车的水平荷载标准值折减系数0.9。产生横向水平荷载h的车轮位置同竖向荷载作用在吊车梁上的位置（图1.3-2c），则作用于排架柱上的最大水平力标准值H_y，可类似计算排架柱牛腿上的最大竖向反力R_max，即

在计算排架柱的内力时，上式中的水平力H_y应按正反方向与其他荷载工况进行不利组合。

【例1.3-6】计算条件同【例1.3-3】，现需为计算纵向排架柱的柱间支撑内力时，确定沿纵向排架柱x方向产生的吊车最大纵向水平荷载标准值H_x=____kN（图1.3-4）。

（A）23.4 （B）25.8 （C）28 （D）32

答案：（A）

解答：根据1.3.1节2（1）（《荷载规范》6.1条）的规定，吊车纵向水平荷载标准值H_x应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，该项荷载作用点位于刹车轮与轨道的接触点，其方向同轨道方向（x向）。此外，由于是考虑两台吊车，根据1.3.2节2（《荷载规范》6.2条）和表1.3-1（《荷载规范》表6.2.2），故可对纵向水平荷载标准值乘折减系数0.9，则

H_x=0.9×0.1×ΣP_max=0.9×0.1×4×65kN=23.4kN

【例1.3-7】计算条件同【例1.3-3】，现需计算该车间内跨度为6m的吊车梁，其计算跨度l₀=5.8m（图1.3-5），它承受两台起重量均为5t的A5级软钩吊车，吊车最大宽度B=5.77m，吊车轮距w=4.0m，吊车最大轮压P_max=65kN。现需计算两台吊车的最大轮压作用下吊车梁产生的最大弯矩标准值M_max=____kN·m，计算该值时应计及动力系数。

（A）98.96 （B）137.5 （C）150.8 （D）120.5

图1.3-4 作用于纵向排架柱上的吊车最大纵向水平荷载标准值

答案：（B）

解答：计算两台吊车最大轮压作用下吊车梁最大弯矩标准值时，应先确定两台吊车最大轮压的作用位置，一般可用影响线法确定。由于本题中吊车最大宽度B=5.77m，而吊车梁的计算跨度l₀=5.8m，因此，两台吊车最不利运行位置，可按图1.3-5a及图1.3-5b两种吊车运行位置作计算比较，以确定吊车梁的最大弯矩标准值M_max。

按1.3.3节（《荷载规范》6.3条）的规定，对A5级软钩吊车应取用动力系数1.05。

1.两台吊车中仅一台吊车的一个最大轮压作用于跨中时（图1.3-5a）

2.两台吊车紧贴运行，致使轮间距为1.77m的两个最大轮压作用在跨中时（图1.3-5b）

M_max=1.05P_max×2.015kN·m=137.5kN·m＞98.96kN·m

因此，图1.3-5b为两台吊车的最不利运行位置，相应地产生最大跨中弯矩标准值。

图1.3-5 跨中弯矩为最大值时两台吊车最大轮压的作用位置比较图

【例1.3-8】计算条件同【例1.3-3】，但需计算在两台5t的A5级软钩吊车最大轮压作用下吊车梁的最大剪力设计值V_max，以此可验算吊车梁的受剪承载力设计值。该吊车梁上除需考虑两台吊车外，尚应计及吊车梁自重和轨道设施等永久荷载标准值g_k=6.0kN/m。根据上述荷载情况，可算得吊车梁的最大剪力设计值V_c，max=____kN。

（A）145.67 （B）150.8 （C）182.74 （D）200.9

答案：（C）

解答：计算两台吊车最大轮压作用下吊车梁最大剪力设计值时，也应先确定两台吊车最大轮压的作用位置，一般也可用影响线法确定。由于本题中两台吊车的最大宽度均为B=5.77m，吊车轮距w=4.0m，而吊车梁的计算跨度l₀=5.8m，因此，两台吊车最不利运行位置，可按图1.3-6a及图1.3-6b的两种吊车运行位置作计算比较，以确定吊车梁的最大剪力设计值V_c，max。另外因永久荷载标准值仅6.0kN/m，而吊车最大轮压为65kN，所以按由可变荷载控制的效应设计计算。

按1.3.3节（《荷载规范》6.3条）的规定，对A5级软钩吊车应取用动力系数1.05，对永久荷载的分项系数取用1.2，对可变荷载（吊车荷载）的分项系数取用1.4。现按图1.3-6a及图1.3-6b作（假定C点距A点0.01m）最大剪力设计值的计算比较。

图1.3-6 C点剪力最大值时两台吊车最大轮压的作用位置比较图

1.两台吊车仅一台吊车的两个最大轮压作用在梁上时（图1.3-6a）

2.两台吊车有3个最大轮压作用在梁上时（图1.3-6b）

因此，图1.3-6b为两台吊车的最不利运行位置，相应地产生最大剪力设计值。

【例1.3-9】某单层双跨等高钢筋混凝土柱厂房，其平面布置图、排架简图及边柱尺寸如图1.3-7所示。该厂房每跨各设有20t/5t桥式软钩吊车两台，吊车工作级别为A5级，吊车参数见表1.3-3。

提示：1t=10kN

图1.3-7 某单层双跨等高钢筋混凝土柱厂房

a）平面布置图 b）边柱尺寸图 c）排架简图

表1.3-3 吊车参数

（A）16 （B）32 （C）48 （D）64

答案：（B）

解答：根据1.3.1节2和1.3.2节1、2（《荷载规范》第6.1.2条、6.2.1条及6.2.2条），作用在Ⓐ轴、Ⓒ轴轨道上的吊车轮各有四个；一台四轮桥式吊车每侧的刹车轮数为1，在计算纵向水平荷载时，无论单跨或多跨厂房，一侧的整个纵向排架上最多只能考虑两台吊车。由于吊车工作级别为A5，因此吊车的纵向水平荷载标准值应乘以折减系数0.9。

F=0.9×0.1×2×178kN=32.04kN

2.试问，当进行仅有的两台吊车参与组合的横向排架计算时，作用在边跨柱牛腿顶面的最大吊车竖向荷载（标准值）D_max（kN）、最小吊车竖向荷载（标准值）D_min（kN），分别与（）项数值最为接近。

（A）178，43.7 （B）201.5，50.5 （C）324，80 （D）360，88.3

答案：（C）

解答：根据1.3.2节1（《荷载规范》第6.2.1条），本题计算吊车荷载时，对于边柱应考虑两台吊车，吊车支座反力影响线如图1.3-8所示。