起重机抗震设计指南

起重机杭震设计指 南 ③长航红光港机厂 谢正华 一 、 总则 设计指南的性质 本设计指南可作为起重机在地震情况下 强 度计算参考 , 但有特殊规定 的起重机除 夕卜。 依照本指南进行起重机的抗震设计时 , 不考虑垂直地震力的影响 。 适用范围 本指南适应于室 内用普通桥式起重机 不 包括铸造起重机 、 钢锭起重机 、 往复滑动 梁桥式起重机 、堆嵘用起重机 和集装箱起重 机 , 以 及散货 、 件货装卸桥等桥架类型起重 机 。 二 、设计方法 地震载荷的计算 在设计起重机时需要计算出地震载荷 , 应在了解起重机的结构特征 、安装地区 、地基 条件后按照修正震度法来确定地震载荷 。 对 于满足规定的设置条件的起重机也可按震度 法计算地震载荷 。 震度法的水平震度 设计水平震度可根据下式求出 二 · 日 一 日 · 日 日 。 ②修正震度法的水平震度 在判 明起重机的固有周期 、安装地区及 基础构造情况后 , 可按下式求得设计水平震 度 。 凡 二 。 · · 吕 一 日 日 ‘ 日 式中 , —设计水平震度 一基本水平震度已 —地区类别修正系数日 —地基类别修正系数日 —支承构造修正系数日 —滑动修正系数 形形拜拜拜拜拜拜 且且且且且且且且且且且且且且且且且且且 洲洲 之刁刁 下夕厂厂厂 几玄玄玄 ⋯ ⋯⋯⋯ ⋯⋯, 从川川从从从从入 川川川川川川 川川川川川川川川 闷闷闷牙 一 , 贬贬夕 勺勺阵 ‘ ⋯ , 。剖 ⋯⋯ 以以 尸 洲月 盼尸八 犷 以才才才 舀舀曰‘百一月月肆曰育育压压压压压压 人轴 、输出轴采用间隙配合 , 其衬套结构如图 所示 。 三 、 结束语 图 村套 技术要求 变速器通过更换轴承和密封环 , 将输人 轴输出轴端盖镶嵌衬套 , 经实践证明是可靠 的 。 这种修复 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 既简单易行 , 又节约 了成 本 , 产生了 良好的经济效益 。 材料 港 口 机 械 日 。 —加速度感应倍率设计水平震度的最小值取为 。 ③地震载荷 地震载荷可按下式求得 起重机 自重 注 抗震设计方法一般有震度法 、修正 震度法和动态解析法等 。 对于起重机设计来 说 , 一般应先大致上确定起重机的结构形式 , 并考虑对其它建筑造成损害的影响程度 。 本 指南以震度法和 以前大量的地震波资料所得 到的平均感应频谱为基础的修正震度法为主 体 。 考虑到实用上的需要 , 这里把没有考虑 起重机的基础结构振动特性的 、能较简单地 计算地震载荷的震度法也一并列入本指南 。 动态解析法一般是将结构作为多质点系 来处理 , 根据 已有的地震记录或人工地震波 求得的感应特性 , 再考虑结构的振动特性使 之与预想的未来地震的地震波相适应 。 如果 能满足这个条件 , 也可用动态感应解析进行 检验 。 必地震载荷可用起重机 自重乘以设计水 平震度求得 。 设计水平震度可视为在起重机 各部分均匀分布 , 不需要作局部修正 。 对于 特殊的 、 认为有必要修正的部分可 以加 以局 部修正 。 在起重机的抗震设计中 , 不考虑垂直 地震力的影响 。 地震力一般是三维作用力 。 根据以往所 观测到的地震波形来看 , 地震力的三 个方向 的大小 比率在每一次地震记录中有所不同 , 但大致上在两个水平方 向上几乎相 同 , 而铅 垂方向的大小多为水平方向的 左 右 。 通常 , 起重机的结构在垂直方 向的强度 比水平方 向的强 度要大 , 而应 力的影 响较 小 。 所 以本指南不考虑铅垂地震力的影响 。 考虑到起重机的重要程度 , 可将按本 指南求得的设计震度乘上一个重要度修正系 数 。 区分结构重要度的因素有 ①结构物的 破坏对周 围市 民的生活所造成的影响 ②结 构物的损坏造成的功能丧失对城市灾后恢复 所造成的影响 ③修复结构物所需要 的经费 和时间 。 对于本指南所限定的起重机类型难以划 分重要度等级 , 修正系数一律考虑为 。 对于 有特殊要求的起重机的重要度修正系数可在 规格 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 等技术文件中给定 。 对设计水平震度 取小数点以后 位 或 位 , 余下四舍五人 。 载荷组合 计算钢结构件在地震发生时的受 力情况 时 , 可作如下载荷组合 垂直动载荷十垂直静载荷 地震载荷 组合时 假定载荷的大小和方向都处 在使构件最不利的位置 。 不考虑钢丝绳起吊货物所产生的水平 载荷 。 起重机不工作时 , 垂直载荷项可不考 虑起吊货物的载荷 。 注 载荷组合通常是按起重机结构规 范第 条第 项第 号 以及 起重 机钢结构部分计算 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 第 节进行载荷组 合 , 相 当于 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的负荷状态 。 不论是在作业状态或非作业状态 , 地 震都有可能发生 。 因此要在最不利的条件下 确认设计的安全性 。 在起重机不工作时的垂 直载荷中可不计起升载荷 。 ③地震载荷的方向应取最不利的方向 。 一般情况下 , 起 吊货物的钢丝绳 的振 摆周期和起重机结构的固有周期相差较大 , 所 以可不考虑货物所引起的水平载荷 。 港 口 机 械 — 许用应力 地震时对起重机的影响怎样 , 要根据震 度法或修正震度法计算地震载荷 , 再根据地 震载荷计算抗震的重要结构件所产生 的应 力 , 根据应 力情况作出评价 。 构件上的应力 不应超过材料所规定的许用应 力 。 基本许用应 力 对于载荷组合 , 基本许用应用 。应取下 面两项 中较小的值 。 —材料的屈眼极限 。 —材料的拉伸强度除以 的安全系数 。 结构件及其焊接部分的许用应 力 按沮 起重机钢结构计算标准 第 条的规定 。 注 港 口 装卸机械协会对现有的集装 箱起重机进行了振动测定 、 标准模型振动解 析 , 对码 头实用情况 及标准模型也进行了分 析 ,《港 口 用起重机抗震设计指南 》中对诸系 数 作了明确 的规定 , 还 以此规定 了地震载 荷 。 本指南认为这些规定是恰当的 。 地震载荷是短时载荷 , 所 以 允许局部地 超过屈 眼限 。 这样 , 结构可能产生局部塑性 变形 。 结构是 只产生局部的塑性变性 , 还是 到了整机损坏的程度 , 这就需要进行验算 。 本指南的 目的之一是既要使起重机设计 合理 , 又要避开烦繁的验算 。 考虑到其它标 准的有关规定 , 所以取材料的屈眼 比高的高 强 度钢的使用 如 , 为了使它们与 一 级的材料具有相同的安全率 , 所以 作出了将拉伸强度除以 的安全系数的规 定 。 其代表性材料的许用应力列于表 。 关于结构件及焊接部分的许用应力和 铆钉 、 螺栓 、 柱销 的许用应 力应分别按照 吧刀 一 起重机钢结构计算标准的规 定执行 , 该标准的表 的 。 值适 用于本指 或或或 屈屈眼极限 , 卫卫 抗抗拉强度。 丫 ““ 、 扩扩 基基本许用应力、 。 ,, 南基本许用应力 。 。 至于对板的局部压弯曲 , 由于有 内应 力 、 弯曲变形和工艺方面的原因 , 所 以直接采用 了沮 的规定值 。 起重机对基础的载荷 地震时起重机对基础的垂直载荷应按作 业时最不利的条件计算 。 地震载荷取最不利 方向 , 水平载荷作用点取在起重机的重心位 置 。 但由起重钢丝绳吊重所产生的水平载荷 可不考虑在内 。 三 、震度法的设计水平震度 震度法的设计水平震度可根据下列各系 数求得 。 注 本指南 以修正震度法为主体 。 然而 , 由于震度法和修正震度法采用的系数基本相 同 , 所 以 , 为了检验根据修正震度法计算出的 地震载荷 , 震度 法 是 个不 可缺少 的计 算过 程 。 基本水平震度 基本水平震度 。 注 设计时所选用的震度 , 必须根据设施 的重要程度规定在不超过设施所允许的损害 程度 内 。 但是要准确地规定却十分困难 , 这 有待于设计和损害方 面的数据积累以及地震 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学的发展 。 而在当前 , 只能选用被认为 是最恰当的设计震度 。 按通常所发生的最大 地震级考虑 , 将基本水平震度值取为 。 港 口 机 械 地区修正系数 日本将 地 区 分 为 类 。 类 区 的日 , 二 , 类区 的日 , 类 区 的日 这 类地区是根据以往的地震记载 、 地基基础 状况和有关观测资料 , 综合考虑了地震发生 的频 度 、 大 小 以 及造成损害的程度来划 分 的 。 地基修正系数 地基修正系数按表 选取 。 起重机动特性的多样性所考虑的裕度 。 起重机设置在地基或码头上时 臼 份 起重机设置在室内结构上时 一日 表 地地基的种类类 仔 第第一种种 以 基岩 、 硬质砂石层等为主的在第 纪纪 以以以前构成的 值在 以上的地基基基 第第二种种 第一种和第三种以外的中等地基 , 中等等 程程程度的砂石 层 , 淤泥 层粘土质地基 , 值值值约在 一 范围者者者 第第三种种 填土 、砂层和 冲积层深度约 米以上而而 压压压实度较高 , 值在 以 的地基基基 注 地基修正系数根据表层地基的种类 而定 。 它反映了地震动能从震源的基岩传递 到表层地基并到达地面过程中的放大程度的 差别 。 地基的种类可根据地质钻探和地震观测 或经常持续的微动观测来进行判定 。 后者需 要根据地震工程学专家的判断为依据 。 表 可 以作为划分地基的平均周期和高频周期的 估计 。 式中 , 为室内高度 , 为起重机设置 面的高度 , 为取决于 的定数 。 对于钢 结构 , 时 。 二 , 时取 一 一 、 、 , , 二 一 三益竺 。 对于钢筋混凝土结构 , 时 。 , 夕 时取 一直一 。 注 支承建筑修正系数是根据支承建筑 物和起重机动特性的多样性所考虑的裕度 。 ①项的起重机设置在地基或码头上的修 正系数 , 由于码头和地基的振动特性有区 别 , 且振动特性 又与起重机的重量有关 , 取值也 不相同 , 但是水平方 一 向的感应倍率基本上在 以下 , 所以取包络值 , 一律取为 。 项的起重机设置在室 内结构时的修正 系数是参考 日本建筑中心编写 的《建筑设计 · 抗震设计 · 施工指南 》 年版 所给 出 的简易公式 , 该式考虑了起重机在室 内结构 上的装设高度 。 滑动修正系数 滑动修正系数日 ‘按表 选定 。 表 表 区区 分分 平均周期期 高频周期期 秒 以下下 秒以 一 「「 一 秒秒 秒左右右 秒以上上 秒秒 支承构造修正系数 支承构造修正系数是根据支承建筑物和 类类别别 载荷方向向 约束情况况 日 与轨道垂直直 受车轮凸缘或侧辊辊 约约约约束时时时 与轨道平行行 受夹轨器等约束时时 与轨道平行行 无约束时时 制动轮数数二二立二二二二 总总总总总轮数数 但但但但但日 小于 时时时时时 , 取为 港 口 机 械 注 这里给出的起重机被基础约束时的 取值 。 但是起重机和基础只靠摩擦接触时 , 车轮和导轨的接触点将 在地震力作用下 产 生滑动 , 减少加速度的传递 , 所 以对第 类情 况采用了【 , , 一 」的计算式 。 通常 , 移动式起重机的横向约束是依靠 车轮凸缘和道轨的约束 , 而停止时是依靠固 定器来约束 。 因此起重机在行走方向的强度 应根据工作状态或非工作状态 , 取其最不利 的条件来进行设计 。 图 加速度感应倍率日 。 四 、修正震度法的设计水平震度 修正震度法的设计水平震度可用第 条 所求得的日 一日 ‘的值以及日 。求得 。 加速度感应倍率 起重机直接设置在地基上时 , 可根据起 重机的固有周期 以及地基种类 , 先按图 求出 衰减定数为 的相当加速度感应倍率日 。 , 然后求出与衰减定数相应的修正系 数 , 将二者相乘即可求得日 。 日 。 二 。 · · · · · · · · · · · · · · · ⋯⋯ 值可从表 查得 。 表 衰衰减定数数 修修正系数数 刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀 注 图 的加速度感应倍率 , 在昭和 年通产省告示第 巧号《高压气体设备等抗震 设计标准 》中已经作过规定 。 在标准制定过 程中 , 建设省建筑研究所就已经实施 , 并利用 波和 自然地震记录波对各种地基的感应 计算值作过统计处理 , 进行包络 , 作成平滑的 线图 。 修正系数月 是根据简单的单质点系的最 大感应值的衰减定数计算得到的衰减效果而 绘制成曲线 , 然后规定出不同衰减定数时的 值的 。 表 以外的值 , 如 、 等可采用 内插法求得月 值 。 各种起重机在 自由振动实验中测得的 衰减定数的范围为 。 起重机的结 构 、 地基 、 振动频率 、 振幅都对衰减定数有影 响 , 特别是地震振动强烈时部分构件处于塑 性变形 , 也对衰减定数影响较大 。 本指南参考了其它结构抗震设计标准 , 决定以 为基准 。 根据规格书或实测采 用与 不 同的衰减定数时也可采用 内插 法进行修正 。 起重机固有周期的计算 桥式起重机或集装箱起重机等桥架类型 起重机可按下式求得固有周期 桥式起重机 行走方向的固有周期 戮 九 一 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ⋯⋯ 桥架类型起重机 横行方向固有周期 溉 , 。 氏 , 。 、 一 乙 —⋯ ’ ” ⋯ ’ ⋯⋯” ⋯气 少 — 港 口 机 械 行走方向固有周期 卫 兀 — ⋯⋯ 以上三式中 桥式起重机大梁的重量 , 或者桥架类 型起重机除去支腿部分以外的总重量 。 重力加速度 际宪 , 。 桥式起重机行走方 向大梁的水平挠 度系数 。 横行方 向 个框架的水平挠度 系数 。 昭 码头前沿框架在水平方 向的挠度系 数 。 码头后方框架在行走方 向的挠度系 数 廿 。 及 、 分别表示单位水平力 佳 时该点的水平位移 , 见图 、 图 图 横行方向 重机结构按立体构架或平面构架来处理 , 求 出与节点 自由度对应的刚度矩阵 , 同时求出 与节点 自由度对应的质量矩阵 , 然后再进行 固有值解析 , 得到固有频率 。 这种方法在 自 由度较大时计算 比较复杂 , 但随着计算机技 术的发展 , 这种方法将可能利用计算机来进 行处理 。 本指南只举出了用手算法来确定固有 周期的简略式 。 用手算求固有周期的方法 , 有著 名的 一 忱法和可 以简单地求出 低次固有周期 , 但要反复计算外力分布和变 形而使其相互收敛的 忱刁 法 。 本指南所列出的对集装箱起重机等桥架 类型起重机和普通桥式起重机的计算式是更 简化的计算式 。 桥式起重机的固有周期可根据 式简 单地计算 。 该式 以起重小车的质量与大梁质 量之和所组成的有效质量和大梁的弯 曲刚度 计算固有周期的方法 , 将 比旧的计算方法使 用得更加广泛 。 本文 式和 式提出了桥架类型起重机在 行走方 向和横行方向固有周期的计算方法 。 这两式中的 和 可从以下式中求得 横行方向的水平挠度系数 见图 人 贪牙翁卜生州 图 图 行走方向 注 对于起重机固有周期的计算 , 可通 过测定同类型起重机动态求得 , 也有金属结 构固有值解析法 。 前者方法虽较理想 , 但实 际应用也有一定困难 。 后一种方法 , 是将起 、一韶斗‘ 丸 瓦 凡 十二万二一 了尹、 , 、 , , , 气下下 “ 气 月一 人 式中 港 口 机 械 丁等生丁叫上图县 弹性模量 濡畏 民 人 , 工。 下部柱的横截面积和惯性矩 戊 , ‘ 上部柱的横截面积和惯性矩 支撑杆的截面惯性矩 行走方向的水平挠度系数 见图 式中 甲 , 一 几 石不一一丁一 艺十 下又一一一万乙二 七 【 , 。 民 · 、 寸一 , 万 石石 下 万 乙 州卜兀于一尸一石一 少 乙 改 八七 耘 一 于牙 一卜下于一寸 一石厂一‘ 崎 八七 八七 一 —一 , 丫一一一不甲 —个一兀子一入 一 坟 一冬 、 。 二 。 , 二 、 , 万一 曰卜 万一 州卜万牙一 “ 州一 乙 一 万牙 八 耳万一十下厂一八‘ 毛, 、」 八刃 入‘ 几七 一华 卜招 风 毛 二 、 八 —万 , 丁工 , 期值 , 而是用起重机和 支持结构的重量 比来 决定 。 但如果设置条件是第 类那种柔软地基 时 , 不应采用这个简略式 , 而 以采用考虑固有 周期或衰减的动态解析法为好 。 , 下部和上部柱的截面惯性矩 , 几 下部和上部梁的截面惯性矩 五 、 其它 。 、卜 , —尸丁一 , 不尸一。 考虑基础结构特性的加速度感应倍率 起重机设置在码头 或建筑物内时 , 可按 式求得日 。 , 再乘以按下式求得的入 , 所得 的积为加速度感应倍率 。 八 一 。 , 尸气 了下石一万干石下二 , 下下汀一下二丁 · 廿乙 针 · 式中 , 一起重丛重量一 ‘ 一 支持结构 的重量 注 本条中的入 是考虑了起重机与码头 或建筑结构的连接情况 , 根据 质点系模型感 应倍率计算式简化后得到 的 。 为了实用方 便 , 这里未采用起重机 的设置高度和固有周 起重机的稳定性如果满足的话 , 则不 管是设置在地基上还是装设在码头上 , 都不 应因地震而发生失稳倾翻的危险 。 这可从以 往的震灾事件中得到证明 。 由于地面不均匀 沉降所引起的起重机倾翻事故 , 在国外也只 有少数几例报导 。 地震加速度若接近于静翻倒震度 , 就 会使起重机摇动 。 摇动 易使车轮脱轨或走 动 , 所产生的冲击力将给行走车轮部分带来 超 负荷 , 引起 局部破坏 , 继而招致起重机倒 毁 。 考虑到这种破坏的可能性 , 所 以在强度 方面要引起充分的注意 , 予 以高度的重视和 研究 。 译 自《巾少, 少 》第 卷第 号