四肢中柱双层肩梁支撑结构的制作方法

本实用新型属于高端装备制造技术领域，具体涉及一种四肢中柱双层肩梁支撑结构。

背景技术：

高端装备制造业是国民经济的支柱产业，是工业化与现代化的主导力量，是衡量一个国家或地区综合经济实力和国际竞争力的重要标志。为此，我国于2015年9月5日提出《中国制造2025》的发展纲要，纲要中明确提出发展海洋工程装备及高技术船舶，其中包括：大力发展深海探测、资源开发利用、海上作业保障装备及其关键系统和专用设备；推动深海空间站、大型浮式结构物的开发和工程化，形成海洋工程装备综合试验、检测与鉴定能力，提高海洋开发利用水平。

实现上述制造技术及高端海洋装备均离不开装备制造车间，尤其是对于大型高端设备的制造均需要双层超大吨位的吊车强力支撑方能实现。

现有生产车间内的双层吊车均采用单层肩梁+悬挑牛腿实现，此种双层吊车支撑结构，本质还是属于单层肩梁的范畴，具有支撑强度有限的问题，无法满足吊车的大吨位起重量的需求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种四肢中柱双层肩梁支撑结构，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种四肢中柱双层肩梁支撑结构，包括：中跨四肢格构柱(9)，所述中跨四肢格构柱(9)为由4根角钢围成的截面为矩形的结构；

所述中跨四肢格构柱(9)的顶面水平设置下层肩梁(2)，所述下层肩梁(2)的截面为矩形带圆角结构，其布置方式与所述中跨四肢格构柱(9)的布置方式相同，并且，所述下层肩梁(2)的面积大于所述中跨四肢格构柱(9)的面积，使所述下层肩梁(2)完全覆盖所述中跨四肢格构柱(9)的顶面；所述下层肩梁(2)的中心设置屋盖肢(7)，所述屋盖肢(7)的底面与所述下层肩梁(2)的中心位置固定连接；所述下层肩梁(2)的右侧两角位置，各设置一个内肢柱(8)；所述屋盖肢(7)的高度高于所述内肢柱(8)的高度；所述内肢柱(8)的顶面水平设置上层肩梁(1)，并且，所述上层肩梁(1)的左端与所述屋盖肢(7)固定连接；所述上层肩梁(1)的右端与所述内肢柱(8)固定连接；所述下层肩梁(2)的水平长度长于所述上层肩梁(1)的水平长度；所述下层肩梁(2)和所述上层肩梁(1)的右侧位于同一垂直线上；所述下层肩梁(2)的左侧位于所述上层肩梁(1)的左侧的外部；

上层吊车(3)的上层吊车梁(5)放置于所述上层肩梁(1)的右部顶面，下层吊车(4)的下层吊车梁(6)放置于所述下层肩梁(2)的左部顶面；由此形成所述下层吊车(4)和所述上层吊车(3)左右相对设置的结构；所述屋盖肢(7)直接承受屋盖荷载，并将屋盖荷载传递至所述下层肩梁(2)，经所述下层肩梁(2)的受力转换后传递给中跨四肢格构柱(9)；上层吊车(3)的吊车荷载依次通过所述上层肩梁(1)、所述内肢柱(8)和所述下层肩梁(2)后，最终传递到所述中跨四肢格构柱(9)；所述下层吊车(4)的吊车荷载传递到所述下层肩梁(2)后，经所述下层肩梁(2)的受力转换后传递到所述中跨四肢格构柱(9)。

优选的，所述上层肩梁(1)为8边形结构，包括：小边(8.1)和大边(8.2)，小边(8.1)和大边(8.2)左右对称水平设置；小边(8.1)和大边(8.2)的两侧对称连接左侧边和右侧边，形成从小边(8.1)到大边(8.2)外扩的结构，其中，按从小边(8.1)到大边(8.2)方向，左侧边和右侧边依次包括：第1水平边(8.3)、外扩斜边(8.4)和第2水平边(8.5)；其中，所述第1水平边(8.3)的长度大于所述外扩斜边(8.4)的长度；所述外扩斜边(8.4)的长度大于所述第2水平边(8.5)的长度。

本实用新型提供的四肢中柱双层肩梁支撑结构具有以下优点：

(1)本实用新型能满足更大的起重量，每台吊车的最大起重量可以达到800吨；

(2)本实用新型传递荷载更为直接，可将起吊物的荷载直接传递至中跨四肢格构柱；

(3)本实用新型能降低工程建造成本，提高高端装备制造车间的工作效率，且降低了工作过程的安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型提供的四肢中柱双层肩梁支撑结构的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的四肢中柱双层肩梁支撑结构的下层肩梁剖面示意图；

图3为本实用新型提供的四肢中柱双层肩梁支撑结构的上层肩梁剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

原有生产车间内的双层吊车均采用单层肩梁+悬挑牛腿实现，此种双层吊车的本质还是属于单层肩梁的范畴，其工作原理是将单层肩梁置于中跨四肢格构柱的上部，承担上层较大吨位的吊车荷载，将下层吊车设置于中跨四肢格构柱侧面悬挑出的牛腿上，承担吨位较小的吊车荷载，上述的设计构造仅能满足下层吊车吨位小于75吨的情况，而车间内部由于四肢格构柱侧面悬挑牛腿的存在，导致部分室内使用空间受限，且牛腿的悬挑长度不能过长，否则结构的安全度会随之降低。随着大型装备的出现，此种构造形式不能满足现有高端装备制造车间的使用需求，为促进我国高端装备制造业的发展，解决传统双层吊车起重能力不足、起吊范围过小及使用安全度不高等缺陷，本实用新型提供一种四肢中柱双层肩梁支撑结构，其优点是每台吊车的最大起重量可以达到800吨，并将起吊物的荷载直接传递至中跨四肢格构柱，且降低了工程造价与工作过程的安全隐患，提高了高端装备制造车间的工作效率。

参考图1-图3，包括：中跨四肢格构柱9，中跨四肢格构柱9为由4根角钢围成的截面为矩形的结构；

中跨四肢格构柱9的顶面水平设置下层肩梁2，下层肩梁2的截面为矩形带圆角结构，其布置方式与中跨四肢格构柱9的布置方式相同，并且，下层肩梁2的面积大于中跨四肢格构柱9的面积，使下层肩梁2完全覆盖中跨四肢格构柱9的顶面；下层肩梁2的中心设置屋盖肢7，屋盖肢7的底面与下层肩梁2的中心位置固定连接；下层肩梁2的右侧两角位置，各设置一个内肢柱8；屋盖肢7的高度高于内肢柱8的高度；内肢柱8的顶面水平设置上层肩梁1，并且，上层肩梁1的左端与屋盖肢7固定连接；上层肩梁1的右端与内肢柱8固定连接；下层肩梁2的水平长度长于上层肩梁1的水平长度；下层肩梁2和上层肩梁1的右侧位于同一垂直线上；下层肩梁2的左侧位于上层肩梁1的左侧的外部；

上层吊车3的上层吊车梁5放置于上层肩梁1的右部顶面，下层吊车4的下层吊车梁6放置于下层肩梁2的左部顶面；由此形成下层吊车4和上层吊车3左右相对设置的结构；屋盖肢7直接承受屋盖荷载，并将屋盖荷载传递至下层肩梁2，经下层肩梁2的受力转换后传递给中跨四肢格构柱9；上层吊车3的吊车荷载依次通过上层肩梁1、内肢柱8和下层肩梁2后，最终传递到中跨四肢格构柱9；下层吊车4的吊车荷载传递到下层肩梁2后，经下层肩梁2的受力转换后传递到中跨四肢格构柱9。

此外，针对截面为矩形结构的中跨四肢格构柱9，本实用新型对下层肩梁和上层肩梁的形状和布置方式进行了进一步精细设计，采用下述与中跨四肢格构柱相对应的下层肩梁和上层肩梁，经本实用新型人进行大量试验验证，可有效提高整体的双层肩梁的支撑强度，从而满足双层大吨位吊车的使用需求。

由图2和图3可以看出，下层肩梁2采用与中跨四肢格构柱截面形状相对应的矩形带圆周角平面结构，下层肩梁2的面积和形状略大于中跨四肢格构柱的截面的面积和形状，当把下层肩梁放置于中跨四肢格构柱的顶面时，能够全面覆盖中跨四肢格构柱的顶面，从而有效向中跨四肢格构柱传递载荷。当然，实际应用中，下层肩梁与中跨四肢格构柱可采用焊接方式固定。

上层肩梁1为8边形结构，包括：小边8.1和大边8.2，小边8.1和大边8.2左右对称水平设置；小边8.1和大边8.2的两侧对称连接左侧边和右侧边，形成从小边8.1到大边8.2外扩的结构，其中，按从小边8.1到大边8.2方向，左侧边和右侧边依次包括：第1水平边8.3、外扩斜边8.4和第2水平边8.5；其中，第1水平边8.3的长度大于外扩斜边8.4的长度；外扩斜边8.4的长度大于第2水平边8.5的长度。其中，内肢柱与上层肩梁的焊接固定点位于外扩斜边8.4和第2水平边8.5相交的位置。采用此种结构形式的上层肩梁1，屋盖肢7采用箱型截面，内肢柱8的设置数量为两个，与上层肩梁的焊接固定点位于上层肩梁的右侧的两端，即靠近大边8.2的位置，而上层吊车梁5放置于上层肩梁1的顶面且靠近小边8.1的部位，此种受力分布方式，能够达到受力平衡的作用，实现上层肩梁有效传递屋盖肢7的荷载以及上层吊车梁5的荷载，从而提高上层肩梁的支撑强度。

此外，需要强调的是，由于本实用新型设计的双层肩梁是针对截面为矩形的中跨四肢格构柱9而设计的，当设计图2和图3所示形状的下层肩梁和上层肩梁时，屋盖肢7和内肢柱8的数量和位置也需要进行精细设计，从而有效提高整体的双层肩梁的支撑强度，即：屋盖肢7的设计数量为1个，下层肩梁的中心和上层肩梁的左端均与屋盖肢7固定焊接；并且，为实现上层肩梁和下层肩梁错位的效果，下层肩梁的水平长度长于上层肩梁的水平长度。内肢柱8的设计数量为2个，其底部与下层肩梁的右侧两角分别焊接固定，其顶部与上层肩梁的右侧焊接固定，通过屋盖肢7，将上层吊车荷载和屋面荷载传递到下层肩梁；下层肩梁将承受的上下层吊车荷载和屋面荷载再传递给中跨四肢格构柱。

实际应用中，内肢柱8和屋盖肢7的高度可调节，进而调节上层吊车3的高度。上层吊车梁5的端部还设置有上层吊车制动系统10；下层吊车梁6的端部还设置有下层吊车制动系统11。

中跨四肢格构柱9可采用以下结构形式：包括设置于四角的等高度的柱肢，相邻柱肢之间设置缀板；在柱肢的顶面设置柱顶板。

此外，为提高中跨四肢格构柱9的支撑力，中跨四肢格构柱可以由型钢用缀板相连接而成的组合柱体，型钢是用厚钢板轧制而成的角钢，其比相同厚度的双层焊接的角钢减少搭接空位，没有焊接变形并保证了角钢的刚度；在地面挖设桩孔，在柱孔中灌注混凝土基础，型钢的底部钻入到混凝土基础的内部，并最终浇灌，使型钢的底部与混凝土基础牢固结合，提高型钢的支撑强度。缀板部分包括弯曲钢筋；弯曲钢筋连接在相邻的型钢之间，采用弯曲钢筋作为缀板的好处为：可使格构柱在承受水平力时，具有足够的承载能力和抵抗变形能力，通过缀件的变形达到良好的抗侧力耗能效果，同时用钢量减少，建筑成本降低。

由此可见，本实用新型提供的一种用于高端装备制造车间中柱上部支承双层吊车梁的受力构件，由两层刚度极大的水平肩梁、内柱肢和屋盖肢共同组成，其工作原理是：上下两层吊车梁可直接放置于每层肩梁的顶面，屋盖肢直接承受屋盖荷载，并将屋盖荷载直接传递至四肢格构柱；上层肩梁主要承担上层吊车荷载。下层肩梁主要承担下层吊车荷载及屋盖肢传递来的屋面荷载，适用于双层超大吨位吊车的高端装备制造车间中，两侧的起吊物可以通过双层肩梁同时起吊，且起吊物不受空间位置的限制，能够解决超重物体在加工与制造过程中的起吊问题；其中，上层吊车的起重量可以根据内肢距的大小及下层肩梁的刚度进行调节。

中跨四肢格构柱双层肩梁与传统的单层吊车+悬挑牛腿构造相比具有以下优点：

(1)与传统的单层吊车+悬挑牛腿构造相比，本实用新型能满足更大的起重量，每台吊车的最大起重量可以达到800吨；

(2)与传统的单层吊车+悬挑牛腿构造相比，本实用新型传递荷载更为直接，可将起吊物的荷载直接传递至中跨四肢格构柱；

(3)与传统的单层吊车+悬挑牛腿构造相比，本实用新型能降低工程建造成本，提高高端装备制造车间的工作效率，且降低了工作过程的安全隐患。

因此，中跨四肢格构柱双层肩梁是一种能够完全替带传统单层肩梁+悬挑牛腿的结构形式，其适用面更加广泛，在高端装备制造车间中具有较高的推广价值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。