苏明锋 黄材学
广东省特种设备检测研究院 江门 529000
摘要：主要受力结构件是起重机械的主要承载构件，对起重机械的安全使用起着至关重要的作用。本文根据一起检验案例，阐述了目前对升降横移类机械式停车设备主要受力结构件检验可能遇到的问题，提出了一些关于主要受力结构件如何检验的看法。
关键字：停车设备；主要受力结构件；刚度；稳定性；型式试验
1引言
起重机械的金属结构，特别是主要受力结构件是整个设备主要承载构件，其重要性是不言而喻的，对其的检验也是重中之重。其中，TSG Q7016—2016《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》（以下简称《监检规》）规定起重机械的主要受力结构件是指主梁、主支撑腿、主副吊臂、标准节。该规定只适用于桥门式起重机、塔机、门座式起重机等种类，并不适用于机械式停车设备。TSG Q7002-2019《起重机械型式试验规则》（以下简称《新型规》）特别注明：机械式停车设备的主梁指纵梁、横梁，主支撑腿指立柱。由于机械式停车设备结构型式的特殊性，在检验过程中会碰到一些困难和检验风险。
2一起升降横移类机械式停车设备横移小车的纵梁整体稳定性不足的案例
笔者对辖区内某立体停车场的一台升降横移类机械式停车设备（层数：5层，适停车辆重量：≤2350kg，2至5层适停车辆尺寸：5300mm×1950mm×1550mm）进行监督检验时，目测发现2至5层横移小车的纵梁（下称小车纵梁）在额定载荷作用下，跨中的水平方向变形量较大，后经测量发现小车纵梁跨中的水平方向最大变形量为11mm（如图1），怀疑其有整体稳定性不足的安全隐患，笔者对小车纵梁整体稳定性进行了校核。
.png)
2.1小车纵梁的材料规格和截面参数
该小车纵梁采用的是规格为HN200×100×5.5×8的热轧H型钢，材质为Q235A，钢材的屈服强度=235MPa=235N/mm2。根据GB/T 11263-2017《热轧H型钢和部分T型钢》表1，其截面惯性矩Ix=1810cm4，Iy =134cm4；抗弯模量Wx=181cm3，Wy=26.7cm3；截面面积A=26.66 cm2。
2.2受弯构件整体稳定性验算条件
.png)
2.3整体稳定性校核公式
小车纵梁属于在两个互相垂直的平面内都受弯的轧制H型钢截面构件，其整体稳定性按GB/T 3811式（49）计算，即：
.png)
式中：
.png)
2.4校核计算和结论
根据GB/T 3811附录L式（L.1）计算得，φb=0.66。
不考虑风载荷和小车纵梁自重,取起升动载系数1.06。小车纵梁在竖直方向（x方向）受力模型如图2。根据GB 17907-2010《机械式停车设备 通用安全要求》（以下简称GB 17907）中5.2.2.2“额定载荷按6:4分配到前轴和后轴，并以受力大的一侧作集中载荷计算”。按额定起重量2350kg，载车板重400kg，计算得： Mx=10391268 Nmm。
.png)
根据GB 17907中5.2.2.1c）“水平运行方向上的力产生的水平载荷，一般取额定载荷的1/7”和GB 17907中5.2.2.1d）“与水平运行方向垂直的力产生的水平载荷，一般取额定载荷的1/20”，取其水平载荷。小车纵梁在水平方向（y方向）的受力模型如图2，和X方向相比只是载荷大小不同，载荷方向改变90°而已。计算得：MY=1639880 N?mm。
根据GB/T 3811表22的载荷组合A，[σ]=σs/1.48=158.78N/。
将以上数据代入公式，
.png)
校核结论为：小车纵梁整体稳定性不满足GB/T 3811的要求，小车纵梁存在整体稳定性不足的安全隐患。
3问题原因及风险分析
3.1原因分析
经查该型号停车设备的型式试验报告以及型式试验样机（以下简称样机）的图纸，样机主要参数：层数为6层，适停车辆重量≤2100kg（2-6层）。样机在小车纵梁前后吊点的附近，分别设置了拱架（如图3、图4），拱架相当于给小车纵梁增加了2个侧向支撑点，可以大幅减小结构构件对通过截面形心的弱轴（y轴）的计算长度，可以大幅提高结构构件的侧向抗弯能力。
.png)
本案例中机械式停车设备的额定起重量为2350kg（2-5层），超过样机的额定起重量2100kg（2-6层）。设计小车纵梁时，制造单位取消了小车纵梁的前后拱架，且在额定起重量比样机增加的情况下，仅重新对小车纵梁的强度进行校核，未对其整体稳定性进行校核，然后照搬采用和样机相同规格的热轧H型钢作为小车纵梁，致使小车纵梁整体稳定性不符合GB/T 3811要求而未能发现。
另外，根据当时的型式试验依据TSG Q7013-2006《机械式停车设备型式试验细则》（以下简称《旧型规》）第十一条规定：“型式试验以产品型号规格（层数）为基本单位进行，不同型号的产品分别进行型式试验，相同型号的系列产品按照规格从高向低覆盖。型号是指主要结构形式、主要受力结构件材料和关键工艺相同，主要机构符合系列配置要求的一种机型。”本案例中制造单位取消小车纵梁的拱架，笔者认为属于变更主要结构形式，会导致停车设备的型号发生改变，而不在型式试验覆盖范围内。
3.2风险分析
小车纵梁的整体稳定性不足，可能产生较大侧向屈曲而发生失稳，会引起停放车辆坠落的安全事故发生。
4对升降横移类机械式停车设备主要受力结构件检验的思考
通过对上述检验案例的思考，笔者认为机械式停车设备主要受力结构件的检验有以下几个难点。
（一）进行额定载荷试验时，如若未留意小车纵梁跨中的水平方向最大变形量异常，则有可能不能发现其有整体稳定性不足的安全隐患。因为《监检规》中并未对机械式停车设备的主梁静态刚性和水平刚性做出要求，检验人员有可能漏掉发现安全隐患的现象。
（二）检验人员进行起重机械监督检验时，对于资料的审查一般包括设计图纸，型式试验合格证（必要时会要求厂家提供型式试验报告），一般不会去审查样机的设计图纸，也很难拿到样机设计图纸。本案例中由于制造单位更改了样机的结构形式，从设计图纸上是看不出问题的。型式试验报告中的样机照片无法看清小车纵梁是否有前后拱架。型式试验报告中的样机型式描述也没有关于小车纵梁前后拱架的描述，无法据此判断样机小车纵梁是否设计有前后拱架。
（三）取消小车纵梁前后拱架是否属于《旧型规》中主要结构形式变更的范畴？《旧型规》的主要结构形式是指停车设备的主要结构形式，《新型规》的结构形式是指主要受力结构件的结构形式。《新型规》规定得更详细，笔者认为小车纵梁前后拱架变更属于型号变更，而《旧型规》是否属于型号变更则有待商榷。
（四）一般的起重机械，如桥门式起重机，增大额定起重量需要重新做型式试验。因为增大额定起重量需要对主要受力结构件的结构型式、材料厚度等重新进行验算。起重机械型式试验的覆盖原则是其主参数由高向低覆盖，停车设备的主参数只有层数，而没有额定起重量，即生产厂家只要重新验算结构强度和稳定性等，可以随意增大额定起重量。如本案例生产厂家没有重新做稳定性验算，导致安全隐患产生，检验员对这类隐患的检验是比较难发现的。
5总结与建议
由于起重机械的种类特别多，而且结构型式差别很大，《监检规》对于某些种类起重机械的检验要求可能不是很细致，对现场检验的指导性不是很强，本文对机械式停车设备主要受力结构件的检验进行一些探讨，以期检验人员能得到一些启示。
5.1对制造单位的建议
制造单位应在设计流程中明确规定，当主要技术参数相较样机发生不利的变更时（如额定起重量增大，跨度增加等），或者结构形式发生改变时，必须对主要受力结构件重新进行全面的校核计算。
5.2对检验的建议
检验机构应加强对检验员进行培训，要求检验人员加强对结构形式的审查，发现异常时查阅型式试验报告等相关资料。另外，检验时发现主要技术参数和样机相比有增加时，应加强对特种设备主要受力结构件进行检查，发现异常和问题及时要求相关单位整改，消除安全隐患。
6 参考文献
[1] TSG Q7016-2016，起重机械安装改造重大修理监督检验规则[S].
[2] TSG Q7002-2019，起重机械型式试验规则 [S].
[3] GB/T 3811-2008，起重机设计规范[S].
[4] GB 17907-2010，机械式停车设备 通用安全要求?[S].
[5] GB/T 11263-2017，热轧H型钢和部分T型钢 [S].
[6]TSG Q7013-2006，机械式停车设备型式试验细则 [S].
第一作者简介：苏明锋 男 1981年6月出生 籍贯：广东云浮
学历：本科 专业：机械工程及自动化 职称：机电工程师
研究方向：特种设备检验、机电控制
第二作者简介：黄材学 男 1983年11月出生 籍贯：广西南宁
学历：本科 专业：机械电子工程 职称：高级工程师
研究方向：特种设备检验、机电控制