天井クレーンの風荷重計算：風速、風圧、設計限界に関する完全ガイド

天井クレーンの風荷重計算は、クレーンの構造設計と安全な屋外作業において最も重要な側面の1つです。 天井クレーン, ガントリークレーンRTG、RMG、または船積みコンテナクレーンなどの構造物において、エンジニアは、構造強度、安定性、および転倒防止性能を確保するために、設計風速、風圧、および運転風速制限を正確に決定する必要があります。風荷重の計算が不正確だと、強風や台風の際に構造物に過度の応力がかかり、クレーンの脱線、滑動、転倒、または機器の深刻な損傷につながる可能性があります。

このガイドでは、GB/T 3811-2008、GB/T 6067.1-2010、GB/T 28591-2012、およびGB/T 43237-2023に基づき、クレーンの風荷重計算の背後にある工学原理を解説します。風圧の計算式、風速の換算、ビューフォート風力階級、台風のカテゴリー、および各種クレーンの運転風速制限について網羅的に説明します。

1. 風速計および風速警報の要件

1. 屋外高層クレーンには、風上側の高所に風速計を設置しなければならない。（GB/T 6067.1、9.6.1.1項）
2. 屋外高層クレーンには、瞬間風速を表示する風速警報装置を装備し、風力が運用設計風速閾値を超えた場合に警報信号を発しなければならない。（条項9.6.1.2）
3. 風速が製造業者が定める最大作業風速を超える場合は、クレーンの操作は禁止されます。（第17.1項）

2. 設計風速と設計風圧

運用中の設計風圧は、以下の2つのレベルに分けられます。

• pⅠ — 通常運転時の設計風圧。モーター出力選定（抵抗計算および熱検証）に使用。
• pⅡ — 最大運用設計風圧。構造部品の強度、剛性、安定性チェック、駆動過負荷容量の検証、運用中の転倒防止安定性および滑り止め安全性の検証に使用される。

pⅠ = 0.6 × pⅡ

非稼働時設計風圧pⅢは、クレーンが稼働していないときに耐えなければならない最大風圧です。これは、非稼働時の強度チェック、転倒防止安定性の検証、レールクランプ、アンカー装置、および暴風結束装置の設計に使用されます。

基本的な風圧と風速の関係（運用中および運用停止中の両方の条件に適用可能）：

p = 0.625 × Vs²

主要な変換関係設計風速Vsは、開けた地形において高さ10mで測定された3秒間の突風です。運用中の場合、Vs = 10分間平均風速 × 1.5（表3参照）。運用停止中の場合、Vs = 10分間平均風速 × 1.4（表4参照）。10分間平均風速は、気象風力スケールの基準値です。

コア派生

表2および表3から、通常の風況下で稼働するクレーンについて：

• 最大設計風圧：250 N/m²
• 最大設計風速（突風）：20m/s
• 対応する風力：風力6

そのため、風速警報は風力6で作動しなければならない。これは、クレーンの構造と安定性が通常の運用において想定されている最大瞬間風速だからである。

表4より、稼働停止状態の内陸クレーンについて：

• 運用停止時の最小設計風圧：500 N/m²
• 運転停止時の最小設計風速（突風）：28.3 m/s
• 対応する風力：風力8

そのため、クレーンは力8で固定する必要がある。これは、内陸クレーンの最低限の運用停止設計条件である。

3. 風力階級分類

3.1 用語

• 風速：単位時間あたりに航空機が移動する水平距離。一般的な単位：m/s、km/h、またはノット。（GB/T 28591-2012）
• 風力風の強さを表すもので、一般的に風力階級の数値で表される。ビューフォート風力階級は国際的に用いられている。（GB/T 28591-2012）

3.2 風力スケール

GB/T 28591-2012に準拠 風力スケール風力は0から17までの18段階に分類されます。

3.3 ビューフォート風力階級

ビューフォート風力階級は、フランシス・ビューフォート（1774～1857）によって1805年に考案され、1946年に拡張された。これは、風の強さと観測可能な地表面の特徴を関連付けたものである。

4. 台風の分類

台風は、熱帯低気圧、強い熱帯低気圧、台風、強い台風、スーパー台風の5つの強度レベルに分類されます。中心付近の最大平均風速とそれに対応する地表面の特徴については、表7に詳しく示されています。

5. クレーンの種類別運転風速制限

注記上記1～12項に記載されている風速はすべて設計風速、すなわち3秒間の突風速度であり、気象風力分類基準値の1.5倍または1.4倍です。記載されていないクレーンタイプについては、該当する製品規格を参照してください。

6. 天井クレーンの風荷重計算の概要

7. 天井クレーンの風荷重計算：重要な工学的ポイント

正確な天井クレーンの風荷重計算は、屋外吊り上げ機器の安全な設計、運用、保守に不可欠です。設計風速、風圧、荷重の組み合わせ、および運転風速制限を正しく決定することで、エンジニアは構造設計を最適化し、転倒防止安定性を向上させ、風速計、レールクランプ、アンカーシステム、暴風固定具などの適切な防風装置を選択できます。気象風データ、設計風圧、およびクレーンの運転条件の関係を理解することは、風による故障を防ぎ、安全な吊り上げ作業を確保するために同様に重要です。

GB/T 3811に規定された計算方法と設計要件、GB/T 6067.1の安全規定、および該当するクレーン製品規格に従うことで、製造業者、設計者、保守担当者は、天井クレーン、ガントリークレーン、RTG、RMG、岸壁クレーン、その他の屋外吊り上げ機器の信頼性の高い風荷重評価手順を確立できます。適切な風荷重計算は、運用上の安全性を向上させるだけでなく、機器の耐用年数を延ばし、過酷な環境条件下での長期的な信頼性を高めます。

主要参照標準(中国のクレーン規格に関する問い合わせ):

• GB/T 6067.1-2010 昇降装置の安全規則 ― 第1部：一般
• GB/T 3811-2008 クレーンの設計規則
• GB/T 43237-2023 公衆気象災害予防指導 ― 台風
• GB/T 28591-2012 風速スケール

クリスタル

クレーンOEMエキスパート

リフト機器のカスタマイズで 8 年の経験があり、10,000 人以上のお客様の販売前の質問や懸念に応えてきました。関連するニーズがある場合は、お気軽にお問い合わせください。

ワッツアップ: +86 199 1373 9708

Eメール： お問い合わせ