工字梁说明书.docx

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工字梁说明书

焊接结构课程设计说明书

题目：

焊接工字梁截面尺寸设计

院系：

材料科学与工程学院

专业：

2010级焊接

姓名：

王玉玮

学号：

100102030018

指导老师：

王青峰

日期：

2013.10.28~2013.11.8

目录

第一节、课程设计题目……………………………………3

第二节、课程设计基本要求………………………………3

第三节、设计步骤…………………………………………4

3.1.总体设计方案………………………………….4

3.2.梁高的设计…………………………………….4

3.3.腹板尺寸的设计…………………………………6

3.4.翼缘尺寸的设计…………………………………6

3.5.设计结果小结……………………………………7

第四节、设计心得体会……………………………………7

第五节、参考资料…………………………………………7

设计及计算过程

结果

第一节、课程设计题目

设计手动焊接吊车工字梁的截面尺寸，条件如下：

吊车跨度为6m,采用Q235材料制度，最大承载为6吨，梁的最大弯矩为376.32KN•m，钢材的抗弯强度设计值f为200MPa，腹板用钢板可供选择的厚度规格为：

12mm、16mm、20mm、24mm。

第二节、课程设计基本要求

1、焊接结构设计的基本要求是：

实用性、可靠性、工艺性和经济性。

2、焊接结构设计的基本原则是：

材料的合理选择和利用；结构形式的合理设计；焊缝的合理布置；焊接量的减少；施工的方便性；有利于生产组织与管理。

3、焊接结构设计的基本原则是：

常规设计法、安全系数法和可靠设计法。

设计及计算过程

结果

第三节、设计步骤

3.1.总体设计方案

根据设计题目计算吊车工字梁的截面尺寸，具体包括以下三个方面:

梁高h；

腹板尺寸（腹板厚度tw、腹板高度h0）;

翼缘尺寸（翼缘宽度b1、翼缘厚度t1）。

3.2.梁高h的设计

1）应使梁高h满足:

hmin≤h≤hmax

（1）

式中，hmax为最大梁高,hmax由建筑设计来确定；

hmin为最小梁高,hmin按表1或相应刚度条件来确定；

表1简支钢梁的最小高度hmin

[v]/l

1/1000

1/800

1/750

1/600

1/500

hmin/l

1/6

1/7.5

1/8

1/10

1/12

[v]/l

1/400

1/350

1/300

1/250

1/200

hmin/l

1/15

1/17

1/20

1/24

1/30

注:

1、表中所列数值仅适用于Q235。

对其他钢号的钢梁，表中数值应乘以fy/235,其中fy为所用钢材的屈服点。

2、直接承受动力作用和冲击作用的焊接梁，尚应满足动刚度的要求，梁的高度应满足下式的要求:

h≥l/18……………………

（2）

3、表中和式中之l为简支梁的跨度，表中[v]为梁的深许挠度，参见表2。

表2受弯构件的容许挠度

项次

构件类别

容许挠度值

1

吊车梁

和

吊桁架

手动吊车和单梁吊车（包括悬挂吊车）

l/500

重级工作制和起重量Q>50t的中级工作制桥式吊车

l/600

重级工作制和起重量Q>50t的中级工作制桥式吊车

l/750

设计及计算过程

结果

本次课程设计的构件是吊车工字梁，由表2，知该构件的容许挠度值取l/500。

据此，再由表1，知吊车工字梁的最小高度hmin满足:

hmin／/l=1／12

所以，吊车工字梁的最小高度hmin=

×l=

×6m=0.5m

所以，吊车工字梁的高度满足h≥0.5m

2）梁高可按下式中的经济梁高进行计算

…………………………………………（3）

式中，

……………………………………（4）

式中，he为经济梁高，K为系数，不变截面的焊接梁的K=1.2；不变截面的焊接吊车梁K=1.35;Tw为腹板厚度；

………………………………….（5）

式中，Wnx为梁所需要的截面抵抗矩，Mx为梁的最大弯矩；

为截面的塑形发展系数，对于工字梁，

=1.05；f为钢材的抗弯强度设计值;

对于本次课程设计吊车工字梁，最大弯矩Mx=376.32KN•m，钢材的抗弯强度设计值f=200MPa，截面的塑形发展系数

=1.05，

=376.32KN•m／（1.05×200MPa）=1792

腹板用钢板可供选择的厚度规格为：

12mm、16mm、20mm、24mm，不变截面的焊接吊车梁K=1.35。

将K,tw=12、16、20、24mm分别带入

得

=0.5217m,0.4518m,0.4041m,0.3689m

其中，当tw=12mm时，h=0.5217m＞0.5m,即h＞hmin，

同时，直接承受动力作用和冲击作用的焊接梁，其高度应满足:

h≥l/18，即h≥l/18=6/18=0.33m

因此，h=0.5217m=522mm满足要求，取h=522mm

Hmin=0.5mm

=1792

tw=12mm

h=522mm

设计及计算过程

结果

3.3.翼缘尺寸的设计（翼缘宽度b1翼缘厚度t1）

1）翼缘宽度b1可在下述范围内选取:

………………………………….（6）

因为h=530mm,故翼缘宽度b1可在下述范围内选取：

=（

）

522=104~174mm

选取b1=130mm

2）翼缘厚度t1应满足：

………………………………….（7）

因为b1=130mm,故翼缘厚度t1为：

=

=4.33mm取t1=10mm

3.4.腹板尺寸的设计（腹板厚度tw、腹板高度h0）

1）腹板高度h0与梁高h的关系为:

…………………………………………（8）

式中:

t1为翼缘厚度

由翼缘厚度t1=10mm,得腹板高度

=522－2×10=502mm

2）当梁腹板中不设纵向加强肋时，腹板厚度应满足：

………………………………………（9）

式中，fy为钢材的屈服点；

3）当梁腹板中设纵向加强肋时，腹板厚度应满足：

………………………………………（10）

式中，fy为钢材的屈服点

4）当梁高为1~2m，tw（mm）可按经验公式确定：

……………………………………………（11）

b1=130mm

t1=10mm

=502mm

设计及计算过程

结果

本次吊车梁梁高为522mm,不在1~2m范围内，故不按经验公式确定tw。

而且，吊车梁的梁腹板中不设纵向加强肋，腹板厚度应满足

，即tw≥502/170=2.95mm。

又有tw=12mm，故腹板厚度满足设计要求。

3.5.设计结果小结

梁高：

h=522mm

腹板尺寸：

腹板厚度tw=12mm腹板高度h0=502mm

翼缘尺寸：

翼缘宽度b1=130mm翼缘厚度t1=10mm

第四节、设计心得体会

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

随着科学技术发展的日新日异，动手能力越来越重要，通过这次焊接课程设计了解了很多实际操作中的问题通过积极的努力解决问题，从而弥补了很多课堂上学不到的东西。

第五节、参考资料

[1]方洪渊，焊接结构学，机械工业出版社，2008.5

[2]田锡唐，焊接结构，机械工业出版社，1982.6

[3]贺文雄、张洪涛、周立，焊接工艺及应用，国防工业出版社，2010.11

[4]周红、项潋、陶燕华，焊接结构设计及应用，北京化学工业出版社，2009.5

验证:

tw≥2.95mm

所以tw=12mm满足设计要求

梁高：

h=522mm

腹板厚度:

tw=12mm

腹板高度：

h0=502mm

翼缘宽度：

b1=130mm

翼缘厚度：

t1=10mm