结构力学钢结构课程设计.docx
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结构力学钢结构课程设计
华北水利水电学院
课程设计
任务书及计划书
2012——2013学年
第一学期
环节名称：
结构力学与钢结构课程设计
学生专业班级：
2009059——2009063
指导老师：
高勇伟王利英
院系：
机械学院
教研室：
工程机械
课程设计任务书
课程设计名称
结构力学与钢结构课程设计
专业班级
（学生人数）
机自2009059——2009063
54人
指导老师
高勇伟王利英
本学期承担
相应课程教学
任务情况
结构力学与钢结构
课程设计目的及任务
1．课程设计目的：
在以往基础课程及机构力学与钢结构学习的基础上，使学生掌握钢吊车梁的结构组成及设计计算课程，巩固学生学过的知识，训练学生综合运用知识的能力，提高工科学生进行钢结构设计实践的能力和创新能力，为从事钢结构的设计打下必要的理论及实际基础。
2．任务：
完成钢吊车梁的设计计算及图纸绘制。
课程设计要求
本次课程设计根据不同参数分为10小组，见附件。
要求每位同学在认真阅读《设计任务书》和复习巩固钢结构设计及计算基本知识基础上，按时保质保量独立完成设计任务：
遵守纪律。
课程设计目标
掌握移动载荷作用下钢吊车梁内力计算基本方法，掌握典型钢结构的设计原则和相关的设计计算知识，掌握钢结构构件图纸的绘制，完成《钢吊车梁的设计计算说明书》一份，图纸一张。
参考文献
及资料
1.结构力学与钢结构，袁昕——黄河水利出版社，2002.8；
2.结构力学与钢结构设计指导书；
3.机构力学，龙驭球主编——高等教育出版社，2000.5；
4.钢结构，王国周、瞿履谦主编，2004.4；
5.钢结构设计手册，第三版，化学工业出版社，1999.9；
6.钢结构设计与计算，机械工业出版社，2001.1；
7.钢结构设计手册，第四版，中国建筑工业出版社，2004.1；
8.钢结构设计计算示例，中国计划出版社，2007.3；
注：
此套表填写一式三份，与课程设计前一周分别交至教学督导团、教务科、教研室
课程设计计划书
周次
日期
设计内容
具体要求
设计教室指导时间段
一
1月7日—1月9日
学习讲座：
吊车梁设计
方案设计
吊车梁内力计算
吊车梁截面设计
1、计算过程完善，计算结果要求在小数点后面保留两位数字。
2、公式运用恰当，计算结果准确；方案实用。
教室6304
16:
00—18:
00
高勇伟/王利英
1月10日—1月11日
吊车梁的验算、校核
1、计算过程不能省略，计算结果要求在小数点后面保留两位数字。
2、公式运用恰当，计算结果准确。
教室6304
16:
00—18:
00
高勇伟/王利英
二
1月14日—1月17日
绘制吊车梁的详图。
1、《结构力学与钢结构课程设计计算说明书》须用打印机打印或用教务处统一印制的作业纸抄写，要求其层次分明，字迹工整，语句通顺。
教室6304
16:
00—18:
00
高勇伟/王利英
三
1月17日—1月18日
完善“设计计算说明书”，并打印或装订。
1、图纸可用CAD或手绘
教室6304
16:
00—18:
00
高勇伟/王利英
注：
指导老师在课程设计期间每天指导时间不少于2小时。
教学院长、教学主任：
_________________教研室主任：
__________________填表人：
____________________填表时间：
2012年12月20日
结构力学与钢结构课程设计
钢吊车梁设计分组及设计参数
1、分组设计参数
组别
吊车梁跨度
（m）
材料
吊车台数/起重量
（t）
吊车跨度
（m）
级别/钩别
轨道型号
1
6
Q235
2台/5
16.5
A5/软钩
38kg/m
2
6
2台/16
25.5
43kg/m
3
6
2台/32
28.5
Q470
4
7.5
2台/10
19.5
43kg/m
5
7.5
2台/32
28.5
Q470
6
6
Q345
2台/5
16.5
38kg/m
7
6
2台/16
25.5
43kg/m
8
6
2台/32
28.5
Q470
9
7.5
2台/10
19.5
43kg/m
10
7.5
2台/32
28.5
Q470
2、吊车采用大连重工起重集团有限公司2003年DSQD系列产品。
华北水利水电学院
课程设计
指导书
2012——2013学年
第一学期
环节名称：
结构力学与钢结构课程设计
学生专业班级：
2009059——2009063
指导老师：
高勇伟王利英
院系：
机械学院
教研室：
工程机械
结构力学与钢结构课程设计指导书
钢吊车梁设计概述
1、吊车梁所承受的载荷
吊车在吊车梁上运动产生三个方向的动力荷载：
竖向荷载和沿吊车梁纵向的水平荷载。
如图1所示。
图1吊车梁承受荷载
纵向水平荷载是指吊车刹车力，其沿轨道方向由吊车梁传给柱间支撑，计算吊车梁截面时不予考虑。
吊车梁的竖向荷载标准值应采用吊车最大轮压或最小轮压。
吊车沿轨道运行、起吊、卸载、以及工件翻转时将引起吊车梁振动。
特别是当吊车越过轨道接头处的空隙时还将发生撞击。
因此在计算吊车梁及其连接强度时吊车竖向荷载应诚意动力系数。
对悬挂吊车（包裹电动葫芦）及工作级别A1--A5的软钩吊车，动力系数可取1.05：
对工作级别A6--A8的软钩吊车、硬钩吊车和其他种吊车，动力系数可取1.1。
吊车的横向水平荷载由小车横行引起，其标准值赢取横行小车重量与额定起重之和的下列百分数，并乘以重力加速度：
（1）软钩吊车：
当额定起重量不大于10吨时，应取12%；当额定起重量为16--50吨时，应取10%；当额定起重量不小于75吨时，应取8%。
（2）硬钩吊车：
应取20%。
横向水平荷载应等分于桥架的两端，分别由轨道上的车轮平均传至轨道，其方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向的刹车情况。
对于悬挂吊车的水平荷载应有支撑系统承受，可不计算。
手动吊车及电动葫芦可不考虑水平荷载。
计算重级工作制吊车梁机器制动结构的强度、稳定性以及连接（吊车梁、制动结构、柱相互间的连接）的强度时，由于轨道不可能绝对平行、轨道磨损及大车运行时本身可能倾斜等原因，在轨道上产生卡轨力，一次钢结构设计规范规定应考虑吊车摆动一起的横向水平力，此水平力不与小车横行引起的水平荷载同时考虑。
吊车梁应该能够承受吊车在使用中产生的载荷。
竖向载荷在吊车梁垂直方向产生弯矩和剪力，水平载荷在吊车梁上翼缘平面产生水平方向的弯矩和剪力。
吊车的起重量和吊车梁的跨度决定了吊车梁的形式。
吊车梁一般设计成简支梁，设计成连续梁固然可节省材料，但连续梁对支座沉降比较敏感，因此对基础要求较高。
吊车梁的常用截面形式，可采用工字钢、H型钢、焊接工字钢、箱型梁及桁架作为吊车梁。
杭椒式吊车梁用钢量省，但制作费贵，连接点在动力荷载作用下易产生疲劳破坏，故一般用于跨度较小的轻中级工作制的吊车梁。
一般跨度小起重量不大，（跨度不超过6米，起重量不超过30吨）的情况下，吊车梁可通过在翼缘上焊接钢板，角钢，槽钢的方法抵抗横向水平荷载，对于焊接工字钢也可采用扩大上翼缘尺寸的方法加强其侧向刚度。
对于跨度或起重量较大的吊车梁应设置制动结构，及制动梁或制动桁架；有制动结构激昂横向水平荷载传至柱，同时保证梁的整体稳定。
之栋梁的宽度不宜小于1—1.5米，宽度较大时宜采用制动桁架。
吊车梁的上翼缘充当制动结构的翼缘或弦杆，制动结构的另一翼缘或弦杆可以采用槽钢或角钢。
制动结构还可以充当检修走道，故制动梁腹板一般采用花纹钢板，厚度6—10毫米。
对于跨度大于或等于12米的重级工作制吊车梁，或跨度大于或等于18米的轻中级工作制吊车梁宜设置辅助桁架和下翼缘（下弦）水平支撑系统，同事设置垂直支撑，其位置不宜设在发生梁或桁架最大挠度出，以免受力过大造成破坏。
对柱两侧均有吊车梁的中柱则应在两吊车梁间设置制动结构。
二、吊车梁的设计
1、吊车梁刚才的选择
吊车梁承受动态载荷的反复作用，因此，其钢材应具有良好的塑性和韧性，且应满足钢结构设计规范GB50017条款3.3.3—3.3.4的要求。
2、吊车梁的内力计算
由于吊车荷载为移动载荷，计算吊车梁内力时必须首先用力学方法确定使吊车梁产生最大内力（弯矩和剪力）的最不利轮压位置，然后分别求梁的最大弯矩及相应的剪力和梁的最大剪力及相应弯矩，以及横向水平载荷在水平方向产生的最大弯矩。
计算吊车梁的强度及稳定时按作用在跨间荷载效应最大的两台吊车或按实际情况考虑，并采用载荷设计值。
计算吊车梁的疲劳及挠度时应按作用在跨间内载荷效应最大的一台吊车确定，并采用不乘载荷分项系数和动力系数的载荷标准值计算。
求出最不利内力后选择梁的截面和制动结构。
3、吊车梁的强度、稳定承载力验算
（1）强度验算
假定吊车横向水平荷载由梁加强的上翼缘或制动梁或桁架承受，竖向荷载则又吊车梁本身承受，同事忽略横向水平荷载对制动结构的偏心作用。
对于无制动结构的吊车梁按下式验算受压区最大正应力。
对于焊接组合梁尚应验算翼缘与腹板交界处的折算应力。
梁的支座截面的最大剪应力，在选截面时已予保证，不必验算。
（2）局部稳定验算
对于焊接组合梁，应进行局部稳定设计及验算
（3）整体稳定验算
当采用制动梁或制动桁架时，梁的整体稳定能够保证，不必验算。
无制动结构的梁应按下式验算。
4吊车梁疲劳验算
吊车梁直接承受动力载荷，对重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架可作为常福疲劳，验算疲劳强度。
验算的部位一般包括：
受拉翼缘与腹板连接处的主体金属、受拉区加劲肋的端部和受拉翼缘与支撑的连接处的主体金属以及角焊接连接处。
5吊车梁刚度验算
吊车梁在竖向荷载作用下的挠度要满足给出的容许限制要求。
对冶金工厂或类似的车间中工作制为A7、A8的吊车梁，按一台最大吊车的横向水平载荷（按《建筑结构荷载规范》）/GB50009取值）产生的挠度不宜超过制动结果跨度的1/2200.应注意的是：
在计算竖向挠度时系按自重和起重量最大的一台吊车计算。
6吊车梁的合理构造设计
应力集中式造成疲劳破坏的主要原因，因而应特别关注吊车梁的细部构造设计。
焊接组合吊车梁翼缘宜用一层钢板，当采用两层钢板时，外层钢板宜沿梁通长设置，并应在设计和施工中采用措施使上翼缘两层钢板紧密接触。
吊车梁的翼缘板或腹板的焊接拼接应采用加引弧板和引出板的焊透对接焊缝，引弧板和引出板割去处应予打磨平整。
焊接吊车梁和焊接吊车桁架的工地整段拼接应采用焊接或高强螺栓的摩擦型连接。
吊车梁横向加劲肋的宽度不宜小于90毫米。
在支座处的横向加劲肋应在腹板两侧成对布置，并与梁上下翼缘刨平顶紧。
中间横向加劲肋的上端应与梁的上下翼缘刨平顶紧，在重级工作制的吊车梁中，中间横向加劲肋亦应在腹板两侧成对布置，而中、轻级工作制吊车梁则可单侧设置或两侧错开设置。
在焊接吊车梁中，横向加劲肋（含短加劲肋）不得与受拉翼缘相焊，但可与受压翼缘焊接，端加劲肋可与梁上下翼缘相焊，中间横向加劲肋的下端宜在距受拉下翼缘50~100mm处断开，其与腹板的连接焊缝不宜在肋下端起落弧。
当吊车梁受拉翼缘与支撑相连时，不宜采用焊接连接。
重级工作制吊车梁中，上翼缘与柱或制动桁架传动水平力的连接宜采用高强度螺栓的摩擦型连接，而上翼缘与制动梁的连接，可采用高强度螺栓摩擦型连接或焊缝连接。
吊车梁端部与柱的连接构造应设法减少由于吊车梁弯曲变形而在连接处产生的附加应力。
吊车梁的受拉翼缘边缘，宜为轧制边或自动气割边，当用手工气割或剪切机切割时，应沿全长刨边。
吊车梁的受拉翼缘上下不得焊接悬挂设备的零件，并不宜在该处打火或焊接夹具。
钢吊车梁的计算说明书
姓名：
拓万洋
学号：
200905822
专业：
机械设计制造及自动化
方向：
起重
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