CN115556868A - 一种t型材变高梁结构设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种T型材变高梁结构设计方法,包括以下步骤:确定船舶甲板反顶区域的T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位;根据待优化部位处安装管件的管径调整该部位原普通甲板强梁的腹板尺寸和/或面板尺寸,以将原普通甲板强梁优化为变高梁,利用有限元分析软件建模分析在相同载荷条件下变高梁的弯曲应力是否满足要求,若不满足,则调整变高梁的材质。本发明将原普通甲板强梁替换为变高梁,能够保证截面积大的风道、管路、电缆等顺利通过强梁结构,有效地解决了各类风道、管路、电缆、设备等的布置问题。

Description

一种T型材变高梁结构设计方法
技术领域
本发明涉及船舶建造技术领域,尤其涉及一种T型材变高梁结构设计方法。
背景技术
船舶甲板为由甲板强梁组成的框架结构,一般情况下,船舶在设计时,考虑到各类风道、管路、电缆等布置需求,在保证船体结构强度的前提下,在甲板强梁上会设置大量的用以使风道、管路、电缆等穿过的减轻孔,这些减轻孔一般都是按照标准尺寸和间距进行设计的。在甲板强梁上设计减轻孔,不仅可以满足风道、管路、电缆等布置需求,而且对于大型邮轮这种重量控制严格的船舶,也起到了减轻船舶重量的作用。
但在船舶甲板反顶区域,风道、管路、电缆等种类繁多、尺寸规格大小不一。对于截面积较大的风道、管路、电缆而言,甲板强梁上的标准减轻孔已经无法满足其穿孔需求。其中,部分截面积稍大的风道、管路、电缆等,可以通过扩大减轻孔来满足其穿孔需求,但这会降低甲板强梁的结构强度,这时为了保证甲板强梁的结构强度不变,通常会设置一些加强,如在减轻孔周边设置一圈扁钢或局部增加腹板厚度等。对于这种扩大减轻孔的方式,减轻孔高度受限于标准强梁腹板高度,其尺寸扩大有限,只能满足部分风管的穿孔需求。对于截面积更大的风道、管路、电缆等,这时候扩大减轻孔已经满足不了结构性要求了,因此设计采用了一种变高梁的结构形式。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种T型材变高梁结构设计方法,用以解决上述背景技术中存在的问题。
一种T型材变高梁结构设计方法,具体包括以下步骤:
S1,确定船舶甲板反顶区域的T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位;
S2,根据待优化部位处安装管件的管径调整该部位原普通甲板强梁的腹板尺寸和/或面板尺寸,以将原普通甲板强梁优化为变高梁,利用有限元分析软件建模分析在相同载荷条件下变高梁的弯曲应力是否满足要求,若不满足,则调整变高梁的材质;
将原普通甲板强梁替换为变高梁后,变高梁的梁体与管件之间需保持至少50mm的间距,且变高梁在等截面下的剖面模数应不小于原普通甲板强梁的剖面模数。
优选地,步骤S2中根据待优化部位处安装管件的管径调整该部位原普通甲板强梁的腹板尺寸和/或面板尺寸,以将原普通甲板强梁优化为变高梁的具体步骤为:
S21,根据待优化部位处安装管件的管径减小原普通甲板强梁的腹板高度;
原普通甲板强梁的腹板高度减小后,其下边缘与待优化部位处管径最大的管件之间至少保持50mm的间距;
S22,利用有限元分析软件建模分析在相同载荷条件下当前尺寸规格的甲板强梁的弯曲应力是否满足要求,若不满足,则继续调整原普通甲板强梁的腹板厚度和/或宽度,调整完成后利用有限元分析软件建模分析其弯曲应力是否满足要求,若不满足,则调整原普通甲板强梁的面板厚度和/或宽度。
优选地,原普通甲板强梁的腹板厚度和/或宽度的调整过程与原普通甲板强梁的面板厚度和/或宽度的调整过程可同步进行。
优选地,步骤S1中T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位是指居住舱室区域内大型风管布置位置处的甲板强梁;
大型风管是指无法从原普通甲板强梁的减轻孔中穿过并且无法从原普通甲板强梁下方穿过的风管。
优选地,步骤S1中T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位是指多种管路集中布置位置处的甲板强梁。
优选地,步骤S1中T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位是指设备高度超过原普通甲板强梁的设备安装位置处的甲板强梁。
优选地,所述待优化部位处的安装管件为风道、管路、电缆管中的一种或几种。
本发明的有益效果是:
本发明将原普通甲板强梁替换为变高梁,不仅能够保证截面积大的风道、管路、电缆等顺利通过强梁结构,有效地解决了各类风道、管路、电缆、设备等的布置问题,而且在保证变高梁剖面模数不变小的前提下,变高梁的结构局部应力小于原普通甲板强梁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是T型材变高梁结构的正视结构示意图。
图2是T型材变高梁结构的仰视结构示意图。
图3是截面积较大的风管从变高梁下穿过的示意图。
图4是集中布置的风道、管路、电缆从变高梁下穿过的示意图。
图5是高度超过普通甲板强梁的设备与变高梁之间的位置示意图。
图中标号的含义为:
1为变高梁,2为普通甲板强梁,3为腹板,4为面板,5为减轻孔,6为截面积很大的风管,7为管路,8为电缆,9为风管,10为超高设备,11为甲板。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
本发明给出一种T型材变高梁结构设计方法,该方法将原普通甲板强梁替换为变高梁,不仅能够保证截面积大的风道、管路、电缆等顺利通过强梁结构,而且在保证变高梁剖面模数不变小的前提下,变高梁的结构局部应力小于原普通甲板强梁。
变高梁是指高度上有变化的甲板强梁。本申请中将原普通甲板强梁的腹板高度降低,为了保证强梁结构强度不变,同时增加腹板的厚度、或面板的宽度或者厚度,甚至可以提高腹板或者面板的材质等级,这种结构优化后的强梁称之为变高梁。
本发明的T型材变高梁结构设计方法,具体包括以下步骤:
S1,确定船舶甲板反顶区域的T型材上需要将普通甲板强梁2优化为变高梁1的待优化部位。
风管通常布置在舱室上方,其一般从甲板强梁上的减轻孔中穿过。但是,居住舱区域有很多大型风管,由于其截面积很大,无法从甲板强梁的减轻孔中穿过,同时由于居住舱区域的层高限制或者舱室推进空间的限制,这些大型风管也无法从强梁下方穿过,这种情况可以通过将局部的普通甲板强梁调整为变高梁,使让风管从变高梁下方穿过,且也能保证风管与天花板不干涉,即居住舱室区域内大型风管布置位置处的甲板强梁是需要进行结构优化的待优化部位。
除了上述截面积很大的无法从甲板强梁的减轻孔中或甲板强梁下方穿过的风道、管路、电缆,还有很多风道、管路、电缆需要集中布置,即需要从同一位置穿过,此时,强梁上减轻孔的数量无法满足这些需集中布置的管件的穿孔需求,而且受到居住舱室天花板高度的影响,这些集中布置的管件也无法从甲板强梁的下方穿过。若将这些集中布置的管件绕行从其他位置的减轻孔中穿过,不仅会浪费大量的材料,而且也会导致其他风道、管路、电缆的敷设位置的改变,会增加大量的人工修改设计成本;同时,对于大型邮轮而言,由于其上层空间有限,减轻孔利用率极高,很难找到其他绕行路径。这种情况下也可以将局部的普通甲板强梁调整为变高梁,让风道、管路、电缆集中从变高梁下方穿过,即多种管路集中布置位置处的甲板强梁是需要进行结构优化的待优化部位。
另外,船上有大量的机械设备,尤其在甲板居住区,存在有大量的电气设备、通风设备等,其中部分设备的设备高度超过甲板强梁,有些可以通过改变设备安装位置的方式来避开甲板强梁,但是对于大型邮轮而言,其设备房间布局紧凑,设备的移动空间有限,这些设备在布置上无法避开甲板强梁。这种情况下也可以将局部的普通甲板强梁调整为变高梁,保证安装的设备与甲板强梁不干涉,不会影响到船体建造进度,即设备高度超过原普通甲板强梁的设备安装位置处的甲板强梁是需要进行结构优化的待优化部位。
S2,根据待优化部位处安装管件的管径调整该部位原普通甲板强梁的腹板3尺寸和/或面板4尺寸,以将原普通甲板强梁优化为变高梁,利用有限元分析软件建模分析在相同载荷条件下变高梁的弯曲应力是否满足要求,若不满足,则调整变高梁的材质;
将原普通甲板强梁替换为变高梁后,变高梁1的梁体与管件之间需保持至少50mm的间距,且变高梁1在等截面下的剖面模数应不小于原普通甲板强梁2的剖面模数。
具体地,根据待优化部位处安装管件的管径调整该部位原普通甲板强梁的腹板3尺寸和/或面板4尺寸,以将原普通甲板强梁优化为变高梁的步骤为:
首先,根据待优化部位处安装管件的管径减小原普通甲板强梁2的腹板3高度(仅调整原普通甲板强梁的腹板3高度,其腹板3厚度、宽度保持不变);原普通甲板强梁的腹板3高度减小后,其下边缘与待优化部位处管径最大的管件之间至少保持50mm的间距,如图1所示,图中H1为变高梁的高度,即将原普通甲板强梁的腹板高度减小后得到的新腹板的高度。
然后,利用有限元分析软件建模分析在相同载荷条件下当前尺寸规格的甲板强梁的弯曲应力是否满足要求(变高梁所承受的弯曲应力应不大于原普通甲板强梁所承受的弯曲应力),若不满足,则继续调整原普通甲板强梁的腹板3厚度和/或宽度。调整原普通甲板强梁的腹板3时,应使其两侧边缘与待优化部位处管径最大的管件之间至少保持50mm的间距。
原普通甲板强梁的腹板3厚度和/或宽度调整完成后,再次利用有限元分析软件建模分析其弯曲应力是否满足要求,若不满足,则调整原普通甲板强梁的面板4厚度和/或宽度B1。
优选地,原普通甲板强梁的腹板3厚度和/或宽度的调整过程与原普通甲板强梁的面板4厚度和/或宽度的调整过程可同步进行。
优选地,所述待优化部位处的安装管件为风道、管路、电缆管中的一种或几种。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种T型材变高梁结构设计方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1,确定船舶甲板反顶区域的T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位;
S2,根据待优化部位处安装管件的管径调整该部位原普通甲板强梁的腹板尺寸和/或面板尺寸,以将原普通甲板强梁优化为变高梁,利用有限元分析软件建模分析在相同载荷条件下变高梁的弯曲应力是否满足要求,若不满足,则调整变高梁的材质;
将原普通甲板强梁替换为变高梁后,变高梁的梁体与管件之间需保持至少50mm的间距,且变高梁在等截面下的剖面模数应不小于原普通甲板强梁的剖面模数。
2.根据权利要求1所述的T型材变高梁结构设计方法,其特征在于,步骤S2中根据待优化部位处安装管件的管径调整该部位原普通甲板强梁的腹板尺寸和/或面板尺寸,以将原普通甲板强梁优化为变高梁的具体步骤为:
S21,根据待优化部位处安装管件的管径减小原普通甲板强梁的腹板高度;
原普通甲板强梁的腹板高度减小后,其下边缘与待优化部位处管径最大的管件之间至少保持50mm的间距;
S22,利用有限元分析软件建模分析在相同载荷条件下当前尺寸规格的甲板强梁的弯曲应力是否满足要求,若不满足,则继续调整原普通甲板强梁的腹板厚度和/或宽度,调整完成后利用有限元分析软件建模分析其弯曲应力是否满足要求,若不满足,则调整原普通甲板强梁的面板厚度和/或宽度。
3.根据权利要求2所述的T型材变高梁结构设计方法,其特征在于,原普通甲板强梁的腹板厚度和/或宽度的调整过程与原普通甲板强梁的面板厚度和/或宽度的调整过程可同步进行。
4.根据权利要求1所述的T型材变高梁结构设计方法,其特征在于,步骤S1中T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位是指居住舱室区域内大型风管布置位置处的甲板强梁;
大型风管是指无法从原普通甲板强梁的减轻孔中穿过并且无法从原普通甲板强梁下方穿过的风管。
5.根据权利要求1所述的T型材变高梁结构设计方法,其特征在于,步骤S1中T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位是指多种管路集中布置位置处的甲板强梁。
6.根据权利要求1所述的T型材变高梁结构设计方法,其特征在于,步骤S1中T型材上需要将普通甲板强梁优化为变高梁的待优化部位是指设备高度超过原普通甲板强梁的设备安装位置处的甲板强梁。
7.根据权利要求1所述的T型材变高梁结构设计方法,其特征在于,所述待优化部位处的安装管件为风道、管路、电缆管中的一种或几种。
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