钢结构工业厂房设计计算书.doc

.钢结构工业厂房设计计算书单层工业厂房设计计算书一、设计概况单层工业厂房，长60米，宽30米，梁与柱均为桁架结构，屋面只有雪荷载和活荷载。二、设计条件1.设计使用年限：50年2.自然条件（1）地理位置：兰州市某郊区（2）环境条件：除雪荷载外不考虑其他环境条件3.荷载条件结构自重（Q235）：容重7.69810-5 N/mm3静力荷载（雪荷载）：50年一遇最大雪荷载0.15kN/m2动力荷载（吊车）：起重最大量10吨4.材料（1）Q235碳素结构钢（2）热轧普通槽钢（格构式柱）冷弯薄壁方钢管（横梁、檩条）热轧普通工字钢（吊车梁）热轧普通H型钢（吊车轨道）钢板（缀板）压型钢板（屋面）4.安装条件：梁与柱铰接，柱与基础固定连接，其他连接部分焊接。二、结构尺寸模型透视图俯视图长宽AB=60m30m左视图柱高H=5.5m 单跨宽度b=30m/3=10m 吊车梁高度h=5m桁架屋盖高h=2m正视图单跨长度a=60m/8=7.5m 吊车轨道支柱距离a=60m/12=5m三、内力计算及构件设计1.格构式轴心受压柱设计由软件模拟分析得柱的轴心受压最大设计值为N=50000N=50kN对实轴计算，选择截面尺寸假定y=50,按Q235钢b类截面查表得：=0.856，f=215N/mm2所需截面面积： A=N/(f)=50000/(0.856215)N/cm2=2.7cm2回转半径： iy=loy/y=500cm/50=10cm查表试选： 225aA=234.91=69.82cm2，iy=9.81cm，i1=2.42cm,Z0=2.07cm,I1=175.9cm4验算绕实轴稳定：y=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97=150,满足要求查表得：=0.852(b类截面)N/(A)=50000N/(69.82102)cm2=8.41N/mm2100mm,满足构造要求验算绕虚轴稳定：Ix=2(175.9cm4+34.91cm210.932cm2)=8692.84cm4 ix=(Ix/A)1/2=(8692.84cm4/69.82cm2)1/2=11.16cm x=lox/ix=500cm/11.16cm=44.80 ox= (x2+12)1/2=(44.802+252)1/2=51.30=150查表得：=0.847(b类截面)N/(A)=50000N/(0.84769.82102mm2)=8.45N/mm26,满足缀板的刚度要求2.吊车梁设计初选截面（未计自重）梁跨中最大弯矩：Mmax=1/4Fl=1/450kN10m=125kNm所需净截面抵弯矩:Wnx=Mmax/(xf)=(125106)/(1.05215)mm3=553.71cm3梁的高度在净空方面限制500cm,根据刚度要求，梁的容许挠度为l/800，查表可得其容许最小高度为： hmin=l/8=125cm按经验公式可得梁的经济高度为： he=7(Wnx)1/3-30cm=7(553.71cm3)1/3-30cm=27.48cm考虑刚度要求，初选梁为“工45a”,hw=450mm腹板厚度按负担支点处最大剪力需要，由经验公式可得： tw=1.5V/(hwfv)=(1.550000N)/(450mm125N/mm2)=1.3mm依剪力要求所需腹板很小腹板厚度按局部稳定性需要，由经验公式可得： tw=(hw)1/2/11=(45cm)1/2/11=0.61cm=6.1mm选用“工45a”,腹板厚度为tw=11.5mm按近似公式计算所需翼缘板面积：bt=Wnx/hw-(twhw/6)= 553.71cm3/45cm-(1.15cm45cm/6)=3.68cm2试选“工45a”,翼缘板宽度为150mm则所需厚度为 t=368mm2/150mm=2.45mm选用“工45a”,翼缘宽度t=18mm验算截面截面的实际几何性质：A=102cm2 Ix=32241cm4 Wx=32241cm4/22.5cm=1432.8cm3单位长度梁的自重：g=1.2(10200mm210000mm7.69810-5 N/mm3）/10m =942.24N/m梁自重产生的最大弯矩：Mg=1.21/8942.24N/m(10m)2 =14133.6Nm =14.13kNm（1.2为考虑腹板加劲肋等附加构造使自重增大的系数）跨中最大总弯矩为：Mx=125kNm+14.13kNm=139.13 kNm正应力为：=(139.13106 Nmm)/(1.051432.89103)=92.47N/mm2215N/mm2支座处的最大剪力按梁的支座反力计算，其值为： V=50000N+(1.29422.4N1/2)=55653.44N=55.65KN切应力为=55653.44N/(150mm11.5mm)=32.26N/mm2125N/mm2切应力很小，跨中弯矩最大处的截面切应力不再进行计算跨中截面腹板边缘折算应力：=(139.13106Nmm225mm)/(32241104mm4)=97.21N/mm2跨中截面剪力:V=50kN切应力为：=(500001.81522.5103)/(3224110411.5)=8.19N/mm2(2+32)1/2=(97.212+38.192)1/2N/mm2=98.24N/mm21.1f=236.5 N/mm2五、其他构件校核轴力图剪力图弯矩图位移图1.横梁hbt=140mm90mm5mm轴力Nmax=13.1N/mm2,弯矩Mmax=72.8N/mm2 f=215N/mm2剪力Vmax=23.8N/mm2 f=125N/mm2挠度=17.3mm = l/400=7500/400=18.8mm2.檩条hbt=120mm80mm6mm轴力Nmax=2.4N/mm2，弯矩Mmax=91.8N/mm2 f=215N/mm2剪力Vmax=3.9N/mm2 f=125N/mm2挠度=6.8mm = l/250=7500/250=30mm3.吊车轨道HW250250，t1=9mm,t2=14mm,r=16mm轴力Nmax=0.2N/mm2，弯矩Mmax=31.7N/mm2 f=215N/mm2剪力Vmax=8.77N/mm2 f=125N/mm2挠度=23.3mm = l/400=5000/400=12.5mm4.桁架