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文档简介

PAGEi摘要我们十分看好钢结构的发展前景,奥运场馆的建设、西部大开发的实施、城市化和工业化步伐的进一步加快、重大基础设施工程的上马等等,均为中国钢结构发展提供了十分广阔的前景。中国钢结构如今无论是设计水平,还是制作安装技术,都不比国外逊色,完全可以满足我国经济发展和基本建设的需要。本工程为阳泉市某单层轻钢厂房,总建筑面积2160平方米,建筑高度8.9米。采用门式刚架结构,结构形式为单跨双坡,内设一台10T中级工作制吊车(A5),室内外高差0.45m.本工程耐火等级为二级,屋面防水等级三级,建筑耐久年限二级,抗震设防烈度7度。本设计包括两部分,结构设计和基础设计。其中,结构设计包括梁柱截面设计,构件节点设计,吊车梁和牛腿设计,檩条设计,支撑设计,地脚锚栓设计等。厂房所用主要材料为Q235B。本设计严格遵守国家现行相关规范。关键词:单层钢结构工业厂房AbstractWeareveryoptimisticabouttheprospectsforthedevelopmentofsteelstructure,theconstructionofOlympicvenues,theimplementationoflarge-scalewesterndevelopment,urbanizationandfurtheracceleratethepaceofindustrialization,majorinfrastructureprojectslaunched,andsoon,arethedevelopmentofChina'ssteelstructureprovidesaverybroadProspects.NowboththeChinesesteelstructuredesign,installationorproductiontechnology,notlessthanabroad,fullysatisfyChina'seconomicdevelopmentandinfrastructureneeds.ThisprojectistheYangquansomeSomeMonolayerSteelStructureIndustryWorkshop.Thetotalfloorspaceis2160.Theconstructionishighly8.9m.Usesthegatetyperigidstructure,thestructurestyleforstridesoneboatsatonetimetwoslopes,Usesone10Tintermediateworkingsystemcrane(A5).Roominsideandoutsideelevationdifference0.45m.Thisprojectfireproofistwolevels.Theearthquakeresistancefortificationintensityis7degrees.Theroofingwaterproofingrankisthreelevels.Thebuildingdurableagelimitistwolevels.Thisdesignincludingtwoparts:structuraldesignandgroundfoundationdesign.Amongthem,structuraldesignincludingbeamcolumnsectiondesign,componentnodedesign,cranebeamandcorbeldesign,purlindesign,footfangboltdesignandsoon.TheworkshopusesthemainmaterialisQ235B.Thisdesignobservesthenationalpresentstandardstrictly.Keyword:steeltructureindustryworkshopmonolayer目录第一章.基本资料 1第二章.截面验算 24第一节基本资料 24第二节.边柱的验算: 24第三节.斜梁的验算: 28第三章.节点设计: 30第一节.梁柱节点设计: 30第二节.梁梁节点设计 32第四章.吊车梁设计 35第一节.吊车基本资料 35第二节.吊车荷载的标准值 35第三节.荷载的取值依据 36第四节.内力计算 36第五节.截面选择 37第六节.截面特性 38第七节.吊车梁的强度验算 39第八节.稳定验算 41第九节.挠度计算 43第十节.支座加劲肋计算 43第十一节.焊缝计算 44第五章.牛腿及其和柱的连接验算 46第六章.檩条设计 48第七章.屋面支撑 51第八章.墙梁计算 53第九章.抗风柱设计 55第十章.柱间支撑设计 57第十一章、地脚锚栓设计 59第十二章.侧移计算 62第十三章、基础设计 64参考文献 71外文资料(英文) 72钢结构建筑设计与表现浅析 77致谢 80第一章.基本资料一.柱网布置二.荷载计算计算单元:如图中阴影部分所示。结构形式如下:1.恒载:0.32.屋面荷载:0.53.风荷载:其中::风振系数。对于单层房屋计算时不考虑,取1.0:风荷载体型系数。时,取=-0.6:风压高度变化系数.按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用:当高度小于10m时,应按10m高度处的值采用。:基本风压.按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB-50009-2001)的规定值乘以1.05采用。:风荷载标准值(单位:)高度5m10m15m1.01.01.14(风荷载体型系数示意)以左风为例:据上式得当左风作用时的荷载示意图(单位:KN/m)2.022.022.021.511.261.261.261234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)4.雪荷载由荷载规范查得阳泉地区基本雪压为0.35<0.5故考虑活荷载时不考虑雪荷载的影响。5.对积灰荷载不予考虑。6.吊车荷载祥见吊车梁设计。7.地震力的计算(不予考虑)三.初选截面:1.刚架横梁的截面高度与其跨度之比h/4应符合:实腹式横梁宜采用1/30——1/40L=18000mmh=450—600mm截面尺寸(边柱,梁)5002001014157.241839.287721278.5384.416.37.540020081070.418871.53661.5712.5截面位置边柱梁EA()32383201450240EI()86189.238875.3将截面性质及荷载情况输入结构求解器中,可得到相应的内力情况(后附图)将内力进行下列三种组合:(1)1.2恒+1.4活(2)1.2恒+1.4风荷载(左,右)(3)1.2恒+1.40.85(活+吊车(左,右)+风荷载(左,右))四.内力组图1:恒载(kN)1.81.81234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)轴力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-19.50-19.50-9.12-9.12-19.50-19.50剪力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-7.54-7.5415.37-0.910.91-15.377.547.54弯矩图(KN*M)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-7.8522.31-38.02-7.85-38.0227.3727.4527.37-38.0227.45-7.85-38.0222.31-7.852:活载11234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)轴力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-27.00-27.00-15.19-15.19-27.00-27.00剪力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-12.57-12.5725.62-1.521.52-25.6212.5712.57弯矩图(KN*M)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-13.0937.18-63.36-13.09-63.3645.6145.7645.61-63.3645.76-13.09-63.3637.18-13.093:风荷载(左)2.022.022.021.511.261.261.261234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)轴力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)14.4814.484.796.145.744.6110.4510.45剪力图(KN)弯矩图(KN*M)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-59.917.477.4742.5442.54-22.35-22.3516.44-23.0616.447.627.597.6218.964:风荷载(右)1.261.261.261.261.512.022.021234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)轴力图(KN)剪力图(KN)弯矩图(KN*M)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)18.967.627.6216.447.5916.44-22.35-23.06-22.3542.5442.547.477.47-59.915:一台吊车时(左)轴力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-171.67-171.67-19.81-20.27-39.83-39.83剪力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-20.14-20.14-4.32-0.3120.1420.14弯矩图(KN*M)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-52.2428.32-52.24-92.5373.0732.79-6.2832.79-9.09-6.28-9.0931.19-58.04-17.7662.81-17.766:一台吊车时(右)11234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)轴力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-59.65-59.65-20.27-19.81-171.14-171.14剪力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-20.14-20.140.314.3220.1420.14弯矩图(KN*M)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-17.7362.83-17.73-58.0231.21-9.07-6.28-9.0732.77-6.2832.7773.05-92.55-52.2728.30-52.277:一台吊车时(左)横向11234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)轴力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-1.22-1.22-21.22剪力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-20.14-20.14-4.32-0.3120.1420.14`弯矩图(KN*M)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-52.2428.32-52.24-92.5373.0732.79-6.2832.79-9.09-6.28-9.0931.19-58.04-17.7662.81-17.768:一台吊车时(右)横向11234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)轴力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)2-0.12-1.22-1.22剪力图(KN)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)6.726.726.72-1.21-1.216.726.726.72弯矩图(KN*M)yyx1234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)-2.46-29.34-2.4610.9810.9810.98-10.98-10.98-10.982.4629.342.46五.内力组合表荷载类型单元码杆端1杆端2N(KN)V(KN)M(KN*M)N(KN)V(KN)M(KN*M)恒载(标)1-19.50-7.54122.311-19.50-7.541-7.8532-19.50-7.541-7.853-19.50-7.541-38.0173-9.11615.369-38.017-9.116-0.91227.3674-9.1160.91227.367-9.116-15.369-38.0175-19.507.541-38.017-19.507.541-7.8536-19.507.541-7.853-19.507.54122.311活载(标)1-27.000-12.56837.185-27.000-12.568-13.0892-27.000-12.568-13.089-27.000-12.568-63.3623-15.19325.615-63.362-15.193-1.51945.6114-15.1931.51945.611-15.193-25.615-63.3625-27.00012.568-63.362-27.00012.568-13.0896-27.00012.568-13.089-27.00012.56837.185风荷载(左)114.47720.886-59.90914.47712.8067.474214.47712.8067.47414.4774.72642.53736.143-13.93542.5374.791-0.413-22.35044.614-1.353-22.3505.7429.93116.442510.453-4.72616.44210.4530.3147.620610.4530.3147.62010.4535.35418.957风荷载(右)110.453-5.35418.95710.453-0.3147.620210.453-0.3147.62010.4534.72616.44235.742-9.93116.4424.6141.353-22.35044.7910.413-22.3506.14313.93542.537514.477-4.72642.53714.477-12.8067.474614.477-12.8067.47414.477-20.886-59.909吊车荷载(左)竖向1-171.67-20.1428.33-171.67-20.14-52.242-171.67-20.14-52.24-171.67-20.1432.793-19.81-4.3232.79-19.811-4.32-6.284-20.27-0.311-6.28-20.27-0.311-9.15-39.8320.14-9.1-39.8320.14-17.766-39.8320.14-17.76-39.8320.1462.81吊车荷载(右)竖向1-59.65-20.1462.83-59.65-20.14-17.732-59.65-20.14-17.73-59.65-20.14-9.073-20.270.309-9.07-20.270.309-6.284-19.814.317-6.28-19.814.31732.775-171.1420.1432.77-171.1420.14-52.276-171.1420.14-52.27-171.1420.1428.30吊车荷载(左)横向1-1.22-6.7229.34-1.22-6.722.462-1.22-6.722.46-1.220.00-10.983-0.121.21-10.98-0.121.2140.0000.121.21410.9851.220.0010.981.22-6.72-2.4661.22-6.72-2.461.22-6.72-29.34吊车荷载(右)横向11.226.72-29.341.226.72-2.4621.226.72-2.461.220.0010.97930.12-1.2110.980.12-1.210.004-0.12-1.210.00-0.12-1.21-10.9795-1.220.00-10.98-1.226.722.466-1.226.722.46-1.226.7229.341.2恒+1.4活1-61.2-26.6478.83-61.2-26.64-27.752-61.2-26.64-27.75-61.2-26.64-71.03-32.2154.3-134.328-32.21-3.22196.704-32.213.22196.70-32.21-54.3-134.335-61.226.64-134.328-61.226.64-27.756-61.226.64-27.75-61.226.6478.841.2恒+1.4风荷载(左)1-3.1320.19-57.10-3.138.881.042-3.138.881.04-3.13-2.4313.933-2.34-1.0713.93-4.23-1.671.554-4.48-0.801.55-2.90-4.54-22.65-8.772.43-22.60-8.779.491.246-8.779.491.24-8.7716.5453.311.2恒+1.4风荷载(右)1-8.77-16.5453.31-8.77-9.491.242-8.77-9.491.24-8.77-2.43-22.603-2.904.54-22.60-4.480.801.554-4.231.671.55-2.341.0713.935-3.132.4313.93-3.13-8.881.046-3.13-8.88-1.04-3.13-20.19-57.101.2恒+1.40.85(活+吊(左)+风(左))1-242.59-23.1233.44-242.59-32.73-78.272-242.59-32.73-78.27-242.59-42.35-31.383-45.2827.20-31.38-46.89-8.5353.054-47.100.9253.05-46.31-37.48-112.285-90.4942.35-112.28-90.4948.35-37.076-90.4948.35-37.07-90.4954.34168.331.2恒+1.40.85(活+吊(左)+风(右))1-247.38-54.34127.29-247.38-48.35-78.12-247.38-48.35-78.10-247.38-42.35-62.443-45.7631.97-72.93-47.10-6.4353.054-47.443.0253.05-45.83-32.71-81.235-85.7042.35-81.23-85.7032.73-26.936-85.7032.73-37.24-85.7023.1274.481.2恒+1.40.85(活+吊(右)+风(左))1-109.29-23.1274.50-109.29-32.73-37.22-109.29-32.73-37.20-109.29-42.35-81.203-45.8332.71-81.2-47.44-8.5353.054-47.106.4353.50-45.76-31.97-62.465-246.7042.35-62.46-246.7048.35-78.136-246.7048.35-78.13-246.7054.34127.261.2恒+1.40.85(活+吊(右)+风(右))1-114.07-54.34168.35-114.07-48.35-37.032-114.07-48.35-37.03-114.07-42.35-112.253-46.3126.31-112.25-47.65-0.9253.054-46.898.5353.05-45.28-27.2-31.415-242.042.35-34.41-242.032.73-78.316-242.032.73-78.31-242.023.1233.41最大M及相应的N,V1-114.07-54.34168.35-247.38-48.35-78.12-242.59-32.73-78.27-61.2-26.64-71.03-32.2154.3-134.33-32.21-3.2296.74-32.213.2296.7-32.21-54.3-134.335-61.226.64-134.33-242.032.73-78.136-246.748.35-78.13-90.4954.34168.33最大N及相应的M,V1-247.38-54.34127.29-247.38-48.35-78.12-247.38-48.35-78.1-247.38-42.35-62.443-45.8332.71-81.2-47.65-0.9253.054-47.443.0253.05-47.44-8.5353.055-246.742.35-62.46-246.748.35-78.136-246.748.35-78.13-246.754.34127.26最小N及相应的M,V1-3.3120.19-57.10-3.318.881.042-3.318.881.04-3.31-2.4313.933-2.34-1.0713.93-4.231.071.554-4.231.671.55-2.34-8.8813.935-3.312.4313.93-3.31-8.951.046-3.31-8.881.04-3.31-20.19-57.1依据组合内力表可知以下各截面的控制内力:11234567(1)(2)(3)(4)(5)(6)最大M及相应的N,V最大N及相应的M,V最小N及相应的M,V截面位置N(KN)V(KN)M(KN*M)N(KN)V(KN)M(KN*M)N(KN)V(KN)M(KN*M)边柱1-1-114.07-54.34168.35-247.38-54.34127.29-3.3120.19-57.102-2-247.38-48.35-78.1-247.38-48.35-78.1-3.318.881.043-3-242.59-32.73-78.27-247.38-48.35-78.1-3.318.881.044-4-61.2-26.64-71.0-247.38-42.35-62.44-2.34-8.8813.93梁1-1-32.2154.3-134.33-45.8332.71-81.22-2-32.213.2296.7-47.443.0253.05第二章.截面验算第一节基本资料柱的计算长度:的系数如下01.02.03.04.07.0刚接2.081.161.081.061.041.021.00:柱的截面惯性矩:柱的高度:横梁的截面惯性矩:横梁的长度边柱:查表:=1.5考虑到实际不完全刚接=1.11.5=1.65则=1.658=13.2m二.斜梁:取实际长度=18.09m三.对于平面外,因檩距与墙梁的间距为1.5m,偶撑间距取3m,所以边柱与斜梁的平面外计算长度取3m。第二节.边柱的验算:一.边柱为非变截面柱截面尺寸:500x200x10x14截面特性:A=157.2cm2Ix=41839.4cm4Wx=1278.5cm3ix=16.3cmIy=8772.0cm4Wy=384.4cm3ix=7.5cm二.宽厚比验算:翼缘部分:b/t=(200-10)/(2×10)=9.5<15腹板:=250三.强度验算:对于2-2截面,当取MmaxM=-78.1KN.mN=-247.38KNV=-48.35KN柱腹板的有效宽度计算:=247380/15720+78100000*261/418394000=64.46N/mm2<fy=215N/mm2=-32.98N/mm2腹板边缘正应力比值:腹板在正应力作用下的凸曲系数:=15.12与板件受弯、受压有关的参数,==0.43<0.8腹板全部有效。因不设置加劲肋时,<0.8故=125N/mm2柱腹板抗剪承载力设计值为:=472×10×125=590KNV=48.35KN<0.5Vd=590×0.5=295KN在弯,剪,压共同作用下:=(215-247380/15720)×1278500=254.76KN.mM=78.1KN.m<,故截面强度满足要求。对于1-1截面,当取NmaxM=127.29KN.mN=-247.38KNV=-54.34KN柱腹板的有效宽度计算:=247380/15720+127290000*261/418394000=95.14N/mm2<fy=215N/mm2=-63.67N/mm2腹板边缘正应力比值:腹板在正应力作用下的凸曲系数:=10.21与板件受弯、受压有关的参数,==0.53<0.8腹板全部有效。因不设置加劲肋时,<0.8故=125N/mm2柱腹板抗剪承载力设计值为:=472×10×125=590KNV=54.34KN<0.5Vd=590×0.5=295KN在弯,剪,压共同作用下:=(215-247380/15720)×1278500=254.76KN.mM=127.29KN.m<,故截面强度满足要求。其它截面的内力均比上述两种情况要小,故不必验算,强度均满足要求。四.平面内稳定性验算:M=78.1KN*MN=247.38KN=15530/163=95.28<=150查表=0.588=(3.14×3.14×206000×15720)/(1.1×95.282)=3197.3KN等效弯矩系数=247380/(0.588×15720)+78100000/〈(1-247300×0.588/3197.3)×1278500〉=25.39N/mm2〈f=215N/mm2五.平面外稳定性验算:=3000/75=40查表=0.899等截面柱=1所以=1=1腹板受压长度:为受压翼缘与受压区腹板1/3高度组成的截面绕y轴的回转半径。=3000/58.98=50.86=10.25>0.6因为>0.6,对其进行修正:==1.07=247380/(0.899×15720)+78100000/(1.07×1278500)=74.6N/mm2〈f=215N/mm2六.腹板与翼缘焊缝的连接计算:0.35mm取8mm满足要求。边柱验算完毕,强度和稳定性均满足要求。第三节.斜梁的验算:一.斜梁截面尺寸400x200x8x10A=70.4cm2Ix=18871.5cm4Wx=712.5cm3ix=16.4cmIy=3661.5cm4Wy=199.2cm3ix=7.2cm二.宽厚比验算:翼缘部分:b/t=(200-8)/(2×10)=9.6<15腹板:=250三.强度验算:对于1-1截面,当取MmaxM=134.33KN.mN=32.21KNV=54.3KN柱腹板的有效宽度计算:=32210/7040+134330000*215/188715000=157.62N/mm2<fy=215N/mm2=-148.46N/mm2腹板边缘正应力比值:腹板在正应力作用下的凸曲系数:=85.36与板件受弯、受压有关的参数,==0.18<0.8腹板全部有效。因不设置加劲肋时,<0.8故=125N/mm2柱腹板抗剪承载力设计值为:=380×8×125=380KNV=54.3KN<0.5Vd=380×0.5=190KN在弯,剪,压共同作用下:=(215-32210/7040)×712500=149.93KN.mM=134.33KN.m<,故截面强度满足要求。梁其它截面的内力均比上述情况要小,故不必验算,强度均满足要求。四.平面内稳定性验算:M=134.33KN*MN=32.21KN=18090/164=110.3<=150查表=0.493=(3.14×3.14×206000×7040)/(1.1×110.32)=1068.45KN等效弯矩系数=32210/(0.493×7040)+134330000/〈(1-32210×0.493/1068.45)×712500〉=89.42N/mm2〈f=215N/mm2满足要求五.平面外的整体稳定性验算:斜梁不需计算整体稳定性的侧向支撑点间最大长度,可取斜梁受压翼缘宽度的倍,因偶撑的间距为3M,满足上述要求,故不需计算整体稳定性。六.腹板与翼缘焊缝的连接计算:取6mm满足要求。至此,斜梁验算完毕,强度和稳定性均满足要求。第三章.节点设计:第一节.梁柱节点设计:一.梁柱连接节点螺栓强度验算:梁柱节点采用10.9级M20高强螺栓摩擦连接,构件接触面采用喷砂处理,摩擦面抗滑移系数,,每个螺栓的预拉力为155KN,连接处传递内力值为:M=71KN*MN=61.2KNV=26.64KNZ50Z500x200x10x14端板L400x200x8x101-1剖面图第一排螺栓拉力:=-61.2/8+71×0.275/[4×()]=39.8KN<0.8×155=124KN=-61.2/8+71×0.165/[4×()]=20.83KN<0.8×155=124KN螺栓群的抗剪承载力:=0.9×1×0.45×[8×155-1.25×(39.8+20.83)×4]=379.42KN>V=26.64KN满足要求。最外排螺栓的抗剪承载力:=0.9×1×0.45×(155-1.25×39.8)=42.63KN二.端板厚度验算:==16.66mm取t=24mm即端板为2—650×200×25三.梁柱节点域的剪应力验算:=71000000/(400×200×10)=88.75N/mm2<fv=125N/mm2满足要求。四.螺栓处腹板的强度验算:刚架构件的翼缘与端板的连接采用全熔透对接焊缝,腹板与端板的连接采用角焊缝。采用翼缘内第二排一个螺栓的拉力设计值Nt2,经计算得到:Nt2=20.83KN<0.4P=62kN。因为ew=61mm,tw=8mm,所以,=62000/(61×8)=127.05N/mm2<f=215N/mm2满足要求。第二节.梁梁节点设计一.梁梁连接节点螺栓强度验算:梁柱节点采用10.9级M20高强螺栓摩擦连接,构件接触面采用喷砂处理,摩擦面抗滑移系数,,每个螺栓的预拉力为155KN,连接处传递内力值为:M=96.7KN*MN=32.21KNV=3.22KN第一排螺栓拉力:=-32.21/8+96.7×0.275/[4×()]=60.6KN<0.8×155=124kN=-32.21/8+96.7×0.165/[4×()]=34.76KN<0.8×155=124kN螺栓群的抗剪承载力:=0.9×1×0.45×[8×155-1.25×(60.6+34.76)×4]=309.1KN>V=3.22KN满足要求。二.端板厚度验算:伸臂类端板:==20.56mm两边支承类端板(端板平齐):ef=50mm,ew=61mm,Nt=60.6KN,b=200mm,f=215mm=17.32mm取t=20mm即端板为2—650×200×20三.螺栓处腹板的强度验算:刚架构件的翼缘与端板的连接采用全熔透对接焊缝,腹板与端板的连接采用角焊缝。采用翼缘内第二排一个螺栓的拉力设计值Nt2,经计算得到:Nt2=34.76KN<0.4P=62KN。因为ew=61mm,tw=8mm,所以,=62000/(61×8)=127.05N/mm2<f=215N/mm2满足要求。第四章.吊车梁设计第一节.吊车基本资料取得吊车的基本资料为:起重量10t;软钩;跨度16.5m;吊车基本尺寸示意图吊车基本尺寸:B=5200mm,W=4000mm;轨道以上高度H=1876mm,B1=230mm;轨道型号:42kg/m;小车重量:3.424t,总重:18.881t;轮压:Pmax=174KN,Pmin=37.5KN第二节.吊车荷载的标准值吊车竖向荷载的标准值为吊车的轮压:Pmax=174KN,Pmin=37.5KN吊车每个车轮的横向水平制动力的标准值:=0.12×(200+68.6)/4=6.715KN吊车纵向水平荷载的标准值:=0.1×2×174=34.8KN计算吊车梁,由于竖向荷载产生的弯矩和剪力时,应考虑轨道,吊车制动结构以及梁自重等,故将求得的弯矩和剪力之值乘以(增大系数)当梁跨度为6m时,吊车梁=1.03第三节.荷载的取值依据计算吊车梁的强度,稳定及连接强度时,应采用设计值(荷载标准值×1.4),吊车竖向荷载×动力系数,(A5软钩吊车,动力系数1.05);计算疲劳和正常使用状态的变形时,操作采用标准值。第四节.内力计算一.吊车梁内力计算(采用简支吊车梁)两个轮子作用于梁上,最大弯据点的位置为:计算简图=w=4000mm=/4=1000mm吊车竖向荷载的设计值(最大):上式中,为最大轮压标准值。为动力系数,对悬挂吊车(包括电动葫芦)以及轻、中级工作制的软钩吊车,取1.05;对中级工作制的软钩吊车、硬钩吊车以及其它特种吊车,取1.1。为附加荷载增大系数。=1.4×1.05×1.03×174=263.45KN吊车横向水平荷载的设计值:=1.4×6.72=9.41KNMmax=1.03×2×263.45×(3-1.000)2/6=361.8KN*M在Mmax处相应的剪力为:=1.03×2×263.45×(3-1.00)/6=180.9KN二.最大剪力在梁端支座处:Vmax=1.03×(263.45×2/6+263.45)=351.3KN三.吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载作用下,在水平向的=H×Mmax/P=9.41×351.3/(263.45×1.03)=12.18KN*M第五节.截面选择一.腹板高度的确定I.吊车梁所需截面模量其中为吊车横向水平荷载作用系数,取0.8将Mmax=361.8KN*M代入上式361800000/(0.8×215)=2103488.4mm3由一台吊车竖向荷载标准植产生的弯曲应力:=361.8×106/(1.4×1.05×2103488.4)=117N/mm2<f=215N/mm2由刚度条件确定梁截面最小高度=117×6000/(5×2.06×105)=682mm2.梁的经济高度==676.4mm所以取腹板高度700mm(取50mm的倍数)二.腹板厚度的确定按经验公式=7.6mm按剪力确定=1.2×351300/(700×125)=4.82mm又取8mm=700/8=87.5 应设置横向加劲肋。三.吊车梁翼缘的确定因吊车钢轨用压板与上翼缘用螺栓连接,故两侧留有螺栓孔=2103488.4/700—8×700/6=2071.65mm取b=300mmt=12mmb/t=(300-8)/2×12=12.17吊车梁上下翼缘均采用—300×12腹板—700×8螺栓选用M22,d=24mm第六节.截面特性一.毛截面特性:30×1.2×2+70×0.8=12870/2+1.2=36.2cm30×/12—(30—0.8)×/12=11412530×1.2×(36.2-0.6)+0.8×35×35/2=1772114125/36.2=3153二.净截面特性:128-2×24×11.2=122[(30-2×2.4)×1.2×(72.4-0.6)+0.8×70×36.2+30×1.2×0.6]/122=34.6cm(30-2×2.4)×/12+(30-2×2.4)×1.2×(72.4-34.6-0.6)+30×/12+30×1.2×(34.6-0.6)+0.8×/12+70×0.8(36.2-34.6)=106481三.上翼缘对y轴的特性:=1.2×/12=2700=2700-2×2.4×1.2×9=2233/15=2233/15=149/15=2700/15=180第七节.吊车梁的强度验算一.上翼缘的正应力计算满足要求。二.下翼缘的正应力计算三.吊车梁支座处截面的剪应力设计值(突缘支座)满足要求。四.局部承压强度验算腹板的局部压应力,钢轨规格为43kg/mh=140mm=50+5×12+2×140=390mm由公式集中荷载增大系数P=263.45KN满足要求。五.腹板计算高度边缘处的折算应力验算=101N/mm=51.5N/mm=94.2N/mm满足要求第八节.稳定验算一.梁的整体稳定性:应计算梁的整体稳定性:利用公式进行验算其中=6000×12/(300×724)=0.331<2.0=0.73+0.18×0.331=0.790对双轴对称工字钢=0故不对进行修正。=1.303>0.6对其修正二.腹板的局部稳定性:对轻,中级工作制吊车梁在计算腹板的局部稳定性时,对吊车轮压设计植进行折减系数为0.9=70/0.8=87.5<170故应设置横向加劲肋。取加劲肋的间距为a=1000mm(取=100mm)(取=6mm)1>计算则=f=2152>计算则3>计算因所以:满足要求三.验算端部:假定=0满足要求。第九节.挠度计算满足要求。第十节.支座加劲肋计算选用—2086设计为突缘支座计算支座加劲的端面承压应力为:稳定计算:查表=0.982计算支座加劲在腹板平面外的稳定性:满足要求。第十一节.焊缝计算一.梁腹板与上翼缘板的连接焊缝:=1.77mm取8mm满足二.梁腹板与下翼缘板的连接焊缝:=1.77取8mm三.支座加劲肋与梁腹板的连接焊缝:突缘支座设=1.42mm故满足要求。第五章.牛腿及其和柱的连接验算牛腿连接节点示意图牛腿所承受的组合内力值:牛腿承受一个吊车梁传来的偏心竖向力,包括吊车竖向荷载以及吊车梁的自重,力的大小为:满足要求。集中力作用下为避免腹板局部失稳,设置加劲肋,见图示意。牛腿与柱焊接,焊缝均采用焊透的对接焊缝,质量等级二级,焊缝与被焊构件强度相等,不予验算。第六章.檩条设计一.基本情况屋面实腹式檩条,选用冷弯C型卷边型钢180x70x20x3,跨度L=6m,檩距为1.5m,中间设一道拉条,檩条及拉条钢材均为Q235。檩条截面如图4-30所示:檩条截面示意图二.荷载及其效应组合檩条上所承受的荷载:恒载0.3×1.5=0.45kN/m,活载0.5×1.5=0.75kN/m,风载-1.154荷载效应组合:(1)1.2恒载+1.4活载;(2)1.2恒载+1.4风载(3)1.2恒载+1.4检修集中荷载其中,为荷载标准值为荷载设计值可见第一种组合起控制作用。三.内力计算如图所示,由Y平面内荷载Qy引起的绕X轴的弯矩,按单跨简支梁计算;由X平面内荷载Qx引起的弯矩,考虑拉条作为侧向支撑点,按单跨简支梁计算。A=945mm2,Ix=3736400,Iy=604200h/b=160/70=2.29<3b/t=70/3=23<31且a/t=20/3=6.7所以,截面全部有效。考虑到截面有孔洞削弱,所以乘以折减系数0.9四.强度验算按式验算:均<f=205强度满足要求。五.整体稳定验算(在第二种组合下)按式计算:六.挠度验算根据计算知,该檩条的强度,整体稳定性和挠度均满足要求。七.拉条设置1)当檩条跨度L≤4m时,通常可不设拉条或撑杆;当4m<L≤6m时,可仅在檩条跨中设置一道拉条,檐口檩条间应设置撑杆和斜拉条;当L>6m时,宜在檩条跨间三分点处设置两道拉条,檐口檩条间应设置撑杆和斜拉条拉条平面布置示意图2)当檩距较密时,可根据檩条跨度大小设置拉条及撑杆,以使斜拉条和檩条的交角不致过小,确保斜拉条拉紧第七章.屋面支撑一.屋面支撑荷载及内力:斜杆采用张紧圆钢,计算简图如下节点荷载=13.61=19.05斜杆拉力设计值16.67/0.894=21.31二.斜支撑斜杆采用圆钢,截面面积A=201强度校核:N/A=21310/201=106.02<刚度校核:张紧的圆钢不需考虑长细比的要求。第八章.墙梁计算墙梁采用卷边槽钢,自重,间距1.5m,跨中设一道拉条。(因采用压型钢板围护所以可不考虑墙体竖向荷载)截面特性:,,,,一.荷载计算恒载:风载:,二.内力计算三.强度计算(对于薄壁型钢)四.风力计算在风吸力作用下,拉条位置应设置在墙梁内侧且在柱底设斜拉条,压型钢板与墙梁牢固结合,可不验算其整体稳定性。五.挠度计算拉条设计见屋面檩条设计。第九章.抗风柱设计跨度18米的两端山墙封闭单层厂房,檐口标高8米,每侧山墙设置两根抗风柱,形式为实腹工字钢。山墙墙面板及檩条自重为0.15kN/m2,基本风压为0.4kN/m2,一.荷载计算墙面恒载值;风压高度变化系数,风压体型系数,风压标准值;单根抗风柱承受的均布线荷载设计值:恒载:风荷载:二.内力分析抗风柱计算简图=1.268.55+0.3738=13.76抗风柱选用HN300x150x6.5x9抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支承,可得到构件的最大轴压力为14.697,最大弯矩为30.118。三.强度验算四.稳定验算查得又满足要求。第十章.柱间支撑设计每侧边柱及中间各设有一道柱间支撑,形式为单层X形交叉支撑。取山墙面的基本风压0.4,对于单层吊车普通厂房,支撑采用张紧的圆钢截面。一.荷载计算风压高度变化系数,风压体型系数,风压标准值单片柱间支撑柱顶风荷载集中力:吊车纵向水平力设计值:二.内力分析19.85柱间支撑简图如上图的计算模型,考虑张紧的圆钢只能受拉,故虚线部分退出计算。三.截面选择上斜杆:杆件净面积上斜杆取的圆钢,截面积为201mm2下斜杆:杆件净面积下斜杆取的圆钢,截面积为314mm2刚度校核:张紧的圆钢不需考虑长细比的要求。第十一章、地脚锚栓设计底板的厚度通常为20-40mm,最薄一般不得小于14mm,以保证底版具有必要的刚度柱脚底版的尺寸和厚度,构造上t一.边柱地脚锚栓:控制内力:基础砼选用C25底版尺寸如下:取B=400mmL=800mm验算:底板厚度的确定:对于区格1=224=111.5/=0.5查得=0.056=0.0561.91224=53669对于区格2=220=162/=0.74查得=0.091=0.0911.91220=8412对于区格3=182=255/=1.4查得=0.125=0.1251.43182=5921底板厚度==26.3mm取t=30mm内力组合取102.29N=-91.58kN对于Q235锚栓,140==814.5取=22=303.43303.4=910.2>814.5满足要求。二.抗风柱地脚锚栓:1.设计成铰接,选用4202.抗剪键:对于边柱V=32.73KN〈0.4N=0.4114.07=45.63KN第十二章.侧移计算在估算沿高度均布的水平荷载作用下的侧移时,柱顶等效水平力可取:=0.45W==0.450.41.05(0.8+0.4)8=18.14在估算刚架在吊车水平荷载作用下的侧移时,柱顶等效水平力可取:(18.14+6.05)/2=12.09两柱的等效惯性矩:取一半结构:41839.318000/(18871.58000)=4.99=4.95mm<h/400=8000/400=20mm侧移满足要求。第十三章、基础设计一.边柱的验算1)截面形式如下基础埋深为1.5m,边柱采用对称基础设计地基承载力特征值2)设计地基承载力验算:按正常使用状态下荷载效应的标准组合(采用承载能力极限状态下荷载效应的组合值/1.35)边柱:168.35114.0754.34=114.07=168.35+54.341.5=249.86201.532.4=216满足要求。3)基础受冲剪验算:=0.95-0.63=0.324)基础配筋计算砼保护层厚度取40mm基础配筋计算按承载能力极限状态下荷载效应的组合值计算:基础长边方向:1—1截面(柱边)柱边净反力:=3.42+(3+1.2)(61.95-0)/6=43.37=57.34选用基础短边方向:=(61.95+43.37)/2=52.66=51.19选用5)短向柱配筋计算B=600mmh=1200mmN=123.63kNM=138.09=138.09/123.63=1117mm>0.3h=360mm1.117/0.6=1.86<5故取=1117mm=1117+600-35=1682mm为负值。可按构造配筋。因中柱内力值较边柱小可采用同一基础形式。二.抗风柱基础的验算1)基础截面形式如下:2)地基承载力验算:037.38=2.98=2.978.9/2=13.22=2.98=0+13.221.5=19.83201.51.52=90满足要求。基础受冲剪验算:A=(0.9+1.5)/20.3+(0.4-0.3)1.5=0.51=(0.9+0.9+20.21)/20.21=0.23=0.51-0.23=0.284)基础配筋计算砼保护层厚度取40mm基础配筋计算按承载能力极限状态下荷载效应的组合值计算:基础长边方向:1—1截面(柱边)柱边净反力:=11.47+(2+0.6)(50.52+11.47)/4=51.76=13.78基础短边方向:=(50.52+51.76)/2=51.14=14.11长边与短边方向基础均应按构造配筋选用短向柱可按构造配筋。参考文献[1]中国工程建设标准化协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)[2]中华人民共和国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB500018-2002),中国建筑工业出版社,2002,北京;[3]中华人民共和国国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ18-87),北京;[4]中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》(GBJ17-88),北京;[5]中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),中国建筑工业出版社,2002,北京;[6]建筑用压型钢板GB/T12755-91,北京,中国标准出版社,1991;[7]罗邦富等编著,钢结构设计手册,中国建筑工业出版社1989年;[8]严正庭等编著,钢与混凝土组合结构计算构造手册,中国建筑工业出版社1996年;[9]张中权等编著,冷弯薄壁型钢结构设计手册,中国建筑工业出版社1996年;[10]赵熙元等,建筑钢结构设计手册,冶金工业出版社,1995;[11]汪一骏等,轻型钢结构设计指南(实例与图集),中国建筑工业出版社,ISBN7-112-04335-7,2001;[12]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册,中国计划出版社,2002;[13]周学军主编,门式刚架轻型结构设计与施工,山东科学技术出版社,2001;[14]沈祖炎主编,钢结构制作安装手册,中国建筑工业出版社,1998;[15]张雄等,建筑功能材料,中国建筑工业出版社,2000;[16]徐永基等编著,高层建筑钢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