钢结构工业厂房设计计算书

钢构造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，梁与柱均为桁架构造，屋面只有雪荷载和活荷载。二、设计条件设计使用年限：50年自然条件（）地理位置：兰州市某郊区（）环境条件：除雪荷载外不考虑其它环境条件荷载条件①构造自重（Q2357.698×10-5N/mm32②静力荷载（雪荷载）：50年一遇最大雪荷载0.15kN/m③动力荷载（吊车）：起重最大量10吨材料（）Q235碳素构造钢（）①热轧普通槽钢（格构式柱）②冷弯薄壁方钢管（横梁、檩条）③热轧普通工字钢（吊车梁）④热轧普通H型钢（吊车轨道）⑤钢板（缀板）⑥压型钢板（屋面）安装条件：梁与柱铰接，柱与基础固定连接，其它连接部分焊接。二、构造尺寸①模型透视图①俯视图长宽×B=60m×30m②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'=2m③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=50kN①对实轴计算，选择截面尺寸2假定λy=50,按Q235钢b类截面查表得：ψ=0.856，f=215N/mm所需截面面积：A=N/(ψf)=50000/(0.856×215)N/cm=2.7cm2回转半径：iy=loy/λ=500cm/50=10cm查表试选：2[25aA=2×34.91=69.82cmy=9.81cm，，i，i4i=2.42cm,Z=2.07cm,I=175.9cm验算绕实轴稳定：λy=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97<[λ]=150,满足规定查表得：ψ=0.852(b类截面)N/(ψA)=50000N/(69.82×10)cm=8.41N/mm2<f=215N/mm，满足规定②对虚轴根据等稳条件拟定肢间距离假定肢件绕本身轴的长细比λ1=0.5λ=0.5×50.97=25.49，取λ=25按照等稳原则λoxλy得:λx=(λy2-λ)2-λ)11/2=(50.97-25)1/2=44.42ix=lox/λx=500cm/44.2=11.26cmh=11.26cm/0.44=25.59cm,取h=260mm两槽钢翼缘间净距：260-2×78mm=104mm>100m,构造规定验算绕虚轴稳定：Ix=2×(175.9cm4×10.932cm2)=8692.84cm4ix=(I/A)1/2=(/69.82cm)1/2=11.16cmλx=lox/ix=500cm/11.16cm=44.80λox=(λx2λ)2λ)11/2=(44.80+25)1/2=51.30<[λ]=150查表得：ψ=0.847(b类截面)N/(ψA)=50000N/(0.847×69.82×102mm2<215N/mm,满足规定③缀板设计缀板间净距：l=λi=25×2.42cm=60.5cm,取l=60cm2/3b=2/3×21.86cm=14.57cm1/40t=1/40×21.86cm=0.55cm取×t=200mm×6mm缀板轴线间距：l=l+b=40cm+20cm=60cm柱分肢的线刚度：I/l=175.9cm/60cm=2.93cm3两块缀板线刚度之和为：[2×1/12×0.6cm×203cm]/21.86cm=36.57cm3cm]/21.86cm=36.57cm3比值36.57cm/2.93cm3=12.48>6,满足缀板的刚度规定吊车梁设计①初选截面（未计自重）梁跨中最大弯矩：max=1/4××l=1/4×50kN×10m=125kN·m所需净截面抵弯矩:)/(1.05×215)mm3=553.71cm3nx=Mmax/(γxf)=(125×10梁的高度在净空方面限制500cm,根据刚度规定，梁的允许挠度为l/800，查表可得其允许最小高度为：hmin=l/8=125cm按经验公式可得梁的经济高度为：he=7(Wnx)1/3×(553.71cm)1/3-30cm=27.48cm考虑刚度规定，初选梁为“工45a”,h=450mm腹板厚度按负担支点处最大剪力需要，由经验公式可得：t=1.5V/(hfv)=(1.5××125N/mm)=1.3mm依剪力规定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：t=(h)1/2/11=(45cm)1/2/11=0.61cm=6.1mm选用“工45a”,腹板厚度为t=11.5mm按近似公式计算所需翼缘板面积：bt=W/h-(th/6)=553.71cm3/45cm-(1.15cm×45cm/6)2=3.68cm试选“工45a”,翼缘板宽度为150mm则所需厚度为t=368mm/150mm=2.45mm选用“工45a”,翼缘宽度t=18mm②验算截面2截面的实际几何性质：A=102cm4I=32241cmW=32241cm4/22.5cm=1432.8cm4/22.5cm=1432.8cm3单位长度梁的自重：g=1.2×(10200mm×10000mm×7.698×10-5N/mm3）/10m=942.24N/m2梁自重产生的最大弯矩：g=1.2×1/8×942.24N/m×(10m)=14133.6N·m=14.13kN·m（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：x·m+14.13kN·m=139.13kN·m正应力为：σ=(139.13×106N·mm)/(1.05×1432.89×)=92.47N/mm<215N/mm2支座处的最大剪力按梁的支座反力计算，其值为：V=50000N+(1.2×9422.4N×1/2)=55653.44N=55.65KN切应力为τ×11.5mm)=32.26N/mm<125N/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沿折算应力：σ=(139.13×10·mm××104mm42跨中截面剪力:V=50kN切应力为：τ=(50000×1.8××22.5×10)/(32241×104×11.5)2=8.19N/mm(σ+3τ2)1/2=(97.21+38.19)1/2N/mm2=98.24N/mm<1.1f=236.5N/mm<1.1f=236.5N/mm2五、其它构件校核轴力图剪力图弯矩图位移图横梁×b×t=140mm×90mm×5mm①轴力max=13.1N/mmmax=72.8N/mm,弯矩M2<[f]=215N/mm,弯矩M2<[f]=215N/mm22<[f]=125N/mm②剪力max=23.8N/mm2③挠度Δ=17.3mm<[Δ]=l/400=7500/400=18.8mm檩条×b×t=120mm×80mm×6mm①轴力max=2.4N/mmmax=91.8N/mm，弯矩M2<[f]=215N/mm，弯矩M2<[f]=215N/mm22<[f]=125N/mm②剪力max=3.9N/mm2③挠度Δ=6.8mm<[Δ]=l/250=7500/250=30mm吊车轨道0，t2=14mm,r=16mm①轴力max=0.2N/mmmax=31.7N/mm，弯矩M2<[f]=215N/mm，弯矩M2<[f]=215N/mm22<[f]=125N/mm②剪力max=8.77N/mm2③挠度Δ=23.3mm<[Δ]=l/400=5000/4