工厂管理运营管理门式钢架厂房设计

工厂管理运营管理门式钢架厂房设计高且跨度大，钢结构建筑施工工期较短，相应的降低投资成本,在国内有着较为广泛方便、工业化程度高等特点外，还具有用料较省、取材方便、自重更轻等优点。点设计。各部分都详细演算了主要构件的计算过程。AbstractThedesignforthelightsteelstructureplant,theuseoflightportalframesystem,theconstructionoflightsteelstructurelightweight,highstrength,large-span,steelstructureconstructionperiodshort,lowerinvestmentcosts,eteelstructureoftheroofloadlighter,andthusasmallercross-sectionbar,thin.Inadditiontoitsordinarylighterweightsteelstructures,materialuniformity,accurateandreliablestresscalculation,simpleprocessing,ahighdegreeofindustrialization,transportandotherfeatureseasyinstallation,thegeneThedesignspecificationisstructuralofthestructuraldesign,includinggidframedesignhandcountingputerparisonbcalculuscalculation.摘要IAbstractII2结构选型及布置12.1结构选型12.2材料的选择12.3柱网布置22.4屋面布置22.5柱间支撑及布置32.6屋盖支撑及布置32.7墙面结构布置43.1永久荷载统计4载统计43.2.3吊车荷载53.3整个厂房各部分作用的荷载(标准值与设计值)64.2截面选型94.3截面验算104.4加劲肋计算124.5疲劳强度验算134.6挠度验算144.7焊缝连接计算145.1荷载计算155.3截面选择165.4强度验算165.5稳定性验算165.6挠度验算176.1荷载176.1.2可变荷载186.2荷载组合18186.3析内力分196.4截面选择和截面特性206.4.1选檩条206.4.2应力计算206.4.3受压板件的稳定系数216.4.4受压板件的有效宽度226.4.5有效面积的截面模量236.5强度验算246.6稳定性计算246.7绕度计算256.8构造要求257.1荷载计算267.3截面选型及验算287.7拉条计算348.1荷载分析348.2作用在刚架上的线荷载标准值358.3钢架计算简图378.6荷载组合479.1斜梁与边柱的连接节点729.2中柱与双边斜梁连接节点749.3梁梁端板节点769.4屋脊端板节点769.5边柱和中柱柱脚设计789.6牛腿设计8259基础尺寸的确定89考虑建筑功能以及经济条件下后本设计选用单层轻型门式刚架结构。50米。地基基础设计等级为丙类。建筑防火等级为二级。2.1结构选型筑、商业建筑，也可以用于吊车起重量不大(Q≤15t)且跨度不大的工业厂房。2.2材料的选择2.3柱网布置2.4屋面布置6m＜9m，所以采用实腹式檩条。根据《门式刚架轻型房屋结构技术规程》刚性。如图2.2所示。2.5柱间支撑及布置在厂房两端的第一柱间设置柱间支撑，并且应在中间的一个柱间设置柱间支撑。柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置。两端的第二跨设上下柱支撑，何不变体系。当有起重量不小于5t的吊车时，柱间宜采用型钢支撑，形式为十字交叉。如图2.3所示。.6屋盖支撑及布置2002中4.5.2的规定，可以将整个厂房划分为一个温度区段。因此应在厂房两厂房中间的柱间内设置屋盖横向水平支撑，并且应该在上述相应位置处设置刚性系杆。2.7墙面结构布置件。3.1永久荷载统计3.2活荷载统计3.2.1雪荷载按照设计要求：对于不上人屋面一般按取(标准值)取用雪荷载：，查《建筑结3.2.2风荷载3.2.3吊车荷载吊车竖向荷载：(标注值/设计值)3.3整个厂房各部分作用的荷载(标准值与设计值)设计值：设计值：风荷载(设计值)：4.1内力计算吊车规格起重(t)工作重量(t)SBWHb52.04.1.1吊车梁的最大竖向弯矩矩最大。在处剪力：4.1.3吊车梁的最大水平弯矩B计值为：4.1.4吊车梁在竖向荷载标准值作用下的最大弯矩(求竖向挠度用)4.2截面选型抗弯()抗剪()(1)上翼缘正应力4.2.1梁高h按经济条件确定：kgm工作平台梁的挠度容许值)4.2.2腹板厚度按经验公式：4.2.3翼缘板尺寸4.3截面验算4.3.1截面几何特性4.3.2强度验算 4.3.3整体稳定验算则4.3.4局部稳定验算只需设置横向加劲肋。加劲肋间距计算：4.4加劲肋计算4.4.1横向加劲肋在腹板两侧成对出现厚度：4.4.2支座加劲肋部承压力计算：验算断面承压应力：最小焊脚尺寸：，取。4.5疲劳强度验算作制，故吊车梁可不进行疲劳强度验算。4.6挠度验算4.7焊缝连接计算4.7.1上翼缘与腹板连接焊缝对中和轴面积距：4.7.2下翼缘与腹板连接焊缝缘与腹板的连接焊缝相同。4.7.3支座加劲肋与腹板连接焊缝满足要求。5.1荷载计算5.1.1永久荷载抗风柱自重：5.1.2风荷载5.5稳定性验算5.1.3单根抗风柱承受的均布线荷载设计值永久荷载设计值：5.2内力分析5.1所示。5.3截面选择则柱截面特性：5.4强度验算满足要求。5.5.1弯矩作用平面内的稳定比为：5.5.2弯矩作用平面外的稳定绕弱轴的长细比计算考虑墙面墙梁隅撑的支持作用，计算长度取为墙梁的间距比：计算段有端弯矩和横向荷载作用，并使构件段产生同向曲率，故取，则：满足要求。5.6挠度验算柱的水平挠度为：满足要求。6.1荷载6.1.1永久荷载压型钢板(双层含保温)：檩条(包括拉条)：6.1.2可变荷载 (1)屋面均布活荷载标准值 (2)屋面雪荷载标准值 (3)屋面风荷载标准值6.2荷载组合载6.3内力分析所示。对于平坡屋面(坡度为1/8~1/20)，当风荷载较大时，应验算在风吸力作用下，永久荷载与风荷载组合下截面应力反号的情况。.4截面选择和截面特性6.4.1选檩条檩条，屋面坡度，即6.4.2应力计算如图6.3所示。应力计算如下：6.4.3受压板件的稳定系数(1)腹板得腹板压应力分布不均匀系数：腹板计算系数：腹板受压区宽度：。腹板属于加劲板件，(2)上翼缘板用在支撑边，当时6.4.4受压板件的有效宽度(1)腹板腹板计算系数：确定腹板有效宽度：(2)上翼缘板计算系数：上翼缘受压区宽度：。考虑檩条是受弯构件，取钢材强度设计值。腹板计算系数：按公式计算的界面的有效宽度为：下翼缘因为受拉，所以全部有效。6.4.5有效面积的截面模量如图6.4所示，上翼缘板的扣除面积宽度为：70-56.52=13.48mm;腹板的扣除面积宽度为：见图6.4。效净截面模量为：；6.5强度验算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，计算O、点的强度为：计算表明所选截面符合规程规定的强度要求。6.6稳定性计算洞削弱，则，数：得：；；压区：计算表明由永久荷载与屋面活荷载组合控制，满足要求。6.7挠度计算挠度为：6.8构造要求此檩条在平面内，外均满足要求。迎风风荷载标准值：7.1荷载计算7.1.1荷载计算如图7.1所示：墙梁所受荷载标准值：7.1.2两种组合 7.2内力分析7.2.1竖向荷载产生的弯矩7.2.2水平荷载，产生的弯矩墙梁承担水平方向上的荷载作用下，按单跨简支梁来计算内力，则：7.2.3剪力在竖向荷载的作用下，两跨连续梁最大剪力为：在水平方向上的剪力按单跨简支梁来计算：.3截面选型及验算7.3.1截面选型 B取零)7.3.2各班件端部的应力值迎风：7.3.3各组成板件有效截面7.3.3.1迎风-4板为加劲板取计算：式(5.6.2-4)当时， 按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》公式(5.6.3-1)计算板组的约束系数为：由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》公式(5.6.5-2)：7.3.3.2背风：：1-2板为最大压应力作用于加劲边，由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》公式 计算的板组约束系数为：=0.11+0.93/ 按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》公式(5.6.3-1)计算板组的约束系数为： ：按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》公式(5.6.3-1)计算板组的约束系数为：7.3.4有效净截面模量：算，有效净截面模量为：===7.4强度计算：7.4.1正应力：迎风时： 7.4.2剪应力： 7.5稳定计算：定计算查表，跨中设一道侧向支承： 按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》公式(8.1.1-2)计算的稳定性为：7.6挠度计算：.7拉条计算7.8构造计算：故此墙梁在平面内，外均满足要求。8.1荷载分析8.1.1永久荷载8.1.2.活载及雪载8.1.3风载级，以柱顶为准，风压高度变化系数。8.1.4吊车荷载8.2作用在刚架上的线荷载标准值8.2.1作用于柱上的线荷载8.2.2屋面与檩条引起的线荷载刚架梁自重，屋面与檩条引起的线荷载：8.2.3屋面活荷载引起的线荷载荷载引起的线荷载：8.2.4风荷载引起的线荷载左风：左边柱上的线荷载设计值：右边柱上的线荷载设计值：左边迎风坡面上的线荷载设计值：左边背风坡面上的线荷载设计值：右边迎风坡面上的线荷载设计值：右边背风坡面上的线荷载设计值：右风：右边柱上的线荷载设计值：左边柱上的线荷载设计值：右边迎风坡面上的线荷载设计值：右边背风坡面上的线荷载设计值：左边迎风坡面上的线荷载设计值：左边背风坡面上的线荷载设计值：8.2.5吊车引起的线荷载 受竖向力及弯矩：： ：受竖向力及弯矩： 8.3钢架计算简图行节点、单元编号，计算简图如图8.1所示：8.4预估截面中柱边柱段第二段第三段8.5内力计算图及数值 () () () ()(乘子=1)8-88.0.0-0.0-98.0.00.0 () () () ()(乘子=1)8-76.0.0-0.0-76.0.00.0 () () () ()(乘子=1)120.25.-69.20.10.47.220.10.47.20.4.366.35.9-20.66.5.9-9.9-22.45.9-9.9-22.5.91.8-46.55.80.4-46.5.89.1-13.835.2.13.235.2.117.97.1-15.75.7.1-8.01.7107.1-8.01.77.1-1.2-29.117.0-2.5-29.7.04.3-21.127.04.3-21.7.012.29. () () () ()(乘子=1)212.3.416.12.6.429.37.0-12.29.7.0-4.3-21.47.0-4.3-21.7.02.5-29.67.18.01.77.115.75.95.8-18.72.5.8-9.1-13.115.9-1.8-46.5.99.9-22. () () () ()(乘子=1)22.5-7.052.2.5-7.033.8-79.5.16.4-79.5.140. () () () ()(乘子=1)4-7.90.4-4.9-7.90.40.45-7.41.90.4-7.41.910.70.410.27.0.410.53.92.50.4-7.62.50.4-3.4112.40.90.82.40.92.5122.40.92.52.40.95.2130.2-2.55.20.2-2.5-1.58.6荷载组合8.6.1荷载组合种类 8.6.2荷载组合计算8.7截面验算8.7.1最大宽厚比验算板件最大宽厚比验算。斜梁第一段：斜梁第二段：斜梁第三段：均满足要求。腹板宽厚比：斜梁第一段：斜梁第二段：斜梁第三段：均满足技术规程限值要求。8.7.2左边柱验算 (1)最不利内力组合值 (2)强度验算截面特性：；组内力计算；。截面边缘正应力比值：抗剪承载力设计值：所以：。强度满足要求。组内力计算；。截面边缘正应力比值：抗剪承载力设计值：。满足要求。所以：。强度满足要求。组内力计算；。截面边缘正应力比值：效宽度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值：。，满足要求。所以：。强度满足要求。 稳定性验算柱线刚度：计算柱上端可移动但不可转动的单阶柱下端计算长度系数：平面内的计算长度系数为：内的计算长度系数为：平面内的计算长度为：平面内的稳定性验算：得，杆件轴心受压稳定系数：。满足要求。得，杆件轴心受压稳定系数：。,取取，满足要求。稳定性验算面内的计算长度：面内的稳定性验算：得，杆件轴心受压稳定系数：。满足要求。得，杆件轴心受压稳定系数：。取，8.7.3右边柱验算强度以及稳定性均满足要求。8.7.4中柱验算 (1)最不利内力组合值 (2)强度验算截面特性：组内力计算；截面边缘正应力比值：抗剪承载力设计值为：。：强度满足要求。组内力计算；截面边缘正应力比值：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的抗剪承载力设计值为：。所以：。强度满足要求。 (3)稳定验算的稳定性验算柱线刚度：计算柱上端可移动但不可转动的单阶柱下端计算长度系数：得上段柱平面内计算长度系数为：下段柱平面内计算长度系数为：上段柱平面内计算长度为：上段柱平面内稳定性验算：数满足要求。；取取，满足要求。部稳定性验算二组。面内计算长度为：面内稳定性验算：满足要求。度：；取，满足要求。 (2)强度验算截面特性：；1)取第一组内力计算截面边缘正应力比值：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的效宽度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值为：满足要求。：2)取第二组内力计算时截面边缘正应力比值：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值为：满足要求。：强度满足要求。 (3)稳定验算其来进行验算。平面外的计算长度为檩条的间距：。取， (1)最不利内力组合值 (2)强度验算截面特性：；1)取第一组内力计算截面边缘正应力比值：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值为：满足要求。：1)取第二组内力计算截面边缘正应力比值：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值为：满足要求。： (3)稳定验算实腹式刚架梁的屋面坡度小于10°时，在刚架平面内可以仅按压弯构梁平面内稳定性。节的规定进行验算。平面外的计算长度为檩条间距：。得，杆件轴心受压稳定系数：取，满足要求。 (1)最不利内力组合值第一组：；；。第二组：；；。 (2)强度验算截面特性：；1)取第一组内力计算截面边缘正应力比值为：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值为：满足要求。：1)取第二组内力计算截面边缘正应力比值为：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值为：满足要求。： (3)稳定验算实腹式刚架梁的屋面坡度小于10°时，在刚架平面内可以仅按压弯构算梁平面内稳定性。节的规定来进行验算。平面外的计算长度为檩条的间距：。得，杆件轴心受压稳定系数为：取，满足要求。8.7.8梁节点8截面验算 (1)最不利内力组合值第一组：；；。第二组：；；。 (2)强度验算截面特性：；组内力计算；。截面边缘正应力比值为：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值：满足要求。：1)取第二组内力计算截面边缘正应力比值为：因，计算可用来代替式(6.1.1-3)中的效宽度系数，即此时截面全部有效，同时有。抗剪承载力设计值为：满足要求。： (3)稳定验算规定，实腹式刚架梁的屋面坡度小于10°时，在刚架的平面内可以仅按压弯面内的稳定性。节的规定来进行验算。平面外的计算长度为檩条的间距：。得，杆件轴心受压稳定系数：取，满足要求。.1斜梁与边柱的连接节点9.1.1螺栓强度验算 (1)选螺栓构件接触面采用喷砂处理,摩擦面抗滑移系数：。 (2)连接处传递的内力设计值 (4)强度验算最大拉力：抗剪承载力：故螺栓抗剪、抗拉均满足要求。9.1.2端板厚度验算。取。9.1.3腹板厚度验算栓轴向拉力设计值：螺栓的中心到腹板表面距离：。满足要求。9.1.4梁柱节点域的剪应力验算节点域抗剪不需要验算。9.2中柱与双边斜梁连接节点9.2.1螺栓强度验算 (1)选螺栓构件的接触面采用喷砂处理,摩擦面抗滑移系数为：。 (2)连接处传递的内力设计值 (4)强度验算大拉力：剪承载力：故螺栓抗剪、抗拉均满足要求。9.2.2端板厚度验算。取。9.2.3腹板厚度验算轴向拉力设计值：螺栓的中心到腹板表面距离：。满足要求。9.2.4梁柱节点域剪应力验算满足要求，不必设置加劲肋。9.3梁梁端板节点M喷砂处理。9.4屋脊端板节点9.4.1螺栓强度验算 (1)选螺栓构件的接触面采用喷砂处理,摩擦面抗滑移系数为：。 (2)连接处传递内力设计值(3)节点板连接螺栓布置图(4)强度验算最大拉力：故螺栓抗剪抗拉均满足要求。9.4.2端板厚度验算。取。9.4.3腹板厚度验算的轴向拉力设计值为：螺栓的中心到腹板表面距离：。腹板厚度：。满足要求。9.4.4梁柱节点域剪应力验算满足要求，不必设置加劲肋。9.5边柱和中柱柱脚设计9.5.1内力设计值9.5.2底板尺寸选择取底板宽度为：；长度：。柱脚设计为带加劲肋的刚性柱脚，柱脚构造如图9.4所示。意图如图9.5所示基础面实际应力为：经分析，由柱的翼缘和腹板围成三边支承板的弯矩最大。,查表得：底板厚度：取。9.5.3锚栓选择；根据，得锚栓拉力：每边设三个锚栓：每个锚栓受力为：每个螺栓的有效面积为：锚栓有效面积：满足要求。9.5.4肋板的计算将肋板按悬臂梁来计算，其线荷载为：取，焊缝强度计算：肋板与靴梁的连接为侧面角焊缝(两条)，肋板所受的支底反力为：设，焊缝长度(即隔板高度)：验算肋板抗剪、抗弯强度：9.5.5靴梁计算靴梁与柱身的连接(4条焊缝)，按承受柱的压力计算，面角焊缝，设，其长度为：靴梁作为支撑于柱边的悬臂梁，设其厚度，验算其抗剪和抗弯强度：满足要求。尺寸均为。缝总计算长度为：，计算总长度已超过此值。9.5.6抗剪键的设置板和基础顶面摩擦力来传递。如果不满足要求，则需设置抗剪键。底板受压所承受的总压力：底板与混凝土基础间的摩擦力为(摩擦系数μ由经验取0.4)则不需要设置抗剪键。9.6牛腿设计9.6.1荷载计算大剪力为吊车梁的最大剪力：9.6.2截面特性牛腿根部截面如图9.8所示。9.6.3强度验算抗弯强度：抗剪强度：腹板计算高度边缘处折算应力：和的最不利组合出现在腹板边缘，因此验算公式为：满足要求。9.6.4焊缝验算腹板上竖向焊缝的有效截面面积为：边缘的截面模量为：的截面模量为：在弯矩作用下角焊缝最大应力：接处有弯矩引起的应力和剪力引起的应力共同作用：满足要求。纵向构件则按压杆设计。交叉斜杆主要承受拉力，选用圆钢，两杆在交叉点均不中断。斜杆几何长度：斜杆几何长度：满足要求。轨面标高，吊车的最大轮压(标准值)。每侧边列柱均设有两道柱间支撑，均为两层X形交图10.1所示。10.2.1荷载计算取撑柱顶风荷载节点反力位移：11.2.2柱间支