重型機(jī)械廠金工裝配車(chē)間設(shè)計(jì)--畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要 摘要 重型機(jī)械廠金工裝配車(chē)間主要承擔(dān)大型建筑機(jī)械等的加工、裝配任務(wù)。其跨度為36米，內(nèi)設(shè)160/50T橋式吊車(chē)一臺(tái)，包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支撐布置、內(nèi)力計(jì)算與組合、主要承重構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工圖繪制。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用土木工程專(zhuān)業(yè)所學(xué)知識(shí)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)方法有比較深入的了解。關(guān)鍵詞 建筑設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)計(jì)算 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 55 頁(yè) 共 55 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要Title Heavy machinery factory metalworking assembly workshop design Abstract H

2、eavy machinery factory metalwork assembly workshop is mainly responsible for large construction machinery processing, assembly tasks. The span is 36 meters, within 160/50T bridge crane, one Taiwan, including architectural design, structural design, support layout, internal force calculation and comb

3、ination, the main load-bearing components design and construction drawing. Through the graduation design, the professional knowledge of students in the integrated use of civil engineering, the design method of steel structure workshop have more in-depth understanding.Keywords Architectural design St

4、ructure design Structure calculation 目次1 引言52 建筑設(shè)計(jì)62.1 平面設(shè)計(jì)62.2 剖面設(shè)計(jì)82.3 立面設(shè)計(jì)102.4 其它設(shè)計(jì)103 結(jié)構(gòu)選型及整體布置123.1 選擇鋼結(jié)構(gòu)的必要性123.2 柱網(wǎng)布置123.3 屋架、框架的形式和相關(guān)尺寸123.4 屋蓋支撐的布置133.5 柱間支撐布置143.6 抗風(fēng)柱的布置154 荷載計(jì)算154.1 計(jì)算單元的劃分以及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定164.2 永久荷載164.3 可變荷載194.4 風(fēng)荷載214.5 地震作用235 內(nèi)力分析與組合235.1 框架內(nèi)力計(jì)算的準(zhǔn)備235.2 框架內(nèi)力分析計(jì)算315.3 框架內(nèi)力

5、組合336 柱的計(jì)算376.1 柱的計(jì)算長(zhǎng)度和容許長(zhǎng)細(xì)比376.2 柱截面的計(jì)算396.3 綴條與柱的連接焊縫456.4 柱肩梁的計(jì)算456.5 柱腳的計(jì)算471 引言為了可以很好的回顧所學(xué)鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的知識(shí)，此次的設(shè)計(jì)選擇了有吊車(chē)的重型鋼結(jié)構(gòu)廠房，并采用大型混凝土屋面板和墻板圍護(hù)結(jié)構(gòu)。文章從建筑、結(jié)構(gòu)、施工圖三個(gè)方面對(duì)廠房的設(shè)計(jì)過(guò)程作了簡(jiǎn)單的說(shuō)明，設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免會(huì)有遺漏或者不妥的地方，希望老師給予指正。1.1 工程概況這是一個(gè)新建的機(jī)械裝配車(chē)間，廠址在武漢，廠房長(zhǎng)120m，寬36m，總建筑面積4320m2；內(nèi)設(shè)一臺(tái)160/50T橋式吊車(chē)；該廠房采用大型混凝土屋面板和墻板圍護(hù)結(jié)構(gòu)。1.2 地質(zhì)

6、水文及氣象條件地質(zhì)水文及氣象條件如表1-1所示。建筑等級(jí)I地下水性質(zhì)無(wú)侵蝕性最冷月平均溫度3.4地下水位標(biāo)高最高-8M最熱月平均溫度28.8土壤情況及性質(zhì)密實(shí)粘性土室外計(jì)算溫度冬季-2夏季33許可耐壓力砌置深度2米時(shí)30N/cm2常年降雨量1043.3mm主導(dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速東北 1.9M/s最大積雪厚度0地震設(shè)計(jì)烈度6度表1-1 地質(zhì)水文及氣象條件表1.3 生產(chǎn)車(chē)間工藝、組成及要求 （1）裝配車(chē)間設(shè)計(jì)主要承擔(dān)設(shè)備的加工、裝配任務(wù)，工藝流程為： 倉(cāng)庫(kù) 機(jī)械加工 熱處理 中間倉(cāng)庫(kù) 部件裝配 總裝配 油漆 檢驗(yàn) （2）總裝配跨：軌頂標(biāo)高21米，內(nèi)設(shè)160/50T橋式吊車(chē)一臺(tái)。 （3）總裝配車(chē)間是冷加工車(chē)

7、間，由于加工零件及加工工序多，精度要求高，地面與上部運(yùn)輸頻繁，機(jī)床設(shè)備及操作工人多，要求車(chē)間自然光線(xiàn)好，采光等級(jí)為三級(jí)，火災(zāi)危險(xiǎn)性屬戊類(lèi)。2 建筑設(shè)計(jì)2.1 平面設(shè)計(jì)2.1.1 廠房平面的布置形式由于廠房?jī)?nèi)設(shè)置一臺(tái)160/50T橋式吊車(chē)，該吊車(chē)的跨度為34m，由此確定該廠房為單跨；根據(jù)生產(chǎn)工藝等要求，確定該廠房為單層。所以廠房平面形式為矩形，如圖2-1所示。圖2-1 廠房平面布置圖2.1.2 柱網(wǎng)的確定根據(jù)廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)（GBJ6-86）的要求：當(dāng)跨度尺寸18m時(shí)，按60M模數(shù)遞增，即合理跨度可取18m，24m，30m和36m；柱距采用60M數(shù)列，即6m，12m，18m等。由于廠房為36

8、120m，綜合規(guī)范要求等方面的影響因素，確定該廠房的跨度為36m，柱距為6m。柱網(wǎng)布置如圖2-2所示。圖2-2 柱網(wǎng)布置圖2.1.3 定位軸線(xiàn)的確定 （1） 橫向定位軸線(xiàn)通常用等數(shù)字標(biāo)識(shí)；除了邊柱和變形縫處，其它都是從柱子的中心通過(guò)；墻的內(nèi)緣與邊柱的外緣相重合，定位軸線(xiàn)內(nèi)縮750mm，如圖2-3所示。圖2-3 邊柱軸線(xiàn)內(nèi)縮示意圖 （2）縱向定位軸線(xiàn) 通常用等字母標(biāo)識(shí)；標(biāo)定了橫向構(gòu)件屋架，也是大型屋面板 邊緣的位置。 吊車(chē)規(guī)格與工業(yè)建筑跨度的關(guān)系為： L - LK = 2e 式中 LK吊車(chē)的跨度，取34m； L廠房的跨度，該廠房為36m； e吊車(chē)軌道中心至縱向定位軸線(xiàn)的距離，由于該吊車(chē)為160/

9、50T， 所以 e取1m，如圖2-4所示。 圖2-4 吊車(chē)跨度與廠房跨度示意圖2.1.4 變形縫的設(shè)置 普通鋼結(jié)構(gòu)廠房的溫度區(qū)段的最大長(zhǎng)度如表2-1所示。結(jié)構(gòu)情況溫度區(qū)段長(zhǎng)度/m縱向溫度區(qū)段（垂直屋架跨度方向）橫向溫度區(qū)段（沿屋架跨度方向）柱頂剛接柱頂鉸接采暖房屋和非采暖地區(qū)的房屋220120150熱車(chē)間和采暖地區(qū)的飛非采暖房屋180100125露天結(jié)構(gòu)120表2-1 溫度區(qū)段最大長(zhǎng)度表因?yàn)樵搹S房長(zhǎng)120m，寬36m，按照上表所述的要求，可以不設(shè)置溫度縫。而且廠房為規(guī)整的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)置抗震縫和沉降縫。2.2 剖面設(shè)計(jì)2.2.1 單層工業(yè)廠房相關(guān)高度的確定（1）廠房柱頂標(biāo)高的確定 H=H

10、1+h6+h7 式中：H柱頂標(biāo)高，應(yīng)符合3M模數(shù)； H1吊車(chē)軌道頂面標(biāo)高（m），本設(shè)計(jì)為21m； h6吊車(chē)軌頂至小車(chē)頂面的高度（mm），本設(shè)計(jì)為5290mm； h7小車(chē)頂面至屋架下弦底面之間的安全凈空尺寸（mm），取值為500mm。則H=21000+5290+500=26790mm，取3M的模數(shù)H=27000mm。柱頂標(biāo)高，吊車(chē)軌道頂面標(biāo)高，吊車(chē)軌頂至小車(chē)頂面的高度，小車(chē)頂面至屋架下弦底面之間的安全凈空尺寸如圖2-5所示。圖2-5 廠房柱頂標(biāo)高示意圖 （2）室內(nèi)地坪標(biāo)高的確定為了防止雨水浸入室內(nèi)，同時(shí)考慮到單層工業(yè)廠房運(yùn)輸工具進(jìn)出頻繁，若室內(nèi)外高差過(guò)大則會(huì)出入不方便，所以取150mm。2.2.

11、2 采光設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求該廠房的采光等級(jí)為三級(jí)，查采光標(biāo)準(zhǔn)可知，該廠房采光要求的窗地面積比為1:4。 由于廠房跨度為36m，超越單側(cè)采光所能解決的范圍，所以該廠房將在側(cè)墻采用雙側(cè)開(kāi)窗采光。并將側(cè)窗分為上下兩段布置，即高側(cè)窗和低側(cè)窗。高側(cè)窗有兩排，分別為31.5m和31m，低側(cè)窗為3.95.1m，經(jīng)計(jì)算滿(mǎn)足窗地比的要求。為方便工作和不使吊車(chē)梁遮擋光線(xiàn)，一般高側(cè)窗的下沿比吊車(chē)梁頂面高出600mm；低側(cè)窗下沿一般應(yīng)略高于工作面的高度，工作面高度取900mm。2.2.3 通風(fēng)設(shè)計(jì)為了節(jié)約環(huán)保，本廠房采用自然通風(fēng)，除了高低側(cè)窗戶(hù)的布置外，在左山墻立面設(shè)一道3.63.6的汽車(chē)門(mén)，在廠房的北立面設(shè)一道4.55.

12、4的火車(chē)門(mén)。2.3 立面設(shè)計(jì)為了使立面簡(jiǎn)潔大方，比例恰當(dāng)，達(dá)到完整均勻，節(jié)奏自然，色調(diào)質(zhì)感協(xié)調(diào)統(tǒng)一的效果。本廠房的立面采用水平劃分的手法，在水平方向設(shè)整排的矩形窗，組成水平條帶，增加立體感。在左山墻立面設(shè)有36003600的汽車(chē)門(mén)，在北立面45005400的火車(chē)門(mén)；門(mén)上設(shè)有外挑的900mm的雨棚。如圖2-6所示。 圖2-6 廠房南立面圖2.4 其它設(shè)計(jì)2.4.1 墻面、屋面和地面的設(shè)計(jì)（1）根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃臍庀髼l件，武漢屬于夏熱冬冷地區(qū)，“防熱為主，兼顧保溫”，均采用輕質(zhì)高強(qiáng)度的壓型鋼板，內(nèi)夾發(fā)泡型保溫材料用來(lái)保溫隔熱。墻厚240mm，墻板通過(guò)墻梁與鋼架柱相連。（2）屋面采用兩層壓型鋼板，內(nèi)填發(fā)

13、泡型保溫材料，自身就具有良好的防水作用，無(wú)需額外做防水層。屋面檐口部分采用有組織排水方式。（3）室內(nèi)地面構(gòu)造如圖2-7所示。圖2-7 室內(nèi)地面構(gòu)造圖 2.4.2 排水、散水與坡道設(shè)計(jì)由于該廠房較高，武漢的年降雨量較大，故采用有組織排水的方式。落水管間距為12m。外圍散水坡度i=5%，寬600；為了方便車(chē)輛進(jìn)出，大門(mén)入口的坡道坡度i=7.5%，并設(shè)有防滑條。如圖2-8所示。 圖2-8 排水、散水與坡道設(shè)計(jì)圖2.4.3 防火設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)廠房具有耐火性能低的弱點(diǎn)，在未進(jìn)行防火處理的情況下，其本身雖然不會(huì)起火燃燒，但火災(zāi)時(shí)，強(qiáng)度會(huì)迅速下降。容易出現(xiàn)塑性變形，發(fā)生局部損壞，造成鋼結(jié)構(gòu)整體倒塌失效。由于該廠

14、房的防火等級(jí)為戊類(lèi)，根據(jù)生產(chǎn)工藝和安全防火要求，在廠房的左山墻立面設(shè)置一個(gè)36003600的汽車(chē)門(mén)，在北立面設(shè)置一個(gè)45005400的火車(chē)門(mén)。各個(gè)鋼構(gòu)件均涂防火材料。2.4.4 樓梯在廠房?jī)深^各設(shè)置一個(gè)吊車(chē)梯，在外墻設(shè)置一個(gè)消防檢修梯，由于高度為30.6m，所以樓梯的設(shè)置中，設(shè)有梯間休息平臺(tái)。3 結(jié)構(gòu)選型及整體布置3.1 選擇鋼結(jié)構(gòu)的必要性與其他材料的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn)：鋼材強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)自重輕；材質(zhì)均勻，且塑性韌性好；加工和焊接性能好；密封性好；鋼材可重復(fù)利用。由于該廠房跨度為36m，高度為30.6m，混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)這樣的廠房無(wú)法適用，鋼材強(qiáng)度高、自重輕的優(yōu)勢(shì)特別適合。3.2 柱網(wǎng)布置廠

15、房的長(zhǎng)為120m，跨度為36m，根據(jù)要求取柱距為6m，故采用636m的柱網(wǎng)。柱網(wǎng)布置如圖3-1所示。圖3-1 柱網(wǎng)布置圖 3.3 屋架、框架的形式和相關(guān)尺寸框架柱與屋架剛接。使其內(nèi)力分布較均勻?？蚣芸缍?6m，端部高度2m，屋架布置如圖3-2所示。圖3-2 屋架布置圖由于該廠房為重型鋼結(jié)構(gòu)廠房，所以將柱腳做成剛接來(lái)增加橫向框架的剛度，承重柱采用階形柱。上柱為工字型鋼柱，下柱為格構(gòu)式鋼柱，上柱和下柱的截面尺寸如圖3-3和3-4所示。圖3-3 上柱截面圖圖3-4 下柱截面圖3.4 屋蓋支撐的布置屋蓋支撐包括橫向支撐、縱向支撐、垂直支撐和系桿(檁條)。3.4.1上弦橫向水平支撐布置弦橫向水平支撐設(shè)在

16、橫向溫度區(qū)段的兩端，橫向水平支撐的間距L0不宜超過(guò)60m，由于廠房的長(zhǎng)120m60m，所以在溫度區(qū)段中部也設(shè)置一道橫向水平支撐。上弦橫向水平支撐布置如圖3-5所示。圖3-5 上弦橫向水平支撐布置圖3.4.2 下弦橫向水平支撐布置與上弦支撐布置在同一柱間，它也形成一個(gè)平行弦桁架，位于屋架下弦平面。下弦橫向水平支撐布置如圖3-6所示。圖3-6 下弦橫向水平支撐布置圖3.4.3 下弦縱向水平支撐在屋架下弦端節(jié)點(diǎn)間設(shè)置縱向支撐。縱向水平支撐和橫向水平支撐形成封閉合框，加強(qiáng)了屋架的整體穩(wěn)定性，并提高了廠房的縱向剛度。3.4.4 垂直支撐垂直支撐如圖3-7所示。圖3-7 垂直支撐圖3.5 柱間支撐布置上層

17、柱間支撐要在下層柱間支撐布置柱間設(shè)置外，還在每個(gè)溫度區(qū)段的端布設(shè)置。柱間支撐布置如圖3-8所示。圖3-8 柱間支撐布置圖3.6 抗風(fēng)柱的布置采用整體式體系，山墻柱上搭墻梁，墻梁跨度為6m；在山墻處設(shè)置抗風(fēng)柱，柱距為6m。4 荷載計(jì)算4.1計(jì)算單元的劃分以及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定4.1.1 計(jì)算單元的劃分為了計(jì)算方便，將廠房的空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。并近似地認(rèn)為各個(gè)橫向平面框架之間以及各個(gè)縱向平面框架之間是互不影響的，各自獨(dú)立工作。橫向框架的間距、荷載相同，因此取出有代表性的一榀中間橫向框架作為計(jì)算單元，如圖4-1所示。圖4-1 計(jì)算單元?jiǎng)澐謭D4.1.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定計(jì)算簡(jiǎn)圖中，H為柱腳低至屋

18、架下弦重心線(xiàn)與柱頂交點(diǎn)間的距離,即柱高，H1為上柱高度，為7.6m；H2為下柱高度，為19.4m，總高度為27m。上柱與下柱偏心距e1為500mm。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-2所示。圖4-2 計(jì)算簡(jiǎn)圖4.2 永久荷載4.2.1屋蓋自重油氈防水屋面（三氈四油鋪小石子） 0.40 kN/20mm厚水泥砂漿找平層 0.02200.40 kN/80mm厚泡沫混凝土保溫層 0.0860.48 kN/ 預(yù)應(yīng)力大型墻板（包括灌縫） 1.40 kN/屋架及支撐自重 0.120.011360.52 kN/ 荷載總和 3.20 kN/ 屋架作用于框架柱的計(jì)算簡(jiǎn)圖為下圖所示，屋架間距6m。Q為屋蓋線(xiàn)荷載.Q=63.20=19

19、.2kN/m，屋面恒荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-3所示。圖4-3 屋面恒荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖 4.2.2 集中荷載 屋架反力 3.336/2=59.4kN 偏心距e 0.5m 集中荷載產(chǎn)生的彎矩 M1=59.40.5=29.7kNm4.2.3 柱及吊車(chē)梁的自重 （1）上柱自重（上柱自重標(biāo)準(zhǔn)值=上柱體積7850kN/m31.1）A上=18940+230500=46920mmP上=1.2 A上H17850kG/m31.1=36.95kN上柱截面尺寸如圖4-4所示。圖4-4 上柱截面圖 （2）下柱自重（下柱自重標(biāo)準(zhǔn)值=下柱體積7850kG/m31.3）A下=30530+（200-16）162+161672+2305

20、00+16540=66828mm2P下= 1.2A下H27850kG/m31.3=174.63kN下柱截面尺寸如圖4-5所示。圖4-5 下柱截面圖 （3）吊車(chē)梁自重A吊=225500+181300=48400mm2P吊=1.2A吊H7850kG/m31.4=38.30kNM1= P吊ac-P上e1=38.300.7-35.010.5=9.31kNm吊車(chē)梁截面尺寸如圖4-6所示。圖4-6 吊車(chē)梁截面圖4.2.4 外墻自重采用輕骨料混凝土保溫墻板作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其密度為14kN/m3。為簡(jiǎn)化計(jì)算，將變階處以上的外墻自重荷載以及窗自重荷載視為一個(gè)集中荷載，并作用于變階節(jié)點(diǎn)處；將下部帶形窗上部的外墻自重

21、荷載以及窗自重荷載視為一個(gè)集中荷載，并作用于帶形窗上部節(jié)點(diǎn)處，下部帶形窗的窗下板視為直接支承在基礎(chǔ)梁上。在計(jì)算單元A軸線(xiàn)中，支撐在框架柱上的墻板荷載通過(guò)支托傳遞給框架柱，其負(fù)荷范圍為6m，支撐在墻架柱上的墻板荷載通過(guò)支托傳遞給墻架柱，并直接傳遞給基礎(chǔ)。即變階處集中荷載：輕骨料混凝土保溫墻板 （3.62.6）0.24614124.99 kN嵌縫 0.106.20.62 kN鋼窗 3.660.459.72 kN抹灰 0.026.2202.48 kN- 小計(jì) 137.81 kN下部帶形窗上部節(jié)點(diǎn)處：輕骨料混凝土保溫墻板 （3.65.5）0.24614183.45 kN嵌縫 0.109.10.91 k

22、N鋼窗 （3.65.4）60.4524.3 kN抹灰 0.029.1203.64 kN- 小計(jì) 212.3 kN由于在B軸線(xiàn)處車(chē)間與其它車(chē)間相連，為了方便車(chē)間之間的聯(lián)系，設(shè)置懸掛墻架柱，將墻架柱自重及其承擔(dān)的外墻自重荷載傳遞到上部托架，再經(jīng)過(guò)托架傳遞到框架柱?？蚣苤惺艿耐鈮奢d：輕骨料混凝土保溫墻板 60.24614120.96 kN嵌縫 0.1060.6 kN抹灰 0.026202.4 kN-小計(jì) 123.96 kN托架傳來(lái)荷載 0.5123.962123.96 kN即B軸線(xiàn)變階處的外墻荷載為 123.962247.92 kN4.3 可變荷載4.3.1 屋面活荷載本廠房屋面為不上人屋面，均

23、布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.3kN/，武漢屋面雪荷載值為0.4kN/，在可變荷載計(jì)算時(shí)，只取均布活荷載與雪荷載兩者中的較大值，該廠房不考慮積灰荷載。屋面線(xiàn)荷載 q=q06=1.40.46=3.36kN/m屋架反力 上下柱的偏心距 e=0.5m集中荷載所產(chǎn)生的彎矩 M1=60.480.5=30.24kNm屋面活荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-7所示。圖4-7 屋面活荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖 4.3.2 吊車(chē)荷載（1）豎向荷載本廠房采用160/50T橋式吊車(chē)，查表得最大輪壓Pmax=335kN，最小輪壓Pmin=103kN。吊車(chē)梁支座反力影響線(xiàn)如圖4-8所示。圖4-8 吊車(chē)梁支座反力影響線(xiàn)圖Dmax= Pmaxyi=1.4335

24、（1+0.86+0.63+0.49+0.59+0.45+0.22+0.08）=2026.08kNDmin=（Pmin/Pmax）Dmax=（103/335）2026.08=1622.49kN（2） 橫向荷載橫向荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-9所示。圖4-9 橫向荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖HK=K(g+Q)/n g=小車(chē)自重標(biāo)準(zhǔn)值=63.3tQ=最大起重量=160tK=0.08因此HK=0.08（6301600)/8=22.33kNT=.HK.y1=1.422.33（0.34+0.49+0.63+0.86+1+0.59+0.45+0.22+0.08）=135.05kN4.4 風(fēng)荷載風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，式中，zz高度處的風(fēng)振系

25、數(shù)； s風(fēng)荷載體型系數(shù)，根據(jù)表1.1得s=-0.6； zz風(fēng)壓高度變化系數(shù)，離地面20m時(shí)，z=1.25；離地面30m時(shí)， z=1.42。風(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外天然地坪的高度27.15m取值，得z=1.37。 當(dāng)廠房高寬比小于1.5時(shí)，z=1，本廠房高寬比為0.751.5，所以z=1；查建筑荷載規(guī)范可知，武漢的基本風(fēng)壓W0= 0.35 kN/ ；計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-10所示。圖4-10 風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖風(fēng)載體型系數(shù)如圖4-11所示。s1503060-0.60+0.8圖4-11 風(fēng)載體型系數(shù)圖 （1）Wk1為屋架端部傳給框架柱的集中荷載 （2）W2為屋面?zhèn)鹘o框架柱的集中荷載 （3）q為墻面?zhèn)鹘o框

26、架柱的線(xiàn)風(fēng)荷載 集中力的合力 W= （Wk1 + Wk2 ）1.4=2.42 kN Wk=（Wk1+ Wk2）1.4 = -6.07 kN風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-12所示。圖4-12 風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖4.5 地震作用這個(gè)廠房是6級(jí)抗震，根據(jù)抗震設(shè)防烈度的要求，該廠房不考慮地震作用的計(jì)算。5 內(nèi)力分析與組合5.1框架內(nèi)力計(jì)算的準(zhǔn)備5.1.1 橫梁及上下柱慣性矩的選?。?）屋架折算慣性矩的近似計(jì)算 I0=(A1y12A2y22)k 式中A1，A2屋架在跨中處的上弦桿和下弦桿的截面面積； y1, y2 屋架在跨中的上弦桿重心線(xiàn)和下弦桿重心線(xiàn)至中和軸的距離； k為折減系數(shù)，屋架坡度為1/10,查表得k為0

27、.7。折減系數(shù)k與屋架坡度關(guān)系如表5-1。 坡度1/81/101/12k0.650.70.8表5-1 折減系數(shù)k與屋架坡度關(guān)系表A1 = 43.9 2 = 87.8cm2A2 = 37.6 2 = 75.2cm2I0= ( A1y12+A2y22 )k=0.787.8(350/22.91)2+75.2(350/2-3.98)2I0= 3.37106cm4 (2)上柱慣性截面（實(shí)腹式）： Is=1.8943/12+2(5033/12 + 50348.52)=830487.6cm4 (3)下柱（格構(gòu)柱）折算慣性矩： I下=( A1x12+A2x22 ) 0.9 A1=223cm2， A2=386.

28、4cm2 A=A1+ A2=609.4cm2X2=(523(200-1.5)+276.519200-5.69-3.0)/609.4=98.8 cmX2=200-98.8=101.2cmIx=(223101.2+386.498.8) 0.9=5450095cm4上柱截面如圖5-1所示。圖5-1 上柱截面圖下柱截面如圖5-2所示。圖5-2 下柱截面圖5.1.2 桿端有單位變形時(shí)的支座反力（1）柱 （2） 梁梁的彎矩與剛度計(jì)算圖如圖5-3所示。圖5-3 梁的彎矩與剛度計(jì)算圖橫梁的軸向變形很小，在計(jì)算中忽略框架橫向側(cè)移變形。 5.2 框架內(nèi)力分析計(jì)算5.2.1 內(nèi)力分析的幾點(diǎn)說(shuō)明 （1） 橫梁和柱子的

29、軸向變形很小，所以計(jì)算中不考慮。 （2） 荷載符號(hào)規(guī)定，水平向右為正，豎直向下為正，彎矩順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?（3） M在受拉一側(cè)。 （4） 手算吊車(chē)剎車(chē)力作用下的內(nèi)力內(nèi)力分析如圖5-4所示。圖5-4 內(nèi)力分析圖 所得彎矩圖、剪力圖、軸力圖如圖5-5所示。圖5-5 內(nèi)力圖5.2.2 電算其它荷載內(nèi)力（荷載，彎矩，剪力，軸力圖）（1）屋蓋自重內(nèi)力圖如圖5-6所示。圖5-6 屋蓋自重內(nèi)力圖(2)外墻自重內(nèi)力圖如圖5-7所示。圖5-7 外墻自重內(nèi)力圖（3） 吊車(chē)豎向荷載內(nèi)力圖如圖5-8所示。 圖5-8 吊車(chē)豎向荷載內(nèi)力圖（4） 屋面活荷載內(nèi)力圖如圖5-9所示。圖5-9 屋面活荷載內(nèi)力圖（5） 風(fēng)荷載內(nèi)力

30、圖如圖5-10所示。圖5-10 風(fēng)荷載內(nèi)力圖（6） 柱及吊車(chē)自重內(nèi)力圖如圖5-11所示。圖5-11 柱及吊車(chē)自重內(nèi)力圖（7） 永久荷載作用及內(nèi)力圖如圖5-12所示。 圖5-12 永久荷載作用及內(nèi)力圖5.3 框架內(nèi)力組合5.3.1 內(nèi)力組合表 內(nèi)力圖荷載類(lèi)型M（kNm）N（kN）V（kN）1.屋面活荷載 2.豎向吊車(chē)荷載Dmax 3.豎向吊車(chē)荷載Dmin 4.吊車(chē)水平荷載（左剎） 5.吊車(chē)水平荷載（右剎） 6.風(fēng)荷載（左風(fēng)） 7.永久荷載5.3.2 1-1截面 柱簡(jiǎn)圖：永久荷載屋面活荷吊車(chē)荷載風(fēng)荷載豎向荷載水平荷載DmaxDmin左剎右剎左吹 截面1-1設(shè)計(jì)值M268.5135.3-6.756.

31、75192.5-192.578.19N178.143.40010.54-10.544.53V-15.6-8.660000-6.69組合I（+Mmax）選項(xiàng)M1.2268.5+1.40.9(135.3+6.76+192.5+78.19)=842.6N1.2178.1+1.40.9(43.4+10.54+4.53)=283.4V-1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.08組合II（-Mmax）選項(xiàng)M1.2268.5+1.40.9(-6.67-192.5-89.3)=-30.36N1.2178.1+1.40.9(-10.54-4.53)=194.8V-1.215.6+1.46

32、.69=-9.4組合III（+Nmax）選項(xiàng)M1.2268.5+1.40.9(135.3+6.76+191.5+78.19)=838.5N1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=290V-1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.06組合IV（-Nmax）選項(xiàng)M1.2268.5+1.40.9(-6.67-192.5-89.3)=-30.41N1.2179.1+1.40.9(-10.64-4.53)=195.8V-1.215.6+1.46.69=-9.4組合V（Vmax）選項(xiàng)M1.2268.5+1.40.9(134.3+78.19)=588.6N1.

33、2179.1+1.40.9(44.4+4.53)=276.6V-1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.065.3.3 2-2截面柱簡(jiǎn)圖：永久荷載屋面活荷吊車(chē)荷載風(fēng)荷載豎向荷載水平荷載DmaxDmin左剎右剎左吹右吹 截面1-1設(shè)計(jì)值M190.785.83-6.766.76191.5-191.530.13-30.13N179.144.40010.64-10.644.53-4.53V-15.6-8.660000-6.696.69組合I（+Mmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(85.83+6.76+191.5+30.13)=624.8N1.2179.1+1.40.9

34、(44.4+10.64+4.53)=290V-1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.06組合II（-Mmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(-6.67-191.5-30.13)=-58.8N1.2179.1+1.40.9(-10.64-4.53)=195.8V-1.215.6+1.46.69=-9.4組合III（+Nmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(85.83+6.76+191.5+30.13)=624.8N1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=290V-1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.06組

35、合IV（-Nmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(-6.67-191.5-30.13)=-58.8N1.2179.1+1.40.9(-10.64-4.53)=195.8V-1.215.6+1.46.69=-9.4組合V（Vmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(85.83+30.13)=374.95N1.2179.1+1.40.9(44.4+4.53)=276.6V-1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.065.3.4 3-3截面柱簡(jiǎn)圖：永久荷載屋面活荷吊車(chē)荷載風(fēng)荷載豎向荷載水平荷載DmaxDmin左剎右剎左吹右吹 截面1-1設(shè)計(jì)值M190.785.83-

36、6.586.58191.5-191.548.35-48.35N179.144.4-137940410.64-10.644.53-4.53V-15.6-8.6600-47.347.3-10.313.36組合I（+Mmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(85.83+6.58+191.5+48.35)=646.5N1.2179.1+1.40.9(44.4+404+10.64+4.53)=798.04V-1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-10.3)=-102.3組合II（-Mmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(-6.58-191.5-48.35)=-81.6N1.2

37、179.1+1.40.9(-1379-10.64-4.53)=-1564.4V-1.215.6+1.4(47.39+13.36)=57.82組合III（+Nmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(85.83+6.58+191.5+48.35)=647.5N1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+404+4.53)=799.04V-1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-10.3)=-102.2組合IV（-Nmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(-6.58-191.5-48.35)=-81.7N1.2179.1+1.40.9(-1379-10.64-4.5

38、3)=-1564.4V-1.215.6+1.4(47.39+13.36)=57.82組合V（Vmax）選項(xiàng)M1.2190.7+1.40.9(85.83+48.35-47.3)=338.31N1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=290V-1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-10.3)=-102.25.3.5 4-4截面柱簡(jiǎn)圖：永久荷載屋面活荷吊車(chē)荷載風(fēng)荷載豎向荷載水平荷載DmaxDmin左剎右剎左吹右吹 截面1-1設(shè)計(jì)值M218104.4-6.586.58803.7-803.7527.3-467.7N300.544.4-137940410.64-10

39、.644.53-4.53V-15.6-8.6600-47.347.3-48.9 37.7組合I（+Mmax）選項(xiàng)M1.2218+1.40.9(104.4+6.58+803.7+527.3)=2077.8N1.2300.5+1.40.9(44.4+404+10.64+4.53)=944.7V-1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-48.9)=-319.3組合II（-Mmax）選項(xiàng)M1.2218+1.40.9(-6.58-803.7-467.7)=-1348.7N1.2300.5+1.40.9(-1379-10.64-4.53)=-1418.7V-1.215.6+1.4(47.39+

40、37.7)=88.5組合III（+Nmax）選項(xiàng)M1.2218+1.40.9(104.4+6.58+803.7+527.3)=2078.6N1.2300.5+1.40.9(44.4+404+10.64+4.53)=944.6V-1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-48.9)=-319.1組合IV（-Nmax）選項(xiàng)M1.2218+1.40.9(-6.58-803.7-467.7)=-1348.6N1.2300.5+1.40.9(-1379-10.64-4.53)=-1417.7V-1.215.6+1.4(47.39+37.7)=89.3組合V（Vmax）選項(xiàng)M1.2218+1.4

41、0.9(104.4+803.7+527.3)=2070.1N1.2300.5+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=435.65V-1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-48.9)=-319.46 柱的計(jì)算6.1 柱的計(jì)算長(zhǎng)度和容許長(zhǎng)細(xì)比6.1.1 各段柱在平面內(nèi)的高度、最大軸向力和相對(duì)慣性矩： 上段柱 H1=760cm；N1=-290kN；I1=1下段柱 H2=1940cm；N2=-242.6kN；I2=6.566.1.2 柱段的線(xiàn)剛度比和計(jì)算參數(shù)： 由鋼結(jié)構(gòu)手冊(cè)查得值為：=2.07,系數(shù)乘以折減系數(shù)0.8即，。6.1.3 各段柱在平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度為： 上柱: 下柱:

42、 6.1.4 各段柱在平面外的計(jì)算長(zhǎng)度為： 上段柱： 下段柱：柱的計(jì)算長(zhǎng)度如圖6-1所示。圖6-1 柱的計(jì)算長(zhǎng)度圖6.2 柱截面的計(jì)算柱的截面尺寸如圖6-2所示。 下柱的截面尺寸 上柱的截面尺寸圖6-2 柱的截面圖6.2.1 上柱（實(shí)腹式柱） A1=479.2cm2 I1x=830487.6cm4 W1x=I1x / 50=830487.6/50=16610cm3 回轉(zhuǎn)半徑： i1x= I1y=230502+941.82/12=69078cm4 W1y=I1y / 25=2763cm3 i1y=第一組合：N=290 Mmax=838.5第二組合：Nmax=290 M=838.5（1）強(qiáng)度計(jì)算

43、假設(shè)扣除翼緣上2-21.5螺栓孔的面積，即：An=469.2-2(21.5 3)=340.2cm2 Wnx=W1xAn/A1=12043cm3 r=1.05 （滿(mǎn)足要求）（2）平面內(nèi)穩(wěn)定性驗(yàn)算 H01=1148cm 焊接工字鋼對(duì)x軸為b累截面，查表得 （滿(mǎn)足要求） （3）平面外穩(wěn)定性的驗(yàn)算 焊接工字鋼對(duì)Y軸為b類(lèi)截面，查表得（滿(mǎn)足要求） （4）腹板局部穩(wěn)定性計(jì)算 計(jì)算腹板與上，下翼緣交界處的應(yīng)力 由于 （滿(mǎn)足要求） （5）翼緣局部穩(wěn)定計(jì)算 b=(500-18)/2=241mm b/t=241/30=8.0 （滿(mǎn)足規(guī)范要求）6.2.2 下段柱（格構(gòu)式柱） （1）屋蓋肢AR =223cm2 重心軸

44、 y0=4.6cm IRx=5332/12+533(4.6-1.5)2+22867+261.44(5.69+3-4.6)2=9437cm4 i1x= IRy=5333/12+22867+261.44(30-5.69)2=115513cm4 i1y= （2）吊車(chē)肢 Ad =386.4cm2 Idx=23503/12+541.62/12=62518cm4 idx= 12.7cm （3）整體柱的截面特性 A2=223+386.4=609.4cm2重心軸 y0=386.4 （200-4.6）/609.4=101.2cmI2x=(223101.2+386.498.8)0.9=5450095cm4i2x= 在計(jì)算柱長(zhǎng)度系數(shù)時(shí)，格構(gòu)式柱的截面慣性矩乘以0.9即：I2x=0.9I2x=5450095cm4 （4）格構(gòu)式柱斜綴條采