鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計計算書

1、鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計計算書單層工業(yè)廠房設(shè)計計算書一、設(shè)計概況單層工業(yè)廠房，長60米，寬30米，梁與柱均為桁架結(jié)構(gòu)，屋 面只有雪荷載和活荷載。二、設(shè)計條件1 .設(shè)計使用年限：50年2 .自然條件(1)地理位置：蘭州市某郊區(qū)(2)環(huán)境條件：除雪荷載外不考慮其他環(huán)境條件3 .荷載條件結(jié)構(gòu)自重（Q235 ）:容重 7.698 X 10-5 N/mm3靜力荷載（雪荷載）：50年一遇最大雪荷載0.15kN/m 2動力荷載（吊車）：起重最大量10噸4 .材料（1） Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼（2）熱軋普通槽鋼（格構(gòu)式柱）冷彎薄壁方鋼管（橫梁、楝條）熱軋普通工字鋼（吊車梁）熱軋普通H型鋼（吊車軌道）鋼板（綴板）壓型鋼板

2、（屋面）4.安裝條件：梁與柱較接，柱與基礎(chǔ)固定連接，其他連接部分焊 接。二、結(jié)構(gòu)尺寸模型透視圖俯視圖長寬 AX B=60m X30m左視圖柱高H=5.5m單跨寬度b=30m/3=10m吊車梁高度h=5m桁架屋蓋高h'=2m正視圖Jsaw廣單跨長度a=60m/8=7.5m吊車軌道支柱距離 a'=60m/12=5m三、內(nèi)力計算及構(gòu)件設(shè)計1 .格構(gòu)式軸心受壓柱設(shè)計由軟件模擬分析得柱的軸心受壓最大設(shè)計值為N=50000N=50kN對實軸計算，選擇截面尺寸假定入y=50，按Q235鋼b類截面查表得：。=0.856 , f=215N/mm 2所需截面面積：A=N/(峋=50000/(0.8

3、56 X215)N/cm 2=2.7cm 2回轉(zhuǎn)半徑：iy=loy/ ?y=500cm/50=10cm查表試選：225aA=2 X 34.91=69.82cm 2, iy=9.81cm ,ii=2.42cm,Z 0=2.07cm,I i=175.9cm 4驗算繞實軸穩(wěn)定：入 y=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97< ?=150,滿足要求查表得：小=0.852(b類截面)N/( OA)=50000N/(69.82 X 102)cm2=8.41N/mm 2<f=215N/mm 2, 滿足要求對虛軸根據(jù)等穩(wěn)條件確定肢間距離假定肢件繞本身軸的長細比歸=0.56=0.5 X

4、50.97=25.49 ,取入1=25按照等穩(wěn)原則入ox=?y得：兒二(N-入12)1/2=(50.97 2-252)1/2=44.42ix=lox/ 為=500cm/44.2=11.26cmh=11.26cm/0.44=25.59cm, 取 h=260mm兩槽鋼翼緣間凈距：260-2 x 78mm=104mm>100mm,滿足構(gòu)造 要求驗算繞虛軸穩(wěn)定：Ix=2X (175.9cm 4+34.91cm 2 X 10.93 2cm2)=8692.84cm 4ix=(Ix/A)1/2=(8692.84cm 4/69.82cm 2)1/2=11.16cmk=lox/ix=500cm/11.16

5、cm=44.80嬴=(k2+ 歸2)1/2=(44.80 2+252)1/2=51.30< "=150查表得：小=0.847(b類截面)N/(小A)=50000N/(0.847 X 69.8 2X 102mm 2)=8.45N/mm 2<215N/mm 2 滿足要求綴板設(shè)計綴板間凈距：li=加1=25 x 2.42cm=60.5cm,取 li=60cm綴板寬：(取肢間距的 2/3), b=2/3 X21.86cm=14.57cm厚：(取肢間距的 1/40), t=1/40 X21.86cm=0.55cm取 hxt=200mm x 6mm綴板軸線間距：l=l i+b=40c

6、m+20cm=60cm柱分肢的線剛度：Ii/l=175.9cm 4/60cm=2.93cm 3兩塊綴板線剛度之和為：2X 1/12 x 0.6cm x 203cm3/21.86cm=36.57cm 3比值36.57cm 3/2.93cm 3=12.48>6,滿足綴板的剛度要求2 .吊車梁設(shè)計初選截面(未計自重)梁跨中最大彎矩：Mmax=1/4 XFX l=1/4 X50kN x 10m=125kN m所需凈截面抵彎矩：Wnx=Mmax/(、f)=(125 X 106)/(1.05 X 215)mm 3=553.71cm 3梁的高度在凈空方面限制 500cm,根據(jù)剛度要求，梁的容許撓度為l

7、/800 ,查表可得其容許最小高度為：hmin=l/8=125cm按經(jīng)驗公式可得梁的經(jīng)濟高度為：he=7(Wnx)1/3-30cm=7 X (553.71cm 3)1/3-30cm=27.48cm考慮剛度要求，初選梁為“工45a”,hw=450mm腹板厚度按負擔(dān)支點處最大剪力需要，由經(jīng)驗公式可得：tw=1.5V/(h wfv)=(1.5 x 50000N)/(450mm x 125N/mm 2)=1.3mm依剪力要求所需腹板很小腹板厚度按局部穩(wěn)定性需要，由經(jīng)驗公式可得：tw=(hw)1/2/11=(45cm) 1/2/11=0.61cm=6.1mm選用“工45a”,腹板厚度為tw=11.5mm

8、按近似公式計算所需翼緣板面積：bt=Wnx/hw-(twhw/6)= 553.71cm 3/45cm-(1.15cm X45cm/6)=3.68cm 2試選“工45a”,翼緣板寬度為150mm則所需厚度為 t=368mm 2/150mm=2.45mm選用“工45a”,翼緣寬度t=18mm驗算截面截面的實際幾何性質(zhì)：A=102cm 2Ix=32241cm 4Wx=32241cm 4/22.5cm=1432.8cm 3單位長度梁的自重：g=1.2 x (10200mm 2 x 10000mm x 7.698 x 10-5 N/mm 3)/10m =942.24N/m梁自重產(chǎn)生的最大彎矩：Mg=1.

9、2 X 1/8 X 942.24 N/m X(10m)2=14133.6N m=14.13kN m(1.2為考慮腹板加勁肋等附加構(gòu)造使自重增大的系數(shù))跨中最大總彎矩為： Mx=125kN m+14.13kN m=139.13 kN m正應(yīng)力為:o=(139.13 X 106 Nmm)/(1.05 x 1432.89 x 103)=92.47N/mm 2<215N/mm 2支座處的最大剪力按梁的支座反力計算，其值為：V=50000N+(1.2 X 9422.4N X 1/2)=55653.44N=55.65KN切應(yīng)力為T=55653.44N/(150mm x 11.5mm)=32.26N/

10、mm 2<125N/mm 2切應(yīng)力很小，跨中彎矩最大處的截面切應(yīng)力不再進行計算跨中截面腹板邊緣折算應(yīng)力：(T=(139.13 x 106N mm x 225mm)/ (32241 x 104mm4)=97.21N/mm2跨中截面剪力：V=50kN切應(yīng)力為：個(50000 x 1.8X 15X22.5 X 103)/(32241 x 104x 11.5) =8.19N/mm 2(C+3 W)1/2=(97.21 2+38.192)1/2N/mm 2=98.24N/mm 2<1.1f=236.5 N/mm 2五、其他構(gòu)件校核軸力圖剪力圖彎矩圖o & BTWIl位移圖1.橫梁h

11、x b x t=140mm x 90mm x 5mm軸力 Nmax=13.1N/mm 2,彎矩 Mmax=72.8N/mm 2<f=215N/mm 2剪力 Vmax=23.8N/mm 2<f=125N/mm 2撓度 A=17.3mm< A= l/400=7500/400=18.8mm2 .楝條hxbxt=120mm x 80mm x 6mm軸力 Nmax=2.4N/mm 2,彎矩 Mmax=91.8N/mm 2<f=215N/mm 2剪力 Vmax=3.9N/mm 2<f=125N/mm 2撓度 A =6.8mm< A= l/250=7500/250=30mm3 .吊車軌道HW250 X250, t1=9mm,t 2=14mm,r=16mm軸力 Nmax=0.2N/mm 2,彎矩 Mmax=31.7N/mm 2<f=215N/mm 2剪力 Vmax=8.77N/mm 2<f=125N/mm 2撓度 A=23.3m