单层钢结构厂房设计.doc

题目：金刚金属加工车间单层钢结构厂房设计 一、工程概况 1. 工程名称：金刚金属加工车间。 2. 建设地点：拟建建筑物位于西安市，室外地坪设计标高为 415.35m。 3. 建设规模：总建筑面积 2880 平方米，单层工业厂房，内设中级工作制 桥式吊车一台。 二、设计原始资料 （一）气象条件 1. 冬季采暖室外计算温度5C。 2. 主导风向：东北风，基本风压 0.35kN/m2。 3. 地面粗糙度：B 类。 4. 基本雪压：0.25kN/m2。 5. 年降雨量：632mm；日最大降雨量：92mm；时最大降雨量：56mm； 雨季集中在 9、10 月份。 6. 土壤最大冻结深度 500mm。 （二）工程地质条件 1. 建筑场地地貌单元属渭河二级阶地，场地地形平坦。 2. 地下水稳定埋深 8.510.8m，属潜水类型。 3. 抗震设防烈度为 8 度，场地类别为类，设计地震分组为第一组，设计 基本地震加速度值 0.2g，设计特征周期 0.45s。 4. 根据场地岩土工程条件和建筑物荷载特点，建议本工程采用天然地基。 （三）施工条件 1. 建设场地平坦，道路通畅，水、电就近可以接通，基本具备开工建设条 件。 2. 拟参与投标的施工单位技术力量和机械化水平均较高。 三、建筑设计任务及要求 （一）设计任务 根据建设单位提供的设计委托书，完成建筑平面、剖面及立面设计。 （二）设计要求 1. 平面设计：根据工艺要求，合理确定平面柱网尺寸；要求满足采光、通 风要求。 2. 剖面设计：根据给定的吊车资料、工艺净空要求，确定牛腿标高和厂房 高度。 3. 立面设计：建筑风格、造型应富有创意，有时代感。 （三）设计成果 说明书 1 份，1#图纸 2 张 1. 平面图：参考比例 1：1001：200。 2. 立面图：正立面，侧立面各一个，参考比例 1：1001：200。 3. 剖面图：参考比例 1：1001：200。 4. 节点详图：不少于 5 个，其中檐口和屋脊构造详图必画，比例自定。 5. 建筑设计说明书。 建筑设计方案应达到初步设计深度，构造详图达到施工图深度。围护结构 采用双层彩色压型钢板内填保温材料，可以是工厂复合板，也可以是现场复合 板，自选。 四、结构设计任务及要求 （一）设计任务 根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行 结构内力分析，确定构件截面，设计连接节点，绘制结构施工图。 （二）设计要求 1. 结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料，选择适当的结构体系。 要求合理选择屋面梁的类型、梁、柱连接形式、柱截面形式、屋面和柱间 支撑的布置方案。 提示：重型厂房跨度大、高度高、吊车重，多采用下段格构、上段实腹的 阶形柱。屋面梁与柱可以铰接也可以刚接（铰接框架和刚接框架） ，对刚度要 求高的单跨重型厂房可用刚接，其余铰接。 2. 结构布置：合理布置结构构件，正确选取计算单元，明确结构的传力途 径，初步确定钢材种类及构件截面尺寸。 3. 结构内力分析及构件设计：根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地 震作用；进行荷载组合；手算完成结构的内力分析，进行排架柱的内力组合， 完成构件截面及连接节点设计；同时，采用工程设计软件计算结构内力及设计 结构构件，并与手算结果进行对比分析。完成标准柱距的吊车梁设计。 （三）设计成果 计算书 1 份，1#图纸 4 张 1. 计算书内容： (1) 结构设计方案论证（包括柱网布置，抗风柱、支撑设置，柱截面形式 以及材料选择等） ； (2) 主要承重结构的内力计算及设计。 (3) 吊车梁设计。 (4) 墙梁、檩条、压型钢板、抗风柱、牛腿设计。 2. 图纸内容： (1) 屋盖结构布置图（檩条、支撑和有关节点） ； (2) 墙面结构布置图（墙梁的布置及有关连接节点） ； (3) 阶型柱结构施工图； (4) 节点详图（散于各图） ； (5) 吊车梁施工图。 五、设计成果统一要求 （一）设计说明书 应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，条理清 晰，叙述准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表格化。 设计说明书应包括下列内容：封页，扉页，毕业设计任务书，中英文摘要 和关键词，目录，正文，参考文献，附录，致谢。设计说明书的字数应在 10000 字以上，建筑设计、结构设计二部分的说明书应合在一起装订成册。 （二）图纸 设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图；图面整洁，布置 匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。 图纸绘制包括计算机绘制和手工绘制两部分，建筑设计、结构设计各阶段 至少应有 12 张手工绘制的图纸（1 号或 1 号以上） 。 六、国家标准及设计参考资料 （一）建筑设计部分 1国家标准. 房屋建筑制图统一标准（GB 500012010）. 北京： 中国计划出版社，2010 2国家标准. 建筑制图标准（GBT 501042010）.北京：中国计 划出版社，2011 3国家标准. 建筑设计防火规范 （GB50016-2006）. 北京：中国 计划出版社，2006 4教材.房屋建筑学.同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重 庆大学合编.北京：中国建筑工业出版社，2005 （二）结构设计部分 1 国家标准. 建筑结构荷载规范（GB 500092001） （06 版）. 北 京：中国建筑工业出版社，2006 2 国家标准. 建筑抗震设计规范（GB 500112010）. 北京：中国 建筑工业出版社，2010 3国家标准. 建筑抗震设防分类标准（GB 502232008）. 北京： 中国建筑工业出版社，2008 4国家标准. 钢结构设计规范（GB 500172003）. 北京：中国计 划出版社，2003 5国家行业标准. 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 （CECS102:2002）. 北京：中国计划出版社，2003 6国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）.北京： 中国计划出版社，2002 7国家标准. 建筑结构制图标准（GB/T 501052010）. 北京： 中国计划出版社，2010 8国家建筑标准设计图集. 钢结构设计制图深度和表示方法 （03G102）. 北京：中国建筑标准设计研究院，2003 9龚思礼主编. 建筑抗震设计手册（第二版）. 北京：中国建筑工 业出版社，2002 10 钢结构设计手册编辑委员会.钢结构设计手册（第三版）.北 京：中国建筑工业出版社，2004 11 陈绍蕃. 钢结构（上）. 北京：中国建筑工业出版社，2003 12 陈绍蕃、顾强编著. 钢结构（下）. 北京：中国建筑工业出版社， 2003 13 丰定国、王社良主编. 抗震结构设计（第 2 版）. 武汉：武汉工 业大学出版社，2003 14 梁兴文、史庆轩主编. 土木工程专业毕业设计指导. 北京：科学 出版社，2002 （三）可参考的建筑图集 1 压型钢板、夹心钢板屋面及墙体建筑构造 01J925-1 2 压型钢板及夹心板大门 02J611-3 3 吕合金门窗 02J603-1 （四）可参考的其他结构标准图集： 1 钢吊车梁（中级工作制）SG520-12 2 柱间支撑 05G336 3 吊车梁走道板 04G337 4 吊车轨道连接及车挡 05G525 七、设计进度 三部分设计时间分别为：建筑设计 3 周、结构设计 11 周、共 14 周。各部 分设计进度如下： 建筑设计进度 序 号 设计内容 设计时间 （天） 1布置设计任务、方案草图3 2工具草图、构造设计5 3正式图5 4整理说明书2 合计15 结构设计进度 序号设计内容 设计时间 （天） 1结构方案选取及吊车梁计算4 2墙梁、檩条、压型钢板、抗风柱、牛腿设计6 3荷载分析及内力计算（手算）2 4荷载分析及内力计算（电算）3 5横向水平地震作用下结构内力分析及位移验 算 3 6内力组合4 7排架柱设计7 8柱脚设计5 9绘图17 10整理说明书4 合计55 拟建场地平面图 设计任务安排表： 柱 距吊车吊车 姓 名 厂房长 度(M) 跨 度 （M） 吊车吨 位工作制 轨顶标 高台数 9062175/20A5151 1057.52175/20A6162 13592175/20A5171 15062480/20A6182 1657.52480/20A5191 14492480/20A6202 120627100/20A5211 1207.527100/20A6152 144927100/20A5161 120621100/20A6172 1507.521100/20A5181 144921100/20A6192 12062480/20A5201 1507.52480/20A6212 14492480/20A5151 12062780/20A6162 1507.52780/20A5171 14492780/20A6182 12063075/20A5191 1507.53075/20A6202 14493075/20A5211 附录 吊车资料 跨度指桥式起重机运行轨道中心线之间的水平距离，单位为 m，桥式起重 机的小车运行轨道中心线之间的距离称为小车的轨距。 起重机参数及其与厂房的关系 起重机参数见钢结构设计手册 （上）P908910 页。 摘要 本设计为单层普通钢结构厂房，采用刚格构柱与钢梁组成的框架体系，钢 结构建筑质量轻、强度高、跨度大、工程施工周期短、施工灵活，相对成本低 造价较为经济。屋面采用轻型屋面板，从而使得支撑屋面的杆件截面较小、较 薄，它具有自重轻、材质均匀、应力计算准确、加工制造高度工业化、运输安 装方便等特点。 本设计说明说包括：建筑设计、结构设计两部分； 建筑设计部分具体分为：建筑平面形式的选择；厂房刨面设计；厂房立面 设计。 结构设计部分具体分为：方案确定；檩条设计；抗风柱设计；钢框架设计； 柱脚设计；（计算细节已在各章节详细给出） 。 本设计图纸部分包括：厂房平面图；厂房立面、刨面及节点详图；厂房檩 条墙梁布置图；支撑布置图；格构柱施工图（1、2） ；吊车梁施工图。 关键词：轻钢结构，框架体系，建筑设计，结构设计 Abstract This design as a single layer ordinary steel structure workshop, the lattice steel column and just of frame system, steel structure building quality light, the intensity is high, the span, project construction period is short, and construction, flexible, relatively low cost. Cost more economy. The roof light roof board, so that support the roof stem a section smaller thin, it is light weight, material even, and the stress computation accurate, processing manufacturing highly industrialized, transportation installation is convenient wait for a characteristic. This design descriptions said including: architectural design, structure design two parts. Architectural design part specific divided into: the choice of the form of building plane; Workshop dig face design; The facade design workshop. Structure design of concrete are divided into: plan; Crane beam design; Continuous span purlin design; Wind column design; Steel frame design; Column feet design; (calculation details has set up a file in the chapters are detailed). The design drawing part includes: building plan; Building facade, planing surface and detail drawings; Workshop continuous span purlin wall beam layout; Support arrangement; Lattice column construction drawing (1, 2); Crane beam construction drawing. Key Words: Ordinary Steel Structure, Frame System, Architecture Design, Structure Design 目录 题目：菲皓单层钢结构厂房设计 .1 一、工程概况 .1 二、设计原始资料 .1 三、建筑设计任务及要求 .1 四、结构设计任务及要求 .2 五、设计成果统一要求 .3 六、国家标准及设计参考资料 .4 七、设计进度 .5 第一章 建筑设计 .16 1.3 平面设计 .16 1.3.1 厂房的平面形式.16 1.3.2 柱网设计.16 1.3.3 定位轴线.16 1.3.4 变形缝的设计.18 1.3.5 采光通风设计.18 1.3.6 交通及防火设计.19 1.3.7 散水设计.19 1.4 立面设计 .19 1.4.1 窗的设计.19 1.4.2 维护结构.20 1.4.2 消防检修梯.20 1.5 剖面设计 .21 1.5.1 柱顶标高设计.21 1.5.2 厂房高度及牛腿标高确定.21 1.5.3 屋顶构造设计.21 1.5.4 屋面排水设计.21 1.5.6 地面构造设计.22 1.6 图纸 .23 菲皓单层钢结构厂房设计-结构部分 .24 1.1 材料的选择 .24 1.2 屋面布置 .24 1.3 柱间支撑布置 .24 1.4 屋盖支撑布置 .24 1.5 墙面结构布置 .25 第二章 吊车梁设计 .26 2.1 荷载的计算 .26 2.1.1 最大轮压的计算 .26 2.1.2 横向荷载设计值 .26 2.2 内力计算 .26 2.2.1 吊车荷载作用下的内力（4 轮子） .27 2.3 截面选择 .29 2.3.1 毛截面特性.29 2.3.2 净截面特性.30 2.4 强度验算 .31 2.4.1 正应力 .31 2.4.2 剪应力.31 2.4.3 腹板的局部压应力 .32 2.4.4 腹板计算高度边缘处的折算应力.32 2.5 稳定性验算 .33 2.5.1 梁的整体稳定性.33 2.5.2 腹板的局部稳定性 .33 2.6 挠度验算 .35 2.7 支承加劲肋的验算 .35 2.8 焊缝计算 .37 2.8.1 上翼缘与腹板连接处的角焊缝设计 .37 2.8.2 下翼缘与腹板连接处的连接角焊缝设计.37 2.8.3 支座加劲肋与腹板的焊缝 .37 第三章 檩条设计 .38 3.1 荷载设计 .38 3.1.1 永久荷载.38 3.1.2 可变荷载.38 3.1.3 荷载组合 .39 3.2 截面选择及截面特性 .40 3.3 受压板件的稳定性系数 .42 3.3.1 腹板.42 3.3.2 上翼缘板.42 3.3.3 受压板件的有效宽度.42 3.3.4 有效净截面模量.45 3.5 稳定性验算（风吸力起控制作用） .46 3.5.1 有效截面模量 .46 3.5.2 受弯构件的整体稳定性系数.46 3.6 挠度验算 .47 3.7 构造要求 .47 第四章 抗风柱设计 .49 4.1 荷载计算 .49 4.1.1 恒载.49 4.1.2 风荷载.49 4.1.3 单根抗风柱承受的均布线荷载设计值.49 4.2 内力分析 .49 4.3 截面选择 .50 4.4 强度验算 .50 4.5 稳定性验算 .51 4.5.1 平面内稳定.51 4.5.2 平面外稳定性.51 4.6 挠度验算 .52 第五章 刚架设计 .53 5.1 荷载计算 .53 5.1.1 恒载计算.53 5.1.2 活荷载的计算.53 5.1.3 吊车及吊车荷载.54 5.1.4 作用在刚架上的荷载标准值计算.55 5.1.5 地震荷载.57 5.2 内力计算（手算电算对比） .58 5.2.1 恒载作用下的内力.58 PKPM 计算的恒载内力图如下 .63 5.2.2 屋面活载作用下的内力.64 PKPM 软件在各种荷载标准值作用下的计算结果 .70 第六章 框架柱 .91 6.1 内力组合 .91 6.2 柱的几何特性计算 .91 6.3 柱截面计算 .94 6.4 柱肩梁计算： .102 第七章 柱 脚 .105 7.1 柱底板计算 .105 7.2 柱脚加劲肋和靴板的计算 .108 第一章 建筑设计 1.1 平面设计 1.1.1 厂房的平面形式 根据地形条件及使用的要求，考虑到能够合理并充分利用场地空间，节约 成本，此超市的平面形式采用单层双跨的矩形平面形式。这种平面形式较其他 形式平面联系紧密,工程管线较短，而且矩形形式规整,占地面积少，结构构造 简单、造价低、施工快。同时室内采光通风都较易解决。 1.1.2 柱网设计 超市 4800 标准模数的要求。本厂房柱距采用 8m，跨度采用 60m，双跨单 脊双坡形式厂房。厂房总长度为 80m，总建筑面积为 4800m2。 1.1.3 定位轴线 1. 横向定位轴线 为了支撑墙重和抵抗墙面风荷载，厂房端部山墙内侧每隔 6 米设置抗风柱， 为了结构构件的协调统一，山墙内缘与横向定位轴线重合当山墙为非承重墙, 端部柱截面中心线应自横向定位轴线内移 600mm。排架柱的截面形心与横向 定位轴线重合。柱网布置如图 1.1 所示 2. 纵向定位轴线 由于厂房内设置吊车，为普通钢结构厂房耗钢量考虑，厂房承重柱采用阶 形柱，上柱为实腹式. 因为阶形柱的下段柱除承受上柱的荷载外，还需承受吊 车荷载 , 下柱为缀条格构式柱. 截面形式如图 1.3.3.2 所示 图 1.1 柱网布置图 图 1.2 格构式柱截面形式 厂房纵向定位轴线的确定，除了要考虑结构合理，构造简单外，在有吊车 的情况下，还应保证吊车运行和检修的安全需要。 在有吊车的厂房中， 厂房建筑模数协调标准对吊车规格与厂房跨度的 关系规定如下： 吊车跨度，即吊车两轨道中心线之 间的 距离； 厂房跨度； 吊车轨道中心线至纵向定位轴线的距 离; 图 1.3 吊车轴线示意 B吊车轨道中心线至吊车桥架外边缘的距离，可由吊车轨道查； Cb吊车桥架外边缘至上柱内边缘的净宽度； h边柱的上柱截面高度； 厂房跨度为 24 米，使用吊车为 80/20T 的桥式吊车，吊车跨度 Lk=22m， 由钢结构设计手册查知其技术规格 ，吊车端部构造长度 B=300mm。 e=B+Cb+h=1000mm (1.1) 由公式(1.1 ) , 则定位轴线使用封闭式轴线. 1.1.4 变形缝的设计 钢结构设计规范GB50017 要求，当厂房的尺寸较大时，按规定在平面 布置中设置温度伸缩缝。由钢结构下册,暖房屋纵向温度区段 144m220m，横向温度区段（柱顶为刚接）27m1/4 , 满足室内采光要求。 表 1-1 窗户规格统计表 构件名称数量规格总面积 C-12801200*15001044 1.1.6 交通及防火设计 厂房的长度为 144m，为了满足横向运输和内外交通的要求，在厂房跨度 的中间部分设置大门，大门采用 3.9m 宽，4.0m 高的推拉式大门。因为南北两 面各有一道大门，并满足防火要求的 80m 距离，所以不用设置其他疏散门。 根据建筑防火设计规范 ，本厂房为金属加工车间，生产的火灾危险性 为丁类，二级防火等级，对防火不做特殊要求，只需配备基本的消防设施即可。 另外，鉴于本厂房为钢结构厂房，而钢结构的耐火性不高，故需对所有的钢结 构构件进行表面涂刷防火处理。 1.1.7 散水设计 厂房外部散水采用 C10 素混凝土，表面水泥砂浆压光。坡度为 3%，宽度 取 2000mm。 1.2 立面设计 1.2.1 窗的设计 为满足设计要求的条件，采用 50 系列铝合金窗，根据窗的尺寸组合，采用 1200*1500mm 的标准窗，其在立面的布置如（图 1.4） ， （图 1.5）所示增加厂 房的立体感。 图 1.4 正立面窗布置图 图 1.5 侧立面窗布置图 1.2.2 维护结构 作为工业厂房，受其建筑风格和工艺用途所限，其建筑造型往往大同小异， 将底部砖墙喷刷褐色涂料，外墙彩钢板使用暗黄色涂料，形成横向划分。 综合实际工程，采用压型钢板表面进行彩色镀锌处理。钢板使用 Q235A 钢材，屋面板采用中波板，厚度取 0.5mm；墙面板采用低波板，厚度取 0.5mm 压型钢板的截面形式较为简单，板和檩条、墙梁的固定采用钩头螺栓和自 攻螺钉及拉铆钉，其截面形式如图 1.6 所示 图 1.6 压型钢板的截面形式 为保证厂房的围护结构具有一定的保温性能和在构造上的严密性,屋面和墙 面均采用轻质高强的夹芯板，屋面板厚度 100mm，板间使用硬质聚氨酯泡沫 塑料填充。其中四周维护墙体主体使用镀锌彩色复合夹芯板，面板厚 0.5mm， 厚度 140mm 板间使用硬质聚氨酯泡沫塑料填充，墙板用 C 型钢墙梁与刚架柱 使用螺栓连接。标高 1.5m 以下设置 370mm 厚砖砌体墙。 1.2.2 消防检修梯 为了消防及屋面检修，清洗等需要，在一端山墙设置消防检修梯。 1.3 剖面设计 1.3.1 柱顶标高设计 根据 Q=（100/20t）A5 桥式吊车资料知： 轨顶标高：16m 轨顶至小车顶面高度：H=3.370m 小车行驶安全高度：300mm 梁柱连接板高度：700mm 檩条与屋面板厚度和：300mm 确定柱顶标高为：16+3.370+0.3+0.7=20.370m 1.3.2 厂房高度及牛腿标高确定 屋面坡度取 i=5%，跨度为 27m，厂房高度的标高： H=H+h （1.2） 式中：h柱顶至屋脊高度 则 H=21.345m 取轨道垫块厚度为 150mm 根据吊车梁规范 ，试取吊车梁截面高度为 1750mm 反算出牛腿标高为：14.125m 1.3.3 屋顶构造设计 厂房屋顶采用有檩体系。在斜梁上设置冷弯薄壁型钢檩条与其连接，再在 檩条上铺设保温型彩色复合夹芯板屋面，构造图见（图 1.7） 。 彩色复合夹芯板屋面施工速度快，重量轻，表面带有色彩涂层，防锈、耐 腐、美观，集保温、隔热、美观等诸多优点于一体。 1.3.4 屋面排水设计 采用外天沟排水方式，其构造如图 1.5.4 所示 屋面板挑出天沟内壁不小于 50mm，本厂房的设计值为 100mm 落水管采用直径为 100mm 的 PVC 管，根据屋面落水管规范 ，在地区时最 大降水量为 M 时：有公式（1.2） （1.3） F:单根落水管积水面积 根据设计资料知：厂房拟建地时最大降水量 M=56 F=798 27/2 S1/F=2.4 根 则：厂房单边需落水管数量为 3 根，一共需设置 6 根 图 1.7 屋面及盖板示意图 1.3.6 地面构造设计 因本厂房为机械加工车间，地面有较大荷载，保证面层不产生变形及裂缝， 且有良好的坚固性和保温性，厂房垫层采用钢筋混凝土结构：结构采用 C20 混 凝土，厚度取 60mm。 图 1.5.4 外檐口构造图 1.4 图纸 厂房剖面图、立面图及节点详图见图（一） 厂房平面图及正立面图见图（二） 金刚单层钢结构厂房设计 -结构部分 方案选择 1.1 材料的选择 材料选择根据钢结构设计手册 钢结构设计规范中的相关规定选取， 由于本厂房是单阶格构柱钢框架结构，本身自重较重且吊车吨位较大，钢架承 受荷载也较大，所以厂房梁、柱、檀条等结构构件选择 Q345 钢，又由于厂房 对材料的冲击韧性有相关要求，所以质量等级可以选用 C 级，吊车梁选用 Q345-C 钢材，且厂房跨度大，框架横梁、柱、檀条等结构构件均选用 Q345-B 钢材，轻型屋面板。墙面板使用 Q235-A 钢材。 1.2 屋面布置 根据屋面压型钢板的规格，檀条沿跨度方向每隔 1.5m 布置一道。根据 钢结构设计规范的相关规定，应在檀条跨中点处设置一道拉条，拉条采用 10 圆钢，圆钢拉条设在距檀条上翼缘 1/3 腹板高度范围内，屋脊拉条韧性为 刚性系杆。 1.3 柱间支撑布置 根据钢结构设计规范之规定应在中间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在厂房两端第二柱间设置一个柱支撑， 中间设上下柱支撑。在设置柱间支撑的开间，宜同时设置屋盖横向支撑，以组 成几何不变体系。 1.4 屋盖支撑布置 由于本厂房长 120m，宽 24m，根据钢结构设计规范规定，将整个厂 房可划分为一个温度区段。因此在厂房两端第一个柱间支撑设置横向水平支撑。 此外，还应在厂房中间柱间内设置屋盖横向水平支撑，并应在上述相应位置设 置刚性系杆。 1.5 墙面结构布置 根据墙板的板型和规格，墙梁的布置沿高度方向间距每隔 1.5m 布置一 道，根据冷弯薄壁型钢板结构技术规范GB50018-2002 中 8.4.2 之规定，本 厂房跨度 6m,应在跨中点处各设置一道拉条，拉条承担的墙体自重通过斜拉条 传至承重柱和墙架柱，且每隔 5 道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重， 拉条为 10 圆钢。 第二章 吊车梁设计 2.1 荷载的计算 2.1.1 最大轮压的计算 由钢结构设计手册中吊车资料可知，其最大轮压为 329KN，最小轮 压为 65.8KN，则根据建筑结构荷载规范GB50009-2001 中 5.1.1 之规定可 知： 竖向荷载标准值为 （2.1-a） maxkmax p=1.4 p=1.4 1.05 329=483.63KN （2.1-b） minkmin p=1.4 p=1.4 1.05 65.8=96.726KN 2.1.2 横向荷载设计值 由吊车资料可知吊车额定起重量为 80 t,小车重量 28.563 t，总重 76.565 t 且吊车工作制为 A5 级，为中级工作制，因此每个轮上的横向荷载标准值为： /n 1 () 4 kHQQ g （2.2） 由建筑结构荷载规范5.1.2 之规定知 =0.08,则： k 1.4 9.8 0.088028.563 H =29.79KN 4 （） 2.2 内力计算 由于本厂房只有一跨，且有一台 80t 吊车 设计取最不利情况进行设计。 图 2.1 最大轮压标准值(单位：KN) 2.2.1 吊车荷载作用下的内力（4 轮子） a.竖向轮压作用 （1）吊车梁的最大弯矩及相应的剪力 图 2.2 吊车梁弯矩计算简图（三轮作用） 产生最大弯矩点（C 点）的位置如上图所示， 梁上所有荷载合力 p 的位置为： =1700mm， =2700mm， =1700mm 最大弯矩点（C 点）位置： 21 3 - =166.67 6 a a a 根据钢结构设计手册8.4.1 节中，最大弯矩标准值为： 3 c 1 2 M =1119.06KN m l pa pa l （） （2.3-a） 最大弯矩处的相应剪力值为： （2.3- 3 c2 V =201.51KN l pa p l （） b） (2) 吊车梁的最大剪力 图 2.3 吊车梁剪力计算简图（四轮作用） =959.20KN （2.3-c） c max V 吊车梁截面的最大弯矩及剪力，由吊车竖向荷载产生的弯矩及剪力乘以 钢结构设计手册表 8-2 的=1.03（吊车梁自重等影响系数）即： （2.3-d） cc max M=M =1.03 1119.06=1152.63KN m A （2.3-e） cc maxmax V=V=1.03 959.20=987.98KN 尚应计算横向荷载产生的内力标准值，最大弯矩处相应横向剪力标准值为 c Hmax Q+g80+28.563H H=0.04 =1.0856 t M =M=24.62KN m n4P A （2.3-f） 根据以上吊车计算汇总所需内力表： 表 2-1 吊车计算汇总表 2.2 截面选择 取吊车梁为单轴对称工字型截面1200 500 22 400 22 如图(2 . 4)： 图 2.4 吊车梁截面示意图 2.3.1 毛截面特性 2 A=50 2.240 2.2 115.6 1.4=359.84cm 0 120 50 2.2120 1.140 2.2 1.1 115.6 1.4 2 y =63.6 359.84 （） 3232 x 324 11 I =50 2.250 2.240 2.240 2.2 1212 1120 1.4 115.6115.6 1.4=862544.39cm 122 （120-63. 6-1. 1）（63. 6-1. 1） （63. 6-） 23 1.4 S=50 2.2=8139.35cm 2 （120-63. 6-1. 1）+（120-63. 6-2. 2） 3 xx x max0 II W =15293.34cm y120y 2.3.2 净截面特性 2 n A =cm（50-2 2. 2）2. 2+40 2. 2+（120-4. 4）1. 4 350. 16 n0 n 120 2.2 2 y= A =62.07cm （50-2 2. 2）2. 2（120-1. 1）+40 2. 2 1. 1+115. 6 1. 4 32 nx 323 24 n0 1 I =2.2 12 11 40 2.240 2.21.4 115.6115.6 1.4 1212 120 y=832120.98cm 2 （50-2 2. 2）2. 2 （50-2 2. 2）2. 2（120-62. 07-1. 1） （62. 07-1. 1） （-） 3 nx nx n0 I W =14364.25cm 120y 上3 nx n0 I =13406.17cm y nx 下 上翼缘对 y 轴的特性： 4 nyy I =I -2 2.2 2