长春天缘集团加工间建筑结构设计毕业论文.doc

1 长春天缘集团加工间建长春天缘集团加工间建 筑结构设计毕业论文筑结构设计毕业论文 目 录 1 绪论 1 1 1 门式刚架特点 1 1 2 国内外轻型门式刚架结构研究现状 2 1 3 本文所做工作 3 2 设计资料 5 2 1 工程概况 5 2 2 设计原始资料 5 3 建筑设计 6 3 1 建筑平面设计 6 3 1 1 柱网布置与定位轴线 6 3 1 2 支撑布置 6 3 1 3 屋盖布置 6 3 1 4 构造措施 6 3 2 剖面设计 6 3 2 1 厂房高度的确定 7 3 2 2 采光设计 7 3 2 3 通风设计 8 3 2 4 厂房的保温隔热设计 8 3 2 5 构造措施 8 3 3 建筑立面设计 8 2 4 构件选型 9 4 1 压型钢板选择 9 4 2 柱截面选择 9 4 3 梁截面选择 9 4 4 檩条选型 9 4 5 拉条的设置 10 辽宁科技大学本科生毕业设计 3 第 页 4 6 吊车梁选型 10 4 7 钢轨型号 10 5 檩条设计 11 5 1 屋面檩条 11 5 1 1 计算简图 11 5 1 2 荷载计算 11 5 1 3 内力计算 12 5 1 4 截面选择 13 5 1 5 强度验算 14 5 1 6 稳定性验算 14 5 1 7 挠度计算 15 5 1 8 刚度验算 15 5 2 墙梁 15 5 2 1 墙面布置 15 5 2 2 荷载计算 15 5 2 3 内力计算 16 5 2 4 有效截面计算 16 5 2 5 净截面模量计算 19 5 2 6 强度验算 19 5 2 7 稳定性验算 19 5 2 8 挠度计算 20 6 刚架设计 21 6 1 计算简图 21 6 2 梁柱截面特征 22 6 3 荷载计算 22 6 3 1 屋面恒载计算 22 6 3 2 屋面活载 23 6 3 3 其它 23 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页 6 3 4 风荷载 23 6 3 5 吊车荷载 24 6 4 内力计算及组合 24 6 4 1 恒载作用下内力图 24 6 4 2 活载作用下内力图 29 6 4 3 风荷载作用下内力图 31 6 4 4 吊车横向荷载作用下内力图 38 6 4 5 吊车竖向荷载作用下内力图 43 6 4 6 内力组合 50 7 构件验算 54 7 1 构件宽厚比的验算 54 7 2 刚度验算 55 7 3 有效截面特性 56 7 3 1 柱有效截面特性 56 7 3 2 梁有效截面特性 57 7 4 强度验算 58 7 5 稳定性计算 58 7 6 位移计算 59 8 节点设计 61 8 1 梁柱节点设计 61 8 1 1 连接螺栓计算 61 8 1 2 端板厚度计算 62 8 1 3 节点域剪力验算 63 8 1 4 端板螺栓处腹板强度验算 63 8 2 梁梁节点设计 63 8 2 1 连接螺栓计算 63 8 2 2 端板厚度计算 64 8 2 3 节点域剪力验算 65 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页 8 3 牛腿节点 65 9 基础设计 67 9 1 基本资料 67 9 2 作用于基础顶面上的荷载计算 67 9 3 基础尺寸及埋置深度 68 9 4 验算持力层地基承载力 69 9 5 基础高度验算 69 9 6 基础底板配筋计算 71 9 7 杯壁配筋 74 10 抗风柱设计 75 10 1 荷载计算 75 10 2 柱截面选择 75 10 3 内力分析 75 10 4 强度验算 76 10 5 稳定性验算 76 10 5 1 平面内稳定性 76 10 5 2 平面外稳定性 77 10 5 3 位移验算 77 10 6 抗风柱基础设计 77 10 6 1 基本资料 78 10 6 2 作用于基础顶面上的荷载计算 78 10 6 3 基础尺寸及埋置深度 79 10 6 4 验算持力层地基承载力 79 10 6 5 基础高度验算 80 10 6 6 基础底板配筋计算 81 11 PKPM 校核 82 11 1 设计主要依据 82 11 2 结果输出 82 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页 结论 98 致谢 99 参考文献 100 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 1 绪论 1 1 门式刚架特点 1 用钢量少 自重量轻 门式钢架轻钢结构采用防水 维护一体化的轻质多功能新型屋面和墙体材料组成 大大减轻结构本身的荷载重量 其承重构件普通采用高强钢材 这样可以有效减轻结 构自重 通常门式钢架轻钢结构的重量只有钢筋混凝土结构的 1 8 1 10 是普通钢结 构重量的 1 2 1 3 充分体现了新材料的优势 2 适用性强 设计符合美观 经济 实用的原则 相对于传统的钢架而言 门式轻型钢结构从跨度 柱距布置灵活 单跨 多跨等 方面可随意组合 这些组合可应用于不同工艺 不同规模 不同用途的各类建筑中 表现出了极大的适应能力 钢架结构一方面外观新颖别致 可塑性极强 富有时代感 另一方面造价合理 投资见效快 综合效益好 空间使用率高 在各个建筑施工中基 本都可以使用 3 钢架结构施工速度快 周期快 钢构件工厂生产具有效率高 生产精度高 产品质量稳定的特点 在实际工地拼 装中 施工简便迅速 施工工期短 例如一栋 5000 10000的单层工业厂房仅需 3 个 2 m 月工期就可以完成钢架结构施工 1 2 国内外轻型门式刚架结构研究现状 钢结构厂房是近十年来发展最快的领域 在美国采用轻型钢结构厂房占非住宅建 筑投资的 50 以上 目前已经有多种的低层 多层和高层的设计方案和实例 因其可 做到大跨度 大空间 分隔使用灵活 而且施工速度快 抗震有利的特点 必将对我 国传统的厂房结构模式产生较大冲击 轻型钢结构专用设计软件可在短时间内完成设 计 绘图 工程量统计及工程报价 在制作上也实现了高度的标准化及工厂化 钢结 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 构工业化 商品化程度高 施工速度快 综合效益高 市场需求量大 已成为工程各 界的共识 我国的轻钢结构发展较晚 特别是门式轻型钢结构在我国的应用发展大约 始于 20 世纪 80 年代初期 今二十年来特别特别是中国工程建设标准化协会编制的 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 于 1998 年颁布实施后 其应用得到迅速发展 钢结构作为一种绿色环保建筑 已被建设部列为重点推广项目 特别是在我国大中城 市中 人多 土地资源少 而人们对住宅密度 环境绿地等要求越来越高的情况下 较大范围应用钢结构 是我国生产力发展到一定阶段的必然产物 目前 我国钢材产 量已居世界首位 而且国家也在逐步调整政策鼓励发展钢结构 我国大力发展钢结构 的条件已经成熟 正步入钢结构发展的黄金时期 采用轻型屋面 不仅可减少梁柱截面尺寸 基础也相应减小 在多跨建筑中可做 成一个屋脊的大双坡屋面 为长坡面排水创造了条件 设中间柱可减少横梁的跨度 从而降低造价 中间柱采用钢管制作的上下铰接摇摆柱 占空间小 刚架的侧向刚度 籍檩条的隅撑保证 省去纵向刚性构件 并减小翼缘宽度 刚架可采用变截面 截面 与弯矩成正比 变截面时根据需要可改变腹板的高度和厚度及翼缘的宽度 做到材尽 其用 刚架的腹板可按有效宽度设计 即允许部分腹板失稳 并可利用其屈曲后强度 故腹板高度比可比 钢结构设计规范 GB50017 2003 规定为大 即可减少腹板厚度 竖向荷载通常是设计的控制荷载 但当风荷载较大或房屋较高时 风荷载的作用不应 忽视 在轻屋面门式刚架中 地震作用一般不起控制作用 支撑可做得较轻便 将其 直接或用水平节点连接在腹板上 可采用张紧的圆钢 构构件可全部在工厂制作 工 业化程度高 构件单元可根据运输条件划分 单元之间在现场用螺栓连接 安装方便 快捷 土建施工量小 多年来 我国一些厂房建设主要是粗放性建设 一些建筑以现场手工湿作业生产 方式为主 不仅生产率低 建设周期长 而且能耗高 环境压力大 一些厂房 住宅 的质量和性能难以保证 寿命周期难以实现 而轻型钢结构厂房解决了上述难题 这 一钢结构厂房形式不仅能够给用户营造更舒适 安全的使用空间 而且在提高厂房建 设质量和产业化方面可发挥重要的 积极的作用 钢结构厂房鉴于经济性 安全性能 抗震 防火 以及耐久性能的综合考虑 越来越多的企业厂房开发商转而经营轻钢结 构厂房 钢结构厂房的价值很快得到普遍认可 钢结构在美国建筑市场上占着很大的 比例 虽然国情不同 但也可以看出钢结构厂房已经成为未来厂房的发展方向 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 随着国民经济的迅速的发展 人们对建筑建造方面的要求越来越高 对安全 舒 适 健康 绿色等高品质的需求越来越强烈 钢结构厂房满足了人们对理想厂房的要 求 与此同时 近年来我国建筑政策一直以节能 产业化为导向 因此 在这样的背 景下 我国有很多相关责任人先后出台了一系列推动轻钢结构厂房发展的产业扶持政 策 在我国相关会议上 关于推进厂房产业现代化 提高钢结构厂房质量 提出要积极 开发和推广使用钢结构厂房 正式认可了这一建筑结构形式 明确树立了建筑节能节 地 节水 节材 的目标 钢结构厂房成为了新型开发的新起点 目前 国内钢材产 量充足 有了一批轻型钢结构厂房建设经验和科技成果 钢结构厂房的发展已具备了 较好的物质和技术基础 将标志着我国钢结构厂房进入了一个新的发展阶段 另外钢 结构厂房一般都具有轻质 节能 耐用 经济的特点 如果这样的新型环保建筑材料 能大量在钢结构厂房中应用 将很快实现低碳厂房建筑的梦想 尽管钢结构厂房产业在我国有了可喜的进步 但是发展力度远远不够 一是世界 各国建筑业都是钢材的主要用户之一 工业发达国家在其建筑业的增长时期基本建设 用钢量一般占钢材总量的 30 以上 而我国目前建筑用钢量只达到 22 26 二是虽然 行业管理部门和社会各界都在强调发展钢结构厂房建筑 但由于多年以来钢结构厂房 的发展较钢筋混凝土结构慢 人们对此还不很熟悉 对钢结构厂房建筑多方面的优越 性认识不够 一些工程还不能采用最优方案的钢结构厂房体系 存在着转变观念的问 题 三是对于业主和设计单位 钢结构厂房正逐步改变着传统建筑设计理念 这需要 我们结构设计人员不断充实钢结构厂房设计思维 学习先进的设计经验 突破传统结 构约束 来不断适应新形势的要求 1 3 本文所做工作 目前国内对轻钢门架结构的设计经验还不够丰富 尤其是有吊车荷载作用下的门 式刚架结构的设计资料及经验还较为缺乏 因此本文通过研究门式轻钢工业厂房建筑 设计和结构设计理论 探讨了带吊车门式轻钢厂房的主要设计思路和设计方法 在学 习知识的同时 提高独立分析与解决实际问题的能力 培养创新精神 有利于自己毕 业后能够在房屋建筑 道路桥梁 隧道等方向从事钢结构工程设计 施工 管理等工 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 作 同时 相应的巩固 加深已学过的专业知识 提高综合运用专业知识的能力 熟 悉土木工程专业钢结构设计的程序和方法 了解我国有关土木工程建筑的方针和政策 了解工程建设的基本程序 熟练掌握和运用土木工程专业的有关规范和标准 深入了 解已有设计所存在的问题 在设计中纠正问题 使设计方案达到合理经济的要求 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 2 设计资料 2 1 工程概况 建筑场地位于长春市 厂房拟采用单跨双坡式 厂房跨度 21m 长度 96m 屋面 坡度为 1 10 柱顶标高 10 4m 轨顶标高 8 12m 设有两台 10 t 桥式吊车 吊车工作级 别为 A5 级 室内外高差为 150mm 共 17 榀门式刚架 2 2 设计原始资料 1 建筑物安全等级为二级 场地等级二级 地基等级二级 综合评定岩土工程勘查 等级为乙级 室内地坪标高为 0 000 2 标准冻土深为 1 3m 市郊最大冻深为 1 5m 建筑场地类别为 类 回填土厚度 为 1 0m 建筑采用天然浅基础 地基持力层为粘土 地基承载力特征值为 140 2 mkN 3 基本风压为 0 65kN m2 基本雪压为 0 45kN m2 4 抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 10g 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页 3 建筑设计 3 1 建筑平面设计 3 1 1 柱网布置与定位轴线 厂房柱距方向总长度 96m 300m 横向跨度方向总长度 21m 150m 故不需设温度 伸缩缝 除房屋端部外 刚架柱柱距 6 0m 横向定位轴线与刚架柱形心轴重合 端部 刚架柱形心轴与横向定位轴线相距 150mm 纵向定位轴线位于刚架柱的外皮 跨间每 隔 6m 设置一根抗风柱 中间设置抗风柱 3 1 2 支撑布置 厂房长度大于 60m 因此在厂房第二开间和中部位置设置屋盖横向水平支撑 并 在屋盖相应部位设置檩条 斜拉条和撑杆 同时在与屋盖横向水平支撑相应柱间设置 柱间支撑 由于柱高大于柱距 因此柱间支撑应分层布置 3 1 3 屋盖布置 屋盖采用有檩体系 檩条水平间距 1 5m 无横向水平支撑的区段在刚架柱顶和屋 脊处设置纵向水平系杆 其中 柱顶纵向水平系杆采用钢管 屋脊处纵向水平系杆由 檩条代替 两侧用撑杆相连 撑杆外套 32 2 钢管 刚架梁两端负弯矩区段设置两道 隅撑 3 1 4 构造措施 查 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 第 4 3 1 条知 厂房纵向温度区段长度不 大于 300m 横向温度区段长度不大于 150m 不需要设置温度缝 门上设有雨篷 外挑长度为 0 9m 外围散水坡度 i 5 宽 900mm 大门入口的 坡道坡度 i 10 且设有防滑条 宽为 150mm 3 2 建筑剖面设计 厂房的生产工艺流程对剖面设计的影响很大 因而在满足生产工艺要求的前提下 经济合理地确定厂房高度 解决好厂房的采光和通风 使其有良好的室内环境 合理 地选择屋面排水 围护结构的形式及其构造 使厂房具有随气候条件变化影响小的围 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页 护功能 进而保证生产的正常进行及为工人创造良好舒适的生产环境 同时满足建筑 工业化要求 3 2 1 厂房高度的确定 单层厂房的高度是指地面至屋架下表面的垂直距离 一般情况下 屋架下表面的 高度即是柱顶与地面之间的高度 所以单层厂房的高度即是地面到柱顶的高度 由生产工艺 生产设备 货物起吊高度 其中与运输和其他各方面的要求 初步 确定轨顶标高为 8 120m 暂取梁柱截面高度为 500mm 吊车梁高度取 550mm 轨道 选截面高度为 140mm 的重轨 钢轨型号为 43kg m 垫层厚 20mm 由 钢结构设计手 册 上 所给出的桥式软钩吊车性能参数查得 轨面至车顶高度 H 1876mm 小车顶 面至屋架下弦底部的安全高度取 300mm 由此确定柱顶标高 有吊车厂房柱顶标高的确定 厂房柱顶标高 H H1 h6 h7 式中 H 柱顶标高 应符合 3M 模数 H1 轨顶标高 h6 轨面至车顶高度 h7 小车顶面至屋架下弦底部的安全高度 则 H 8120 1876 300 10296mm 取柱顶标高为 10 4m 实际净空为 404mm 厂房高度的标高 H H h 式中 h 横梁截面高度 则 H 10400 500 10900mm 屋脊标高的确定 H H L 2 i 式中 H 屋脊标高 L 厂房跨度 i 屋脊坡度 一般取 1 10 则 H 取 11 1 m 验算安全距离 查 钢结构设计手册 上 桥式软钩吊车性能参数知 B 230mm K 80mm e 750mm 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 所以 K 750 500 230 20mm1 3 5 96 21 576 满足要求 3 2 3 通风设计 厂房的通风方式有两种 即自然通风和机械通风 该厂房采用自然通风 自然通 风是利用空气的自然流动将室外的空气引入室内 将室内的空气和热量排至室外 针 对该厂房的特点可利用室内外的温差造成的热压和风吹向建筑物而在不同表面上造成 的压差来实现通风换气 不失为一种经济合理的通风方式 3 2 4 厂房的保温隔热设计 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 采用轻质高强的压型钢板 内夹一定厚度的聚苯乙烯用来保温隔热 3 2 5 排水设计 本厂房采用有组织排水 通过雨水管排向地沟 采用外天沟 排水管采用 5mm 厚 的橡胶管 间距为 18m 符合构造要求 落水管采用直径为 100mm 的硬塑料管 落水 管沿墙落至距地面 200mm 排向室外 3 3 建筑立面设计 为使立面简洁大方 比例恰当 达到完整均匀 节奏自然 色调质感协调统一的 效果 本厂房的立面采用水平划分的手法 在水平方向设整排的矩形窗 组成水平条 带 增加立体感 低侧窗为水平推拉窗 高侧窗为上下翻转的悬窗 在水平方向附有 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 不同色彩的板带 增强立面效果 厂房侧面设有 4 5m 3 9m 门四个 主要供材料和人员的出入 抗风柱间设有 2 7m 3 9m 门两个 主要供车辆和人员的出入 采用侧面开光 窗户尺寸为 3 6m 2 7m 在厂房的四周 0 000m 以上 1 0m 范围均为粘土砖砌筑的墙体 兼作窗台 并支撑墙板 4 构件选型 4 1 压型钢板选择 压型钢板按表面处理方法分为镀锌钢板 彩色镀锌钢板 彩色镀铝锌钢板三种 其中彩色镀锌钢板是目前工程实践中采用最多的一种原板 压型钢板的截面形式较多 根据波高的不同 一般分为低波板 波高小于 30mm 中波板 波高为 30 70mm 高波板 波高大于 70mm 波高越高 界面的抗弯刚度 越大 承受的荷载也越大 屋面板采用高波板和中波板 中波板在实际中采用的最多 根据荷载情况及构造要求选择屋面压型钢板型号为 YX75 200 600 墙面压型钢板 型号为 YX35 125 750 4 2 柱截面选择 根据设计要求采用焊接工字型等截面实腹式柱 刚架柱截面高度一般取柱高 H 的 1 12 1 25 初步选定 h 500mm 相当于 H 19 柱截面初步选择 h b 500mm 250 f t w t mm 8mm 12mm 4 3 梁截面选择 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页 根据设计要求采用焊接工字型等截面梁 刚架梁截面高度一般取跨度 L 的 1 30 1 45 初步选定 h 500mm 相当于 L 36 梁截面初步选择 h b 500mm 250 f t w t mm 8mm 12mm 4 4 檩条及选型 檩条的截面形式分为实腹式和格构式两种 当檩条的跨度不超过 9m 时 应优先选 用实腹式檩条 本厂房檩条跨度 6 0m 屋面坡度小于 1 3 所以选用冷弯薄壁 C 型钢 檩条 截面形式为 C180 70 20 2 5 墙梁选型与檩条一样 选用冷弯薄壁 C 型钢 截面形式为 C220 75 20 2 5 4 5 拉条的设置 当墙梁跨度为 4 6m 时 宜在跨中设一道拉条 当墙梁跨度大于 6m 时 宜在跨间 三分点处各设一道拉条 拉条的作用是防止檩条侧向变形 扭转 并提供 X 方向的中 间支点 所以 本厂房的拉条设在檩条的跨中 采用圆钢截面 4 6 吊车梁选型 根据吊车的参数 两台 10t 桥式吊车 工作级别 A5 跨度 19 5m 查 08SG520 3 钢吊车梁图集 选编号为 HDL6 8 吊车梁 截面为 HM550 300 11 18 4 7 钢轨型号 由于本厂房没有设置制动结构 所以在吊车梁下直接设置钢轨即可 钢轨高度为 140mm 型号为 43kg m 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11 页 5 檩条设计 本厂房为封闭式建筑 屋面及墙面材料为 100mm 厚双层彩色压型钢板复合板 彩 板均为 0 6mm 厚镀锌彩板 屋面坡度 钢材采用 Q235B 焊条采用 0 710 5 10 1 E43 型 5 1 屋面檩条 5 1 1 计算简图 檩条跨度 6m 两端支撑在刚架上 于二分点处设一道拉条 水平檩距 1 5m 垂 直于屋面方向为简支梁 侧向为两跨连续梁 如图 5 1 所示 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 12 页 图 5 1 计算简图 5 1 2 荷载计算 1 永久荷载标准值 压型钢板 0 18kN m 1 g 檩条及支撑 0 10kN m 2 g kN m 28 0 g kN m k g cos5 1 g 2 可变荷载标准值 屋面均布活荷载 0 5 雪荷载 0 45 计算时取二者较大值 0 50 2 kN m 2 m kN 基本风压 0 65 2 m kN 2 m kN k qm kN75 0 5 15 05 1q 5 1 3 内力计算 1 永久荷载与屋面活荷载组合 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 13 页 檩条线荷载 m kN17 1 75 0 42 0 pk m kN55 175 04 12 142 0 p m kN154 0 71 5 sin55 1 sinppx m kN54 171 5 cos55 1 cosppy 弯矩设计值 mkN93 6 8 654 1 8 lP M 2 2 y maxX 拉条处负弯矩 mkN173 0 32 6154 0 32 lp M 22 x maxy 拉条与支座间正弯矩 mkN087 0 64 6154 0 64 lp M 22 x 1y 2 永久荷载与风荷载组合 风压高度变化系数47 屋脊高度为 11 831m B 类地面粗糙度 查0 1 z 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 表 A 0 2 2 知 体型系数 A 15 1 s 22 m10m1262l 3 l 2 ba maxlc 垂直屋面的风荷载 2 0zsk m kN822 0 65 005 1 15 1 047 1 檩条线荷载 m kN042 0 sin42 0 px m kN315 1 71 5 cos 5 182 0 4 142 0 0 1py 取取 弯矩设计值 mkN918 5 8 6315 1 8 lp M 2 2 y maxx mkN047 0 32 6042 0 32 lp M 22 x maxy 5 1 4 截面选择 选用檩条 C 如图 5 2 所示 5 22070180 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 14 页 图 5 2 檩条 2 cm48 8 A 3 x cm69 46w 3 maxy cm82 25w 3 miny cm12 11w 4 x cm20 420I 4 y cm42 54I cm04 7ix cm53 2 iy cm10 5 e0 4 t cm1767 0 I 6 w cm15 3492I cm110 2x0 截面上翼缘有效宽厚比 考虑有效28 5 2 70 t b 80 5 2 200 t h 27 t b2 mm 5 67b2 截面 同时跨中有孔洞削弱 为简化计算 统一考虑 0 95 的折减系数 则有效净截面抵抗 矩 3 enx cm36 4469 4695 0w 3 maxeny cm53 2482 2595 0 w 3 mineny cm56 1012 1195 0 w 5 1 5 强度验算 屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转 计算 点的强度为 3 6 3 6 maxeny y enx x 1 1053 24 10173 0 1036 44 1093 6 W M W M 22 mm N215fmm N27 163 2 3 6 3 6 mineny y enx x 1056 10 10173 0 1036 44 1093 6 W M W M 满足要求 22 mm N215fmm N84 139 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 15 页 5 1 6 稳定性验算 跨中段上翼缘受压有面板约束 稳定性不用计算 仅计算风吸力作用跨中段下翼 缘稳定性 永久荷载与风吸力组合下的弯矩小于永久荷载与屋面可变荷载组合下的弯矩 故全 截面有效 同时不计孔洞削弱 则 3 cm69 46WxWenx 3 cm12 11minWeyWeny 受弯构件的整体稳定性系数 跨中设有一道拉条 bx 查表得 5 0 b 35 1 1 14 0 2 cm49 6 2 0 7 110 2 10 5 2 b xee 00a 1 0 18 49 6 14 0 2 h e2 a2 2 b y t y 2 W h l I I156 0 Ih I4 934 0 18 6005 0 42 54 1767 0 156 0 42 5418 15 34924 2 2 57 118 53 2 300 y f 235 W Ah4320 y 2 1 x 2 y bx 7 0453 1 1 1 0934 0 1 0 35 1 69 4657 118 1848 8 4320 2 2 902 0 453 1 274 0 091 1 274 0 091 1 bx bx 风吸力作用使檩条下翼缘受压 查 冷弯薄壁型钢结构技术规范 第 8 1 1 条 稳 定性计算公式为 2 3 6 3 6 ey y exbx x 3 mm N75 144 1012 11 10047 0 1069 46902 0 10918 5 W M W M 满足要求 2 mm N205 f 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 16 页 5 1 7 挠度计算 按恒载 屋面活载标准值考虑 43 40 x 4 ky y 1020 42010206 600071 5 cos17 1 384 5 EI lp 384 5 v 满足要求 mm30 200 L mm70 22 5 1 8 刚度验算 查 冷弯薄壁型钢结构技术规范 表 4 3 3 知 受压檩条长细比限值为 200 20022 85 04 7 600 x 20058 118 53 2 300 y 故此檩条在平面内外均满足要求 5 2 墙梁 5 2 1 墙面布置 墙面采用与屋面相同的材料 墙梁跨度为 6m 山墙墙梁的跨度为 4 5m 墙梁间 距为 1 5m 中间设一道拉条 5 2 2 荷载计算 设墙面板落地并与砖墙相连 墙梁荷载包括墙面风荷载 压型钢板重 自重 单侧压型钢板重 m kN324 05 118 0 2 1q 1x 檩条 支撑重 m kN18 0 5 110 0 2 1q 2x m kN504 0 qqq 2x1xx 水平风荷载 A 22 m10m1262l 3 l 2 ba maxlc 查 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 表 A 0 2 2 知 体型系数 背风1 1 s 面 或 1 0 迎风面 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 17 页 m kN651 1 5 165 0 05 1 047 1 1 14 1B4 1q 0zsy 5 2 3 内力计算 竖向荷载产生最大弯矩及剪力 无拉条时 mkN268 2 8 6504 0 8 lq M 22 x 1x 跨中设一道拉条 mkN567 0 4 268 2 32 lq M 2 x x kN512 1 2 6504 0 2 lq V x maxx 水平风荷载产生最大弯矩及剪力 mkN430 7 8 6651 1 8 lq M 2 2 y y kN953 4 2 6651 1 2 lq V y maxy 5 2 4 有效截面计算 初选截面 C 按 冷弯薄壁型钢结构技术规范 第 5 6 8 条不考虑5 22075220 双力矩 按毛截面计算截面角点处正应力 y y x x W M W M 2 3 6 3 6 1 mm N95 16013 11682 44 1098 63 10430 7 1065 12 10567 0 2 3 6 3 6 2 mm N01 9913 11612 17 1098 63 10430 7 1011 33 10567 0 2 3 mm N31 7113 11682 44 2 4 mm N25 13313 11612 17 1 板件 1 2 为部分加劲板件 最大压应力在部分加劲边 2 1max mm N95 160 2 2min mm N01 99 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 18 页 1615 0 95 160 01 99 max min 板件 1 2 稳定系数 k 032 1 615 0045 0 615 0 22 0 15 1 045 0 22 0 15 1 k 22 邻板 2 4 加劲板 稳定系数 k 2 max mm N55 01 99 2 min mm N25 133 按计算11 35 99 01 133 25 max min 1 c k 7 8 6 29 9 78 23 87 c k 2 受压板件板组约束系数 1 k b 75mm c 220mm 1 1610 0 87 23 032 1 75 220 k k b c c 取 1 280 1 k 280 1 14 2k 1 1 k 板件 1 2 有效宽厚比计算 2 1 mm N95 160 615 0 058 1 615 0 15 0 15 1 15 0 15 1 297 1 95 160 032 1 280 1205kk205 1 1 由时 取0 mm75bbc 3830 5 2 75 t b 700 24297 1 058 1 1818 故需计算有效截面 957 28 5 2 75 1 0 30 297 1 058 1 8 21 t b 1 0 8 21 t b c t b e 故 即腹板失效区域 75 72 39 2 61 很小 计算时mm39 72t957 28be 可不考虑 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 19 页 2 板件 2 4 为加劲板件 受压板件稳定系数 23 87 邻接板件 1 032k c k 受压板件板组约束系数 1 k b 220mm c 75mm 1 1640 1 032 1 87 23 220 75 k k b c c 取 0 478 478 0 05 0 640 1 93 0 11 0 05 0 93 0 11 0 k 22 1 7 1 1 k 1 k 板件 2 4 有效宽厚比计算 2 1 mm N01 99 由知 035 1 15 1 86 4 01 99 87 23478 0 205kk205 1 1 mm62 93 35 1 1 220 1 b bc 88 t b 602 10086 415 1 1818 取 板件 2 4 全截面有效 mm62 93bb ce 3 板件 3 4 为受拉板件 全部有效 综上所述 墙梁全截面有效 5 2 5 净截面模量计算 33 3 2 4 eny mm10910 62 110 12 135 2501105 2131076 703 w 33 2 4 1enx mm10575 32 7 20 2 5 2 7 205 2131066 68 w 33 2 4 2enx mm10418 12 7 2075 2 5 2 7 205 2131066 68 w 5 2 6 强度验算 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 20 页 正应力 不考虑双力矩 按计算 eny y enx x W M W M 22 3 6 3 6 1 mm205fmm N77 16311 11866 45 10910 62 10430 7 10418 12 10567 0 22 3 6 3 6 2 mm205fmm N 7 10011 11841 17 10910 62 10430 7 10575 32 10567 0 22 3 mm205fmm N45 7211 11866 45 22 4 mm205fmm N52 13511 11841 17 切应力 查 冷弯薄壁型钢结构技术规范 第 8 3 1 条 KN120fKN48 6 5 225 2754 10512 13 tb4 V3 v 3 0 maxx x KN120fKN82 13 5 225 22202 10953 4 3 tb2 V3 v 3 0 maxy y 故强度满足要求 5 2 7 稳定性验算 不考虑孔径对腹板截面削弱 均按毛截面计算 查 冷弯薄壁型钢结构技术规范 表 A 2 1 得 5 0 b 35 1 1 14 0 2 cm11 2 22 2 h ea 14 0 22 1114 0 2 h e2 a2 2 b y t y 2 W h l I I156 0 Ih I4 850 0 22 6005 0 66 68 2028 0 156 0 66 6822 05 63514 2 2 8 112 66 2 600 5 0 y f 235 W Ah4320 y 2 1 x 2 y bx 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 21 页 7 0645 10 1 14 0 850 0 14 0 35 1 98 63 8 112 2273 9 4320 2 2 924 0 645 1 274 0 091 1 274 0 091 1 bx bx 故 22 3 6 3 6 ey y ex bx x 4 mm205fmm N26 190 1098 63 10430 7 1011 33924 0 10268 2 W M W M 稳定性满足要求 5 2 8 挠度验算 查 冷弯薄壁型钢结构技术规范 第 8 3 3 条 墙梁在水平方向的容许挠度与跨度 之比为 1 150 满足要 mm40 150 l mm72 13 1076 70310206384 6000179 1 5 EI lq 384 5 43 4 X 2 wk 求 6 刚架设计 6 1 计算简图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 22 页 图 6 1 刚架计算简图 取一榀中间刚架分析 得到刚架的计算模型 如图 6 1 所示 横梁的计算跨度取立柱截面形心之间距离 横梁坡高 mm20620219021000hll c0 mm103110 206205 0tanl 5 0f 0 坡长 mm10361995 0 206205 0cos l 5 0s 0 立柱计算高度取基础顶面至横梁截面形心之间的距离 m15 1125 0 5 0HH0 6 2 梁柱截面特征 图 6 2 截面形式 2 mm9810A 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 23 页 46 x mm1019 429I 46 y mm1027 31I 36 x mm10717 1 W 36 y mm10250 0 W 6 3 荷载计算荷载计算 6 3 1 屋面恒载计算 彩色压型钢板复合板 09 1cos 618 0 m kN 檩条及支撑 60 0 cos 610 0 m kN 刚架斜梁自重 78 0 109810cos 50 7802 1 6 m kN 2 47 m kN 6 3 2 屋面活载 屋面雪荷载 0 30 2 m kN 屋面活荷载 0 50 2 m kN 积灰荷载 0 30 2 m kN 824 4 6cos 80 0 m kN 6 3 3 其它 轻质墙面及柱自重 包括墙面材料 墙梁及柱自重 3 3655 0 m kN 吊车梁及轨道自重 kN08 11106kg43kg850 2 6 3 4 风荷载 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 24 页 基本风压 0 65 地面粗糙等级 B 级 单层厂房 取风振系数 0 w 2 m kN0 1 z 屋脊离室外地面的高度 查 建筑结构荷载规范 得m831 11350 0 031 1 150 11 风压高度变化系数 047 1 z 确定 z 值 m1 2211 0 m46 4 15 114 0H4 0 取二者较小值 据 门式刚架轻型钢结构技术规程 附录 A 0 2 1 注 3 因为m1 2 柱距 故取封闭式建筑类型中间区计算 当风荷载自左向右吹时 房屋m2 4z2m6 表面风荷载体型系数如图 6 3 所示 图 6 3 风荷载体型系数 由知BwBwq 0zszkk m kN072 1 665 0 05 1 25 0 047 1 0 1q k1 m kN287 4665 005 1 00 1 047 1 0 1q k2 m kN787 2665 005 1 65 0 047 1 0 1q k3 m kN358 2 665 0 05 1 55 0 047 1 0 1q k4 6 3 5 吊车荷载 据设计资料查 钢结构设计手册 上册 吊车技术资料选用大连 DQQD 型吊车 吊车资料如下 吊车桥架宽度 B 大轮轮距 小车重 mm5930mm4050K t424 3g 大车重 大车最大轮压 最小轮压 t667 20G kN123P kmax kN 2 43P kmin kN87 248 6000 70 6000 4120 6000 1950 1123yPD ikmax kmax 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 25 页 kN408 87 123 2 43 87 248 P P DyPD kmax kmin kmax ikmin kmin kN027 4 4 24 3410012 0 4 gQ Tk kN148 8 87 248 123 027 4 D P T T kmax kmax k max k kN418 34887 2484 1DD kmax Qmax kN371 122408 874 1DD kmin Qmin kN407 11148 8 4 1TT kQmax 6 4 内力计算及组合 查 结构静力计算手册 表 8 8 求出节点弯矩及支座反力后 再做内力图 6 4 1 刚架在恒载作用下计算简图及内力图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 26 页 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 27 页 图 6 4 恒载作用下计算简图及内力图 图 6 5 刚架计算简图 计算过程如下 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 28 页 849 1 11150 20620 h l 092 0 11150 1031 h f 076 1 1 10361 11150 I I s h K 1 2 361 1 092 0 076 1 2 092 0 076 1 3 K2 K3 22 2 626 5092 0076 1361 1 2076 1 14K2K14 21 456 8076 162K62 3 220 4 092 0076 1 1076 1 2 K K12 C1 382 4 092 0 076 1 2 092 0 2076 1 3 K2 K23 C 22 2 kN169 9 8220 4 092 0 5 626 5 24 361 1 849 1 62 2047 2 8C5 24 ql HH 1 1 2 BA kN060 371361 18382 4 092 0 5 626 5 24 62 2047 2 18C5 24 ql MM 2 22 1 2 BA kN191 658361 1092 05 626 5 24 62 2047 2 85 24 ql MM 2 2 1 2 21 取节点 D 为研究对象 图 6 6 节点 D 计算示意图 A A HsinFcosN VcosFsinN 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 29 页 kN703 23F kN597 11N 169 9 F1 0995 0 N 744 24995 0 F1 0N 取杆 3 5 为隔离体 图 6 7 杆 3 5 计算示意图 kN917 0 620 24703 23F kN123 9 474 2 11 597N 1 1 mkN840 52361 10703 23191 6531 1047 2 2 1 M 2 5 6 4 2 刚架在活载作用下计算简图及内力图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 30 页 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 31 页 图 6 8 活载作用下计算简图及内力图 计算过程如下 活荷载作用下内力值为恒载的 4 824 2 47 倍 即kN735 4962 20824 4 2 1 lq 2 1 VV BA kN430 18169 9 470 2 824 4 HH BA mkN491 74060 37 470 2 824 4 MM BA mkN034 131191 65 470 2 824 4 MM 21 kN643 47F kN310 23N kN843 1 F kN337 18N 1 1 mkN209 106M5 6 4 3 刚架在风荷载作用下计算简图及内力图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 32 页 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 33 页 图 6 9 风荷载作用下计算简图及内力图 计算过程如下 水平风荷载计算简图如图 6 4 所示 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 34 页 图 6 10 风荷载计算简图 1 m kN072 1 q 1w 1 h h1 44C 6 K 11 2 qh H H 1 1 2 2 B A kN245 2 kN707 9 414220 4 626 5 6 361 1 1076 1 11 2 115 11072 1 2 mkN377 16 mkN301 33 456 8 1076 1 6 331361 1414382 4 626 5 1076 1 12 115 11072 1 K6 33144C K 12 qh M M 22 3 22 1 22 B A 3 2 1 2 2 1 6 43 1 12 Kqh M M mkN656 8 mkN303 8 456 8 6 414361 1 626 5 1 12 1076 1 15 11072 1 32 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 35 页 对整体 0MA 0lVMMhq 2 1 BBA 2 1w kN822 0 62 20 301 33377 1615 11072 1 2 1 V 2 B kN822 0 VA 取左半部分为研究对象 图 6 11 左半部分计算简图 取 0MF 0301 33031 1 2 15 1115 11072 1 31 10822 0 181 12707 9MF mkN495 2 MF 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 36 页 图 6 12 弯矩图 1 M 2 m kN358 2 q 4w kN938 4 kN352 21 H H A B mkN023 36 mkN250 73 M M A B mkN040 19 mkN264 18 M M 1 2 图 6 13 弯矩图 2 M 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 37 页 图 6 14 计算简图 竖向风荷载作用计算简图如图 6 5 所示 3 m kN308 4q 2w 2 1 l a 2 1 l b 23223C 6 ql HH 2 1 1 2 2 BA 2 1 232 4 1 2322 4 092 0 626 5 6 361 1849 1 25 0 62 20308 4 kN229 8 3 2 2 2 2 1 22 B A 3 123223C 1 6 ql M M 456 8 4 1 3 361 0 5 0232 4 1 23382 4092 0 626 5 1 6 4 1 62 20308 4 2 mkN030 40 mkN492 26 对整体 0 A M031 10308 4 2 1 492 2603 40lV 2 B 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 38 页 kN447 10VB kN968 33VA 对右半部分 取 0MF mkN501 4731 10447 10030 40181 12229 8 MF 图 6 15 弯矩图 3 M 4 m kN801 2 q 3w kN35 5 229 8 308 4 801 2 HH BA mkN027 26 mkN225 17 M M B A mkN641 33 mkN443 42 M M 2 1 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 39 页