单层钢结构工业厂房毕业设计.pdf

第 1 页 建筑设计部分建筑设计部分 1 工程概况 根据生产发展需要 决定于 2009 年 7 月 1 日在咸阳市新建一除锈喷漆单层 钢结构工业厂房 厂房建筑面积为 3060 m2 1 1 设计原始资料 一 气象条件 1 冬季采暖室外计算温度 5 C 2 主导风向 东北 基本风压 0 35kN m2 3 基本雪压 0 25kN m2 4 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 5 土壤最大冻结深度 450mm 二 工程地质条件 1 建筑场地地貌单元属黄土梁南缘 场地工程地质条件见附录 2 2 地下水稳定埋深 8 4 9 6m 属潜水类型 地下水对钢结构和混凝土结 构 钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性 但在干湿交替条件下对钢筋混凝土 结构中的钢筋具弱腐蚀性 场地水位以上土质对钢结构和混凝土结构 钢筋混 凝土结构中的钢筋均无腐蚀性 3 I 级非自重湿陷性黄土 地基承载力特征值为 170kPa 4 抗震设防烈度 7 度 0 15g 建筑场地类别为 II 类 5 根据场地岩土工程条件和建筑物荷载特点 建议本工程采用换土垫层法 处理地基 基础形式采用柱下独立基础 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 第 2 页 2 厂房平面设计 2 1 建筑平面形式的选择 由于本厂房的生产工艺流程为直线型 即原材料由厂房一端进入 除锈区 间 喷漆区间 再由另一端运出 考虑到生产流程及建筑和结构的简单及合理 性 本厂房采用矩形平面形式 单跨结构 2 2 柱网的选择 厂房建筑面积是 3060 平米 由于厂房荷载较小 故选择质量较轻 工业化程度 较高施工周期短 结构形式较简单的轻型门式钢架结构 柱距取为经济柱距 7 5m 对于跨度的选择 根据 厂房建筑模数协调标准 的要求 本厂房跨度 大于 18m 按 60M 模数增长 考虑到生产设备的大小和布置方式 为了有效提 高厂房面积的利用率及吊车的服务范围 跨度选择为 24m 2 3 定位轴线的划分 本厂房设计中纵向定位轴线由下向上依次定为 A B C D 横向定位轴 线从左向右依次定为 1 2 3 4 5 18 1 横向定位轴线 为了使吊车梁 屋面檩条等一系列纵向构件的的标志长度均与柱距相同 使构件规格一致 便于 统一构造连接 本厂房中柱的中心线与横向定位轴线重 合 2 纵向定位轴线 a 有吊车的柱与纵向定位轴线的联系 由于工艺要求 本厂房 1 14 轴线间为有吊车区间 此区间的柱子截面 较大 纵向定位轴线与柱的中心线重合 b 无吊车的柱与纵向定位轴线的联系 在 15 18 轴线间没有吊车 故柱子截面较小 柱中心线与纵向定位轴线 不重合 柱子翼缘与外墙内缘重合 第 3 页 3 厂房剖面设计 3 1 厂房高度的确定 根据设计资料 本厂房轨顶标高为 8 5m 查 钢结构设计手册 中大连重 工吊车技术资料的 轨顶到吊车顶面距离 H 1585mm 取吊车顶面至斜梁与柱 相 交 处 最 低 点 间 的 安 全 净 空 尺 寸 为315mm 则 厂 房 高 度 为 8 5 1 585 0 315 0 75 1 450 12 60m 3 2 室内外高差的确定 考虑到运输工具及厂房的便利 防止雨水侵入室内 取厂房室内外高差为 150mm 4 厂房天然采光设计 根据 建筑采光设计标准 规定可知 本厂房的采光等级为 III 级 拟采用 双侧采光 窗地面积比应大于 1 4 由于侧面采光的效果较好 应用较多 且经计算侧面开窗满足采光面积 不必 开天窗 所以本厂房采用侧面采光 为了满足采光面积又不使窗高过大 本厂 房将纵墙侧窗开为上下两层 窗宽都取为 4 8m 低侧窗窗台高度取在厂房底部 砌体的顶面以便于施工 窗高 3 6m 高侧窗下缘标高为 8 8m 窗高 1 2m 为 满足采光面积还应在两边上墙上给设一道高窗 窗边距纵向轴线 750mm 窗高 及窗台标高与纵墙上高侧窗相同 则纵墙上的开窗的面积 4 8 3 6 30 4 8 1 2 34 714 24 m 山墙上的开窗面积为 24 0 75 2 1 2 2 54m 则开窗总面积为 714 24 54 768 24 建筑面积为 3060m 768 24 3060 4 765 第 4 页 所以采光面积足够 5 厂房屋面排水设计 根据厂房原始设计资料 为了减少室内排水设施 避免排水管道对生产工 艺的影响 本厂房采用有组织外排水方式 考虑到咸阳地区的气象条件以及厂 房最大高度的限制 厂房屋面排水坡度取 1 10 天沟纵向坡度取 5 6 厂房立面设计 立面上采用蓝色为主色调 底部为 1200mm 高的砖砌体 表面用水泥砂浆 抹面 门窗框口包角板采用蓝色钢板 7 厂房的构造设计 7 1 外墙 本厂房外墙下部为 1200mm 高 240 的砖砌墙体 上部为压型钢板 以避免 压型钢板直接着地而产生锈蚀 压型钢板采用双层彩色压型钢板内填保温材料 工厂复合板 压型钢板外墙构造力求简单 施工方便 与墙梁连接可靠 转角 处以包角板与压型钢板搭接 搭接长度为 350mm 以保证防水效果 7 2 外维护结构的保温设计 咸阳地区冬季室内温度较低 对生产工人的健康不利 应考虑采暖要求 为节约能源 不使外围护结构流失的热量过多 外墙 屋面应采取保温措施 此外 为了防止热量过多流失 还应提高门窗缝隙的密封性能防止冷风渗透 以改善室内热环境 本厂房外维护结构采用压型钢板 矿棉板保温层 压型钢板的构造 室内相 对适度 55 冬季室内计算温度为 16C 室外计算温度为 5C 压型钢板 的厚度为 0 53 mm 矿棉板的导热系数为 0 07wkm 2 维护结构内表面感热阻 Ri 取 0 115wkm 2 外表面感热阻 Re 取 0 043wkm 2 根据规范规定室内相对 湿度 55 的车间外墙室内与围护结构内表面之间的允许温差为 7 5C 则可 第 5 页 计算矿棉板保温层厚度如下 322 01115 05 7 516 min O R 07 0 158 0043 0 3 58 0053 0 07 0 2 58 0053 0 115 0ddRo 要求 minOO RR 即322 007 0 158 0 d 得md1148 0 又考虑到保温复合式压型钢板的规格 可取矿棉板保温层厚为 50mm 7 3 屋顶构造 本厂房屋面采用压型钢板有檩体系即在钢架斜梁上防止冷轧薄壁钢檩条 再铺设压型钢板屋面 压型钢板凹槽沿排水方向铺设 以利于排水 排水坡度 取 1 10 7 4 散水构造 厂房周围做 900mm 的混凝土散水 散水坡度取 3 散水构造由下至上为 素土夯实 80 厚碎砖打底 60 厚 C10 混凝土 10 厚 1 2 5 水泥砂浆抹面 如 下图所示 第 6 页 8 门窗明细表 结构设计部分结构设计部分 第一章 方案选择 1 1 材料的选择 由于本厂房是轻型门式刚架结构 本身自重较轻且吊车吨位较小 钢架承 受荷载也较小 所以厂房梁 柱 檩条等结构构件可选用 Q235B 钢 又由于厂 房对材料的冲击韧性无特殊要求 所以质量等级可以选用 B 级 因此 厂房梁 门窗编号 尺寸 mm 数量 个 M1 3600 3900 8 C1 4800 3600 30 C2 4800 1200 34 C3 1500 1200 30 第 7 页 柱 檩条 吊车梁 压型钢板等结构构件均可选用 Q235B 1 2 柱网布置 本厂房建筑面积 3060m 由于本厂房荷载较小 故选用质量较轻 工业 化程度较高 施工周期短 结构形式较简单的轻型门式刚架结构 其中柱距 7 5m 跨度 24m 1 3 屋面布置 根据屋面压型钢板的规格 檩条沿跨度方向每隔 1 5m 布置一道 根据 门 式刚架轻型房屋结构技术规程 CECS102 2002 中 6 3 1 之规定 由于檩条跨 度为 6m 9m 故采用实腹式檩条 根据 门式刚架轻型房屋结构技术规程 CECS102 2002 中 6 3 5 和 6 3 6 之规定 应在檩条三分点处设置一道拉条 拉 条采用 12 圆钢 圆钢拉条设在距檩条上翼缘 1 3 腹板高度范围内 屋脊拉条 为刚性 1 4 柱间支撑布置 根据 门式刚架轻型房屋结构技术规程 CECS102 2002 中 4 5 2 之规定 应在厂房两端第一柱间设置柱间支撑 并应在中间一个柱间设置柱间支撑 本 厂房考虑到功能分区 在有吊车的区间两边和中间都设置柱间支撑 且在除锈 区间端部布置柱间支撑 柱间支撑分为上柱柱间支撑和下柱柱间支撑布置 1 5 屋盖支撑布置 由于本厂房长 127 5m 宽 24m 根据 门式刚架轻型房屋结构技术规程 CECS102 2002 中 4 5 1 之规定 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 6 墙面结构布置 第 8 页 根据墙板的板型和规格 墙梁的布置沿高度方向间距 1 5m 根据 冷弯 薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 中 8 4 2 之规定 本厂房跨度 7 5m 6m 应在跨中三分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 且应每隔 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 中电车资料可知 其最大轮压为 13 8 吨 最小轮压 为 3 8 吨 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 max13 8 10138kpkN m i n3 81 03 8kpk N 又根据 建筑结构荷载规范 5 3 1 之规定取吊车荷载动力系数 1 05 则吊车竖向荷载设计值为 max max 1 4 k pp 1 4 1 05 138 86 202kN min min1 41 4 1 05 3855 86kppkN 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 16 吨 小车重量为 2 99 吨 且吊车工 作制为 A5 级 为轻级工作制 因此每个轮上的横向荷载标准值为 1 4 kHQQ g 第 9 页 由 建 筑 结 构 荷 载 规 范 5 1 2之 规 定 知 0 1 则 1 0 1 1 62 9 9 1 04 7 5 4 kHk N 则其设计值为 1 41 4 4 756 65kHHkN 2 2 内力计算 2 2 1 一台吊车荷载作用下的内力 最大弯矩点 C 点 的位置为 5000 1250 4 amm 最大弯矩标准值为 max 2 138 7500 2500 238 05 7500 c k MkN m 其中 为吊车梁自重影响系数 查 钢结构设计手册 表 8 2 得 1 03 最大弯矩处的相应剪力值为 21 3 8 7 5 0 0 21 2 5 0 9 4 7 6 7500 c k VkN 最大剪力标准值为 m a x 138 75005000 1381 03189 52 7500 kVkN 2 2 2 计算一台吊车作用下的内力时 尚应计算横向荷载产生 3750 3750 5000 a 第 10 页 的内力标准值 2 max 2 4 75 7500 2 1250 7 93 7500 kyMkN m 最大弯矩处相应横向剪力标准值为 2 4 757500 2 1250 3 17 7500 c k HkN 根据以上计算汇总所需内力表 2 3 截面选择 取吊车梁为单轴对称工字型截面800 450 250 8 16 如图 吊车 台 数 max c k M max c M maxkyM max c y M c k V c V maxkV max V 一台 238 05 1 4 1 05 238 05 349 93 7 93 1 0 1 05 7 93 8 33 94 76 1 4 1 05 94 76 139 30 189 52 1 4 1 05 189 52 278 60 第 11 页 2 3 1 毛截面特性 2 450 16250 16 800 32 8173 44 10Amm 0 2 250 16 8450 16 8008 80032 8 400 472 32 173 44 10 ymm 22 3232 54 11 8 80032 80032 8 400472 32 1212 1 450 16450 16 8008472 32 250 16250 16 472 328 12 19325 42 10 x I mm 22 33 8 450 16 8008473 32 800 16472 32 2 2690 27 10 S mm 5 34 max 19325 42 10 5897 65 10 800472 32 x x I Wmm y 2 3 2 净截面特性 222 173 44 102 21 5 16166 56 10 n Amm 第 12 页 2 250 16 8450 16 8008 80032 8 4002 21 5 16 8008 166 56 10 459 12 no y mm 3 32 32 44 1 45021 5 2 16 45021 5 2 16 8008 12 1 459 12 8 80032 80032 8 400459 12 12 1 250 16250 16 459 128 12 113989 32 10 nx I mm 4 33 nx 113989 32 10 3342 97 10 mmW 上 800 459 12 4 33 113989 32 10 2482 78 10 mm 459 12 nx W 下 上翼缘对 y 轴的特性 2 450 167200mmA 上 2 n 354 5244 4 33 5 33 mm 1 16 4501215 10 12 1215 102 21 5 16 7012145 18 10 12145 18 10 539 78 10 225 1215 10 540 10 225 y ny ny y A Imm Imm Wmm Wmm 上 450 21 5 2 16 6512 2 4 强度验算 2 4 1 正应力 按 钢结构设计规范 GB50017 2003 中公式 4 1 1 计算上翼缘正应力 由 于吊车梁要进行疲劳验算 所以 x y 均取 1 0 则 第 13 页 66 2 33 349 93 108 33 10 120 08215 3343 97 10539 78 10 y x nynx M M N mm WW 上 下翼缘应力 6 22 3 349 93 10 140 94 215 2482 78 10 x nx M N mmN mm W 下 2 4 2 剪应力 按 钢结构设计规范 GB50017 2003 中公式 4 1 2 计算 33 22 5 278 6 102690 27 10 48 48 125 19325 42 108 v s V S N mmfN mm I t 2 4 3 腹板的局部压应力 根据 钢结构设计手册 GB50017 2003 中 4 1 3 之规定 吊车轨道自重 430N m 轨高 140mm 则 52505 162 140410 zyR lahhmm 集中荷载增大系数 1 0 F P 202 86kN 3 22 1 0 202 86 10 61 85 215 8 410 c wz F N mmfN mm tl 2 4 4 腹板计算高度边缘处的折算应力 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 中 4 1 4 规定 2 61 85 c N mm 6 2 1 4 349 93 10 800 16459 12 99 73 113989 32 10 nx M y N mm I 3 2 1 5 278 6 10 450 16 8008472 32 41 48 19325 42 108 w V S N mm I t 第 14 页 由于 c 与 同号 则 1 取 1 1 则 222222 22 1 399 7361 8599 73 61 8541 48 112 98 1 1 215 cc N mmfN mm 2 5 稳定性验算 2 5 1 梁的整体稳定性 按 钢结构设计规范 GB50017 2003 中 4 2 1 之规定有 7500 1713 450 l b 应计算梁的整体稳定性 按 钢结构设计规范 GB50017 2003 中 4 2 1 之规定有 11 1 7500 16 0 32 0 450 800 l t b h 0 730 18 0 30 784 b 由 钢结构设计规范 GB50017 2003 表 B 1 354 1 354 2 5 1 5 12 1 16 4501215 10 12 1 16 250208 33 10 12 1215 10 0 850 8 1215208 33 10 21 0 8 2 0 85 1 0 80 56 b bb Imm Imm I II 3 12 553 2 0 9 0 7840 706 1 80032 8 12 1 1215 10 208 33 10 80032 8 12 90 60 173 44 10 b y II i A mm 第 15 页 7500 90 6082 78 y 12 2 2 2 23 4320235 1 4 4 4320173 44 1080082 78 16235 0 7061 0 560 82 785897 65 104 4 800235 1 710 6 0 282 1 070 905 1 71 y bbb yxy b t A h Whf 则 66 33 22 349 93 108 33 10 0 905 5897 65 10540 10 80 99 215 y x bxy M M WW N mmfN mm 满足要求 2 5 2 腹板的局部稳定性 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 中 4 3 2 之规定 由于 0 80032 9680 8 w h t 故必须配置横向加劲肋 且应在支座处 配置支承加劲肋 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 中 4 3 6 之规定 横向加劲在 0 0 50 5 80032 384hmm 与 0 22 800 32 1536hmm 之间 取横向加劲肋间距1500amm 横向加劲肋在腹板两侧对称布置 其外 伸宽度 0 768 404066 7 3030 s h b 取90 s bmm 则腹板加劲肋厚度为 6 15 s s b tmm 计算跨度处 吊车梁腹板计算高度边缘处的弯曲压应力为 6 2 2 4 349 93 10 800459 12 16 99 73 113989 32 10 n M y N mm I 第 16 页 腹板的平均剪应力 3 2 139 3 10 22 67 80032 8 ww V N mm ht 腹板边缘局部压应力 3 22 1 0 202 86 10 61 85 215 8 410 c wz F N mmfN mm tl 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 中 4 3 3 之规定 1 cr 的计算 由于 2 2 2 800 16472 32 235 0 510 85 1538 153 215 c w b y cr h t f fN mm 2 cr 的计算 0 1500 80032 1 951 0 a h 0 7688 1 2352 768 2415 344 0 415 344 1500 0 960 8 y s h t f w h a 2 1 0 59 0 8 1 0 59 0 960 8 125113 2 crsv fN mm 3 c cr的计算 由于 0 1 951 2a h 第 17 页 0 0 235 28 18 95 7688 11 130 9 1500 2818 95 768 y w c f h t a h 2 1 0 79 0 9 1 0 79 1 130 9 215 175 9 c crc f N mm 22 22 99 7322 6761 85 0 61 1 0 215113 2175 9 c crcrc cr 所以 局部稳定性满足要求 2 6 挠度验算 验算吊车梁的挠度应按最大一台吊车的荷载标准值计算 且不乘动力系数 则挠度为 262 55 238 05 107500 1010 2 06 1019325 42 10 3 367 5 kx x Ml E I mmmm 满足刚度要求 2 7 支座加劲肋的验算 取支座加劲肋为290 10mm 布置如下图 第 18 页 支座加劲肋的端面承受压应力为 第 19 页 3 22 max 278 6 10 185 7 215 2 90 15 10 ce ce R N mmN mm A 稳定计算 2 334 4 2 0 40 10 120 82 90 103169 11 10 2 908 40 120 8554 41 10 1212 554 41 10 41 9 3160 768 18 3 41 9 z z z z z Amm I I imm A h i 属于 b 类截面 查表得 0 975 则支座加劲肋在腹板平面外的稳定性 3 22 max 278 6 10 90 43 215 0 975 3160 R N mmfN mm A 满足要求 2 8 焊缝计算 2 8 1 上翼缘与腹板连接处的焊缝设计 2 2 22 33 5 1 2 0 7 1278 6 10450 16 800 16472 32 1 0 202 86 10 2 0 7 16019325 42 10410 2 64 f t wz V Sf h fIl mm 由于构造要求1 51 5166 f ht 故取6 f hmm 2 8 2 下翼缘与腹板连接处的焊缝设计 1 3 5 2 0 7 278 6 10250 16 472 328 1 2 2 0 7 160 19325 42 10 f t wx V S h fI mm 第 20 页 根据构造要求取 6 f hmm 2 8 3 支座加劲肋与腹板的焊缝 设 6 f hmm 则 3 max 278 6 10 1 82 0 70 7 160 4 76830 16 f t ww R hmm lnf 根据构造要求取 6 f hmm 2 9 疲劳验算 由于循环次数为 5 5 10 次 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 中 6 1 之规定 应进行疲劳验算 1 最大弯矩 C 点截面 处下翼缘连接焊缝附近主体金属的疲劳应力幅 6 2 maxmin 4 349 93 10 459 12 16 136 03 113989 32 10 N mm 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 中附表 E 之规定可知 构件和连接类别分别为 2 类 再查表 6 2 1 可知 12 861 10C 4 则 1 1 4 12 2 5 861 10 203 71 5 10 C N mm n 满足要求 2横向加劲肋下端部附近主体金属的疲劳应力幅 横向加劲肋下端部 离腹板下边缘 60mm 附近主体金属的疲劳应力幅 6 2 2 4 349 93 10 459 12 1670 114 5 113989 32 10 n M y N mm I 第 21 页 查 钢结构设计规范 GB50017 2003 中附表 E 可知 构件和连接类别均 为 4 类 查表 6 2 1 得 12 2 18 10C 3 1 1 3 12 2 5 2 18 10 163 4 5 10 c N mm n 故满足要求 第三章 檩条设计 3 1 荷载设计 1 永久荷载 压型钢板 两层 含保温层 2 0 3 k Nm 檩条 包括拉条 2 0 0 5 k Nm 2 可变荷载 1 屋面活荷载标准值 根据 建筑结构荷载规范 GB5009 2001 本厂房采用的压型钢板为轻型 屋面板 屋面为不上人屋面 其水平投影面上的屋面均布活荷载按表 4 3 1 取用 标准值取 2 0 5 kN m 根据 建筑结构荷载规范 GB5009 2001 中 4 5 1 之规定 施工或检修集中荷载标准值为 1kN 将屋面均布荷载转换为线荷载 第 22 页 1 1 50 133 1 5 7 5 cr qkN m 2 屋面雪荷载标准值 由设计任务书可知 基本雪压 0 0 25SkPa 根据 建筑结构荷载规范 GB5009 2001 中 6 1 1 之规定取雪荷载标准值为 0 1 0 0 250 25 kr SSkPa 25 1 0 r 取 3 屋面风荷载标准值 由设计任务书可知 基本风压 0 0 35kPa 则根据 门式刚架轻型房屋 钢结构技术规程 CECS102 2002 中附表 A 之规定取风荷载标准值为 kszo 其中 z 根据 建筑结构荷载规范 7 2 1 之规定取 1 0 查表A 0 2 2 有效受风面积 2 7 5 7 5 3 18 7510Al cm 故1 4 s 则 1 41 00 3 51 0 50 5 1 5 k k P a 吸力 3 荷载组合 1 1 2 永久荷载 1 4 max 屋面均布活荷载 雪荷载 0 350 31 50 975 0 975 cos5 710 97 1 2 0 35 1 4 0 31 26 1 26 sin5 710 125 1 26 cos5 711 254 k ky x y PkN m PkN m PkN m PkN m PkN m 弯矩设计值 第 23 页 2 2 1 2 2 1 1 254 7 5 88 817 8 0 125 7 5 80 879 8 xy yx MP lkN m MP lkN m 2 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的情况 此时永久荷载的分项 系数取 1 0 即 1 0 永久荷载 1 4 风吸力荷载 1 0 0 35 cos5 711 4 0 515 1 50 559 1 0 0 35 sin5 711 50 052 y x PkN m PkN m 弯矩设计值 2 2 2 2 2 2 0 559 7 5 3 93 88 0 052 7 5 0 37 88 y x x y P l MkN m P l MkN m 3 2 截面选择及截面特性 选用 C220 75 20 2 5 型冷弯薄壁型卷边槽钢 查表得其截面特性如下 4 703 76 x Icm 4 6 8 6 6 y Ic m 3 6 3 9 8 x Wc m 3 m i n1 2 6 5y Wc m 3 m a x 3 3 1 1 y Wc m 0 2 0 7xm m 8 5 0 x ic m 2 6 6 y ic m 0 5 1 1ec m 2 9 73Acm 6 6 3 5 1 1 w Ic m 6 0 2 0 2 8 t Ic m 2 按第一种组合进行强度验算 按毛面积计算的截面应力 66 12 1 1 33 max 8 817 100 879 10 164 36 63 98 1033 11 10 y x xy M M N mm WW 第 24 页 66 22 1 2 33 min 8 817 100 879 10 68 32 63 98 1012 65 10 y x xy M M N mm WW 66 12 1 3 33 max 8 817 100 879 10 111 26 63 98 1033 11 10 y x xy M M N mm WW 3 3 受压板件的稳定系数 1 腹板 腹板加劲板件 minmax 180 60 0 9661 186 89 且小于零 则根据 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 中公式 5 6 2 2 得 2 2 7 86 2 99 7 8 7 86 2 9 0 9 6 6 9 7 8 0 9 6 6 2 3 0 0 K 2 上翼缘板 上 翼 缘 板 为 最 大 压 应 力 作 用 于 部 分 加 劲 板 件 的 支 承 板 minmax 175 52 0 9391 186 89 则根据 冷弯薄壁型钢结构 技术规程 GB50018 2002 中公式 5 6 2 2 得 2 2 5 8 91 1 5 96 6 8 5 8 91 1 5 90 9 3 96 6 80 9 3 9 0 9 0 K 3 受压板件的有效宽度 1腹板 2 3 0 0K 0 9 0 c K 220bmm 75cmm 2 5tm m 2 1 1 8 6 8 9 Nm m 根据 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 中公式 5 6 3 2 得 第 25 页 7 52 3 0 0 1 7 21 1 2 2 00 9 0 c cK bK 1 0 9 30 9 3 0 1 10 1 10 6 71 7 0 0 51 7 20 0 5 K 1 1 205205 23 0 67 4 11 186 89 K K 由于0 故取1 15 220 111 90 11 0 966 c b bmm 1818 1 15 4 11 85 08 3838 1 15 4 11 179 61 220 88 2 5 b t 则由 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 中公式 5 6 2 3 可得 2 1 8 0 1 ec bb tb tt 21 8 1 15 4 11 111 90109 89 220 2 5 e bmm 由于 0 则 1 2 0 40 4 109 8943 96 0 60 6 109 8965 93 ee ee bmm bbmm b 2上翼缘 0 9K 2 3 0 0 c K 75bmm 220cmm 2 5tm m 2 1 1 8 6 8 9 Nm m 由 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 中公式 5 6 3 3 可得 第 26 页 2 2 00 9 00 5 8 1 1 7 52 3 0 0 c cK bK 则 1 11 1 31 0 58 K 1 1 205205 0 9 1 31 1 14 186 89 K K 由 于 0 故 取 1 15 0 151 15 0 15 0 939 1 01 且 75 c bmmb 1 81 8 1 0 1 1 1 42 0 7 3 3 83 8 1 0 1 1 1 44 3 7 5 75 30 2 5 b t 由 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 中公式 5 6 2 3 得 2 1 8 0 1 2 1 81 0 11 1 4 0 17 56 1 1 0 7 5 2 5 ec e bb tb tt bmm 由于其为部分加劲板 则 1 2 0 40 4 61 1024 44 0 60 6 61 1036 66 ee ee bmm bbmm b 3下翼缘全截面受拉 全部有效 4 有效净截面模量 上翼缘板扣除的面积宽度为 75 61 1 13 9mm 腹板的扣除面积宽度 为 111 90 109 892 01mm 同时在腹板的计算截面有一10 拉条连接孔 则有效净截面模量 第 27 页 42 33 2 01 703 76 1013 9 2 5 1102 01 2 5 11043 96 2 110 59 96 10 enx cm W 42 max 33 13 92 5 68 66 1013 9 2 5 24 4420 70 2 01 2 5 20 7 22 20 7 32 89 10 eny cm W 422 min 33 13 92 5 68 66 1013 9 2 5 24 4420 70 2 01 2 5 20 7 22 7520 7 12 54 10 eny cm W 3 4 强度验算 屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转 66 1 1 4 33 min 22 66 1 1 2 33 min 22 8 817 100 879 10 59 96 1012 54 10 204 4 215 8 817 100 879 10 59 96 1012 54 10 76 95 215 y x enxeny y x enxeny M M WW N mmfN mm M M WW N mmfN mm 3 5 稳定性验算 风吸力起控制作用 1 不计孔洞削弱 近似取 33 59 96 10 exenx WWcm 33 min 12 54 10 eyeny WWcm 2 受弯构件的整体稳定性系数 由于檩条拉条靠近上翼缘 故不考虑其对下翼缘的约束 可视为跨中无侧 向支撑构件 查 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 2002 表 A 1 2 得 1 0 b 1 1 1 3 2 0 4 6 第 28 页 00 75 51 1 20 767 9 2 2 a b eexmm 2 20 4 66 7 9 2 0 2 8 4 220 a eh 2 2 2 2 4 0 1 5 6 46 3 5 1 10 1 5 60 2 0 2 81 07 5 0 2 26 8 6 66 8 6 62 2 1 3 0 wtb yy I Il h IIh 750 281 95 2 66 y 2 1 2 2 2 4320235 4320 9 73 22 1 130 2841 300 2841 281 9563 98 0 3 bx yxy Ah Wf 3 风吸力作用下檩条下翼缘受压区 2 2 66 33 3 93 100 37 10 0 3 59 96 1012 54 10 y x bxexey M M WW 22 188 97 215 N mmfN mm 满足要求 3 6 挠度验算 根据 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 中表 3 4 2 2 之 规定 容许挠度 150 l 由公式 7 29 得 4 4 54 550 97 7500 3843842 06 10703 76 10 7500 27 650 150 ky y x Pl V E I mmmm 第 29 页 满足要求 3 7 构造要求 750 88 2200 8 5 x 250 94 0200 2 66 y 故 此檩条在平面内 外均满足要求 第四章 抗风柱设计 4 1 荷载计算 1 恒载 山墙墙面板及墙梁自重为 2 0 35 kN m 2 风荷载 基本风压 2 0 0 3 5 k Nm 柱高 1 10 480 150 350 1 11 8 10 m 地 面类别为 B 类 根据 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 表 7 2 1 得 1 03 z 0 6 s 则 风压标准值 0 1 0 30 60 3 51 0 50 3 7 9 kzs 3 单根抗风柱承受的均布线荷载设计值为 恒载 1 0 0 35 82 8 qkN m 风荷载 1 4 0 379 84 24 qkN m 4 2 内力分析 第 30 页 抗风柱的柱脚和柱顶分别由基础和屋面支撑提供竖向及水平支撑 计算简 图如下 构件的最大轴力为 11 8 2 833 04kN 最大弯矩为 2 1 11 84 2473 8 8 kN m 4 3 截面选择 选用 350 175 7 11HN 型柱 柱截面特性 2 53 19Acm 4 13700 x Icm 3 782 x Wcm 1 4 7 x ic m 4 985 y Icm 3 113 y Wcm 4 0 1 y ic m 4 4 强度验算 第 31 页 36 2 33 04 1073 8 10 100 59215 53 19782 x NM fN mm AW 满足要求 4 5 稳定性验算 1 平面内稳定 抗风柱两端铰接 11 8 ox lm 则 2 11 8 10 80 82150 14 7 ox x x l i 截面属于 a 类 查表得 0 778 x 2252 22 3 142 06 1053 19 10 1505 10 1 11 1 80 82 Ex x EA NkN 则 36 3 22 1 0 8 33 04 101 0 73 8 10 33 040 778 53 19 1 0 782 101 0 8 1505 10 104 04 215 mxx x xx Ex MN A N W N N mmMmm 满足要求 2 平面外稳定性 考虑到抗风柱柱间支撑 11 8 5 9 2 oy lm 则 590 147 3150 4 01 oy y y l i 第 32 页 截面属于 b 类截面 查表得 0 316 y 2 1 070 581 0 44000 y b 0 5 8 b 取 则 46 23 22 N 33 04 101 0 73 8 10 0 316 53 19 100 58 782 10 182 4 215 txx ybx M AW N mmfN mm 满足要求 4 6 挠度验算 参考 钢结构设计手册 表 2 11 得容许挠度 400 l 4 4 54 5 385 50 379 8 11800 3852 06 1013700 10 11800 27 0529 5 400 ky y x Pl E I mm 故 挠度满足要求 第五章 牛腿设计 5 1 荷载计算 根据吊车梁的设计 吊车梁截面面积 22 173 44 10Amm Q235B 钢的密 度为 3 7850 kg m 吊车梁自重 4 7850 10 173 44 101362 N m 轨道自重为 430 N m 由吊车最大轮压引起的支座反力标准值为 第 33 页 max 138 0 333 1 184 k DkN 牛腿根部承受的剪力 3 max 1 2 136243 107 5 1 4270 25 k VDkN 5 2 截面选择 牛腿选用600 500 400 6 10BH 偏心距为 450emm 外伸长度为 200dmm 截面高度600hmm 截面宽度400bmm 翼缘板厚度 10 f tmm 腹板厚度6 w tmm 力作用点处截面为530 400 6 10BH 如下 图所示 则 270 25 0 45121 61MV ekN m 第 34 页 5 3 截面特性 牛腿根部截面 2 2 400 10 6002 10 611480Amm 332 4 11600 10 6 6002 10 2400 10400 10 12122 79382 27 10 x I 4 3 79382 27 10 2646 08 10 600 2 x x I W y 2 3 600 101600 10 400 1061432 3 10 222 S 3 600 10 400 101180 10 2 S 5 4 强度验算 1 弯曲正应力 6 3 22 121 61 10 1 05 2646 08 10 43 77 215 xnx M W N mmfN mm 2 剪应力 33 4 22 270 25 101432 3 10 79382 27 106 81 27 125 x w v VS I t N mmfN mm 3 腹板计算高度边缘处折算应力 6 2 1 4 121 61 106002 10 44 43 79382 27 1062 x M yN mm I 第 35 页 33 2 4 270 25 101180 10 66 95 79382 27 106 x w VS N mm I t 和 的最不利组合出现在腹板边缘 因此验算公式为 2222 22 344 433 66 95 124 18 1 1236 5 N mmfN mm 满足要求 5 5 焊缝验算 根据角焊缝尺寸构造要求的限制 1 51 5104 7 f htmm 1 21 2 67 2 f htmm 故取 6 f hmm 腹板上竖向焊缝的有效截面面积为 2 0 7 6 60020 24872 w Amm 全部焊缝对 X 轴的惯性矩为 2 3 44 6000 7 6 2 0 7 6 4004 0 7 6 22 4006600200 7 6 0 7 6 222 1 0 76 6600202 12 71169 92 10 w I mm 焊缝最外边缘的截面模量为 4 33 1 71169 92 10 2339 58 10 3000 7 6 w Wmm 翼缘和腹板连接处的截面模量为 4 33 2 71169 92 10 2454 13 10 290 w Wmm 第 36 页 在弯矩 作用下角焊缝最大应力 6 3 1 22 121 61 10 2454 13 10 51 98 1 22 160195 2 w w ft M W N mmfN mm 牛腿翼缘和腹板交接处有弯矩引起的应力和剪力引起的应力共同作用 6 2 2 3 2 121 61 10 49 55 2454 13 10 M M N mm W 3 2 2 270 25 10 55 53 4872 v w V N mm A 2 2 2 2 2 2 22 49 55 55 53 1 22 68 8 160 M v f w t N mmfN mm 满足要求 5 6 加劲肋设计 第 37 页 取加劲肋 2 90 6 外伸长度为 0 510 404057 3030 s h bmm 且宜大于 90mm 故取为 90mm 宽度 90 6 1515 s s b tmm 故取宽度为 6mm 布置如下 图 2 6 90 15 12900 ce Amm 1 焊缝强度验算 3 22 270 25 10 300 28 325 900 cece ce V N mmfN mm A 2 稳定性验算 2 2 90 6690 262196Amm 2 33 44 11906 6 90 26 29062 90 6 12122 322 07 10 z I mm 第 38 页 4 322 07 10 38 29 2196 5302 10 13 3 38 29 z z o z z I imm A h i 截面属于 b 类截面 查表得0 987 则 3 22 270 25 10 124 69 215 0 987 2196 N mmfN mm 满足要求 第六章 钢架设计 初步拟选用变截面钢架 钢架柱选用500 350 10 12H 型截面 钢架梁 选用 650 500 250 250 8 12 12 500 230 230 6 8 8 型截面 6 1 荷载计算 1 恒载计算 屋面压型钢板及保温层自重标准值 0 3 2 kN mm 檩条 包括拉条 自重标准值 0 05 2 kN mm 钢架梁自重标准值 0 59 kN m 墙梁及压型钢板自重标准值 0 35 2 kN mm 钢窗自重标准值 0 4 2 kN mm 钢架柱自重标准值 0 96 kN m 2 活载计算 第 39 页 1 屋面均布竖向活荷载设计值 0 3 2 kN mm 2 雪荷载标准值 由 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 中 6 2 之规定有 2 0 1 0 0 250 25 kr SSkN m 3 风荷载标准值 墙面风荷载标准值 由于厂房梁柱交点处与自然地面间的距离为 11 15 0 15 11 30m 根据 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 中表 7 3