某单层钢结构厂房计算书毕业设计论文.doc

潍坊学院本科毕业设计 论文 1 前前 言言 钢结构如今已成为建筑行业的首选 尤其是再超高层建筑 其不但克服了混凝土 结构的自重问题 而且施工周期短更适用于厂房 本次设计小组由 12 人组成 在柳长江院长的指导下完成设计 每人的轨顶标高 和柱距均有差异 这样使每个成员皆可以熟悉钢结构的设计流程并熟练掌握 这次毕 业设计是针对我们大学生在校四年所学知识的一个综合归纳 把所学的知识融会贯通 起来 在设计过程需要查阅很多资料如 国家规范 图集等 更进一步接触建筑行业 所需的书籍 所使用的设计软件 PKPM 是在掌握手算过程的基础上进行计算以提高速度 并出施工图用绘图软件 AUTOCAD 进行修改 因本次设计是第一次真正意义上的设计 包括建筑和结构设计 虽已掌握了其基 本知识 但尚未熟练 再加上时间有限 设计中难免会有错误发生 还望指导老师给 予批证 学生 马相虎 2013 06 01 潍坊学院本科毕业设计 论文 1 目目 录录 摘要 I 第 1 章 建筑设计 1 1 1 工程概况 1 1 2 单层厂房平面设计 1 1 2 1 平面形式的确定 1 1 2 2 柱网布置的确定 1 1 2 3 厂房门的确定 2 1 2 4 散水的确定 2 1 3 单层厂房剖面设计 2 1 3 1 柱顶标高的确定 2 1 3 2 室内地坪标高的确定 3 1 3 3 采光 通风的确定 3 1 3 4 屋面排水的确定 3 1 4 厂房立面设计 4 1 5 其他建筑构造 4 1 5 1 屋顶的确定 4 1 5 2 地面的确定 4 1 5 3 屋脊的确定 4 第 2 章 吊车梁设计 5 2 1 设计资料 5 2 2 吊车荷载计算 5 2 3 内力计算 6 2 3 1 吊车梁中最大竖向弯矩的计算 6 2 3 2 吊车梁的最大剪力的计算 6 2 3 3 水平方向最大弯矩 7 2 4 截面选择 7 2 4 1 梁高初选 7 2 4 2 确定腹板厚度 7 2 4 3 确定翼缘尺寸 7 潍坊学院本科毕业设计 论文 2 2 5 截面特性 8 2 5 1 毛截面特性 8 2 5 2 净截面特性 9 2 6 梁截面承载力验算 9 2 6 1 强度验算 9 2 6 2 梁的整体稳定性验算 10 2 6 3 腹板局部稳定验算 11 2 6 4 翼缘局部稳定验算 11 2 6 5 疲劳验算 12 2 6 6 挠度计算 12 2 7 连接计算 12 2 7 1 焊缝强度计算 12 2 7 2 支座加劲肋计算 13 第 3 章 门式刚架设计 15 3 1 设计资料 15 3 2 荷载计算 15 3 3 内力计算 17 3 3 1 永久荷载作用下的内力 17 3 3 2 可变荷载作用下的内力 20 3 3 3 风荷载作用下的内力 20 3 3 4 吊车荷载作用下的内力 21 3 4 内力组合 27 3 5 截面验算 30 3 5 1 刚架梁 30 3 5 2 刚架柱 32 第 4 章 节点设计 36 4 1 梁柱节点 36 4 1 1 螺栓布置及验算 36 4 1 2 端板厚度设计 36 4 1 3 梁柱节点域剪应力计算 37 潍坊学院本科毕业设计 论文 3 4 1 4 验算梁腹板的强度 37 4 2 牛腿节点 368 4 2 1 牛腿处荷载计算 38 4 2 2 牛腿根部截面强度验算 38 第 5 章 檩条设计 40 5 1 檩条的毛截面几何特性 40 5 2 荷载计算 40 5 3 内力计算 40 5 4 截面验算 41 5 4 1 有效宽度计算 41 5 4 2 有效截面特性 43 5 4 3 强度计算 44 5 5 风吸力组合下稳定计算 44 5 6 挠度计算 44 5 7 拉条强度验算 45 第 6 章 墙梁设计 46 6 1 截面初选 46 6 1 荷载计算 46 6 3 内力计算 47 6 4 截面验算 48 6 4 1 有效截面计算 48 6 4 2 有效截面模量 50 6 4 3 强度验算 50 6 4 4 稳定性验算 51 6 4 5 挠度验算 52 6 4 6 拉条强度验算 52 第 7 章 基础设计 54 7 1 基础梁设计 54 7 1 1 基础梁设计资料 54 7 1 2 基础梁截面设计 54 潍坊学院本科毕业设计 论文 4 7 2 基础设计 55 7 2 1 确定基底尺寸 55 7 2 2 确定基础高度和构造尺寸 57 7 2 3 基础底板配筋 58 结束语 60 参考文献 61 附录 1 62 附录 2 63 致谢 70 潍坊学院本科毕业设计 论文 I 潍坊市环保设备潍坊市环保设备 7 号生产车间号生产车间设计设计 摘要摘要 本次设计的题目潍坊市环保设备 7 号生产车间设计 结构形式采用轻钢结 构门式刚架 厂房跨度 21 柱距 6m 设计包括建筑设计和结构设计 围护结构采用m 彩钢夹芯板 根据整个工程的工程概况 自然条件 地理环境以及荷载来确定建筑设计方案并 优化 建筑设计包括单层厂房的平面设计 立面设计 剖面设计 采光设计 通风设 计 屋面排水设计等内容 平面设计由平面形式选择 柱网布置等 立面设计主要是 门窗的布置 剖面设计主要有柱顶标高的确定等 核心内容是结构设计 设计原则 确保厂房的安全性 适用性 耐久性 同时经 济性 结构设计的主要内容有吊车梁设计 荷载统计分析 内力计算组合 梁柱截面 的选取和验算 节点设计 檩条设计 墙梁设计和基础设计等 关键词关键词 门式钢架 建筑设计 结构设计 内力分析 设计原则 潍坊学院本科毕业设计 论文 II EVIROMENTAL PROTECTION EQUIPMENT 7th COMPONENT FACTORY DESIGN OF WEIFANG ABSTRACT The project is named as a environmental protection equipment 7th component factory of WeiFeng The type of the structure is a rigid frame of light weight steel structures form The span of the building is 21m while that of the column is 6m This design including two architectural design and structural design and double sided composite sandwich panels are used as retaining structure Based on the general situation of the project and techniques natural conditions geographical environmental and load is to determine and optimize the architectural design plan In this design the architectural design of the single storey factory building is composed of graphic design facade design profile design lighting design aeration design drain design and so on The graphic design includes the choices of plane form net column layout Facade design is mainly about the layout design of the doors and windows while profile design is consist of the setting of the height of the column The structural design is the core of the whole design the principle of which is to ensure security application and durability meanwhile making the design economic and rational The main contents of the design are the design of crane beam load statistics and analysis the calculation of internal forces the combination of internal forces selecting and checking of the beams cross section the design of the nodes purlin design and wall beam design In addition my design also contains foundation design KEY WORDS type of the structure architectural design structural design analysis of internal forces principle of the design 潍坊学院本科毕业设计 论文 1 第第 1 章章 建筑设计建筑设计 1 1 工程概况工程概况 一 工程概况 1 工程名称 某环保设备生产 7 号车间设计 2 建设地点 拟建建筑物位于潍坊市 3 建设规模 总建筑面积 2016 平方米 4 本项目拟定开工日期 2013 年 7 月 1 日 竣工日期 2013 年 10 月 31 日 5 设计要求 单层轻型钢结构厂房 厂房内设起重量 5t 吊车 2 台 轨顶标高 7 6m 二 设计资料 1 气象条件 1 温度 最热月平均 30 1 最冷月平均 5 2 夏季极端最高 41 8 冬季极 端最 低 8 5 2 相对湿度 最热月平均 73 3 气象条件 全年为偏南风 夏季为东南风 基本风压 0 40kN m2 基本雪压 W0 0 35kN 2 2 工程地质条件 1 地形概述 拟建场地地形平缓 地面标高在 85 00 86 00m 之间 2 自然地表 1m 内为填土 填土下层为 3m 厚砂质黏土 再下层为砾石层 砂质 黏土允许承载力标准值为 250kN 砾石层允许承载力标准值为 300 400kN 2 2 3 地下水位 地表以下 3 0m 无侵蚀性 4 地震设计烈度为 7 度 设计基本地震加速度值为 0 15g 场地类别为 类 3 建筑等级 本工程建筑类别为丙类 耐久等级为三级 使用年限为 50 年 4 抗震设防烈度七度 耐火等级二级 5 屋面防水等级 三级 6 框架结构抗震等级 三级 地基基础设计等级 丙级 7 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 1 2 单层厂房平面设计单层厂房平面设计 1 2 11 2 1 平面形式的确定平面形式的确定 厂房的平面设计首先满足生产工艺的要求外 在建筑设计中应使厂房的平面形式 规整以便节省投资和占地面积 选择柱网应使厂房具有较大的通用性 并使设计的厂 房便于施工 正确选择采光和通风 合理地布置有害工段及办公室 制定安全疏散及 防火措施等 本工业厂房采用矩形的平面形式 此平面形式相比于其他形式各工段较为紧凑 运输路线短 工程管线短 形式规整 占地面积少 且厂房的宽度有限 采光通风都 能容易解决 1 2 21 2 2 柱网布置的确定柱网布置的确定 柱网尺寸即决定了厂房的跨度 柱距 又确定了刚架 屋面板 吊车梁的尺寸 潍坊学院本科毕业设计 论文 2 为支承屋顶和吊车在相应位置必须设柱子 目前 6 米柱距是我国基本柱距 应用较广 泛 经济效果也较好 因此厂房柱距为 6 米 跨度 21 米 长度 96 米 平面布置图如 图 1 1 示 图 1 1 平面布置图 1 2 31 2 3 厂房门的确定厂房门的确定 结构耐火等级为 级 防火规范中对此类建筑物的最远点至疏散门的允许距离要 求为不限 考虑到工艺设计及行走方便 厂房开设 4 个门 平面位置详见建筑平面图 考虑到厂房为预制构件生产车间可能会有汽车起重机的出入 取门宽和高 厂房门采用卷帘门 靠近主要交通干道 以便运输设备进出和人员疏散 mm 24 93 1 2 41 2 4 散水的确定散水的确定 以便将雨水排至远处使厂房外墙不受侵蚀 在其四周将地面做成向外倾斜的坡度 即散水 坡度为 10 宽度为 900 构造做法 素土夯实 150mm 厚 3 7 灰土 mm 50厚 150 号混凝土撒 1 1 水泥砂子压实赶光 散水面距地面 20 mmmm 散水做法见下图 1 2 示 图 1 2 散水做法 1 3 单层厂房剖面设计单层厂房剖面设计 1 3 11 3 1 柱顶标高的确定柱顶标高的确定 厂房内有吊车作业 柱顶标高按式 1 1 确定 潍坊学院本科毕业设计 论文 3 式 1 1 761 hhHH 式中 柱顶标高 H 吊车轨顶标高 1 Hm 吊车轨顶至小车顶面的高度 6 hm 小车顶面至屋架下弦底面之间的安全净空尺寸 此间隙尺寸 7 hmm 很据具体情况可取 300 400 500 mmmmmm 根据设计要求 取 7 6 查吊车资料可得 1689 1926 取 1700 1 Hm 6 hmm 6 h 取 300 mm 7 hmm 柱顶标高为 H 7 6 1 7 0 3 9 6 取 9 6 米 符合 3M 要求 1 3 21 3 2 室内地坪标高的确定室内地坪标高的确定 通常来讲 单层厂房室内外地坪需设置高差 以防止雨水倒灌侵入室内 但为了 便于运输便利 这个高差又不宜太大 因此高差取值为 200 确定室内地坪标高为mm 室外标高为 m000 0 m200 0 1 3 31 3 3 采光 通风的确定采光 通风的确定 采用天然采光设计 即根据采光等级 查规范确定窗地比来确定窗子的面积 从 而设置窗户的几何尺寸及位置 以保证室内采光强度 均匀度等要求 由于单侧采光不均匀 衰减幅度大 所以采用双侧开窗 采光等级为 级 根据 采光等级查得窗地比为 1 4 又因厂房内有吊车工作 同时采用高低窗 为便于施工 及不使吊车梁遮光 高窗下沿距吊车梁顶面距离要适中 规范规定至少高出吊车梁顶 面 600 本设计取 600 低窗下沿一般略高于工作面 800 1200 本设计取mmmmmm 800 mm 窗的确定 厂房的总面积 根据采光等级查得窗地比为 2 20162196m 1 4 窗户的总面积为 南北立面双侧开窗 兼顾墙梁位置 高 2 50442016m 窗高度为 1 8 距吊车梁顶面 600 低窗高度为 2 4 距地面 800 山墙也mmmmmm 设置高低窗 以增加窗的面积 具体尺寸和位置同南北立面 窗面积计算 正立面 2 mm6 1881 83 6152 43 610 背立面 2 mm8 231 3 6 813 6 42 15 左立面 2 mm36 503 6 8133 6 423 右立面 2 mm72 413 6 8133 6 422 所以面积为 183 6 226 8 45 36 36 72 512 5 504符合要求 2 mm 2 mm 采用自然通风设计 厂房中热源主要来焊接加工散热 自设备散热 围护结构 包括门窗 向室内传递热量 为排出这些热量 一般采光和运输要求开设的门窗就 能满足 故低侧窗做成开闭式 高侧窗封闭式就可以通风要求 1 3 41 3 4 屋面排水的确定屋面排水的确定 屋面排水形式是根据屋顶坡度而选择的 屋面承重结构的型式和屋面构造形式起 决定作用 排水形式 有组织排水和无组织排水 天沟 雨水斗 雨水管等构件构成 了有组织排水的主干 天沟的做法及形状与屋面有关 该屋面采用压型钢板 有较好 的密实性不渗漏 故天沟可直接设在屋面上 同时为了雨水在天沟内能容易的排出 应做垫坡 其坡度应在 0 5 2 0 之间 取 1 0 由于采用槽型天沟 天沟沟壁顶 面应低于分水线 50 以免积水渗漏 根据 房屋建筑学 第一版 中表 19 6 确mm 定雨水管直径 100mm 最大集水面积 504 平方米 该厂房屋顶面积约为 2016 平方米 潍坊学院本科毕业设计 论文 4 则需要的雨水管数量为 按构造选取 10 根 对称布置在南北立面 1 45042016 具体做法与尺寸详见屋面排水示意图 1 4 厂房立面设计厂房立面设计 立面设计同平面 剖面设计一样是建筑设计重要组成部分 平面 剖面设计突出 平面组合等方面 解决生产与经济问题 立面设计 则从外观形象上 反映平面 剖 面 厂房的基本数据如 跨度 长度和柱距以及门窗的位置及屋盖形式等 都在建筑 设计中的平面 剖面设计中得以确定 再由立面设计 确定檐口标高 门窗洞口标高 及位置 室内外高差等 可选的墙 墙体材料和建筑形式清晰 反映了其处理方法 以及基于现有柱 门 窗 墙壁 装饰线条 雨篷等部分组成 形成简洁大方 比例 对称 色调纹理统一的效果 详见立面图 1 5 其他建筑构造 其他建筑构造 1 5 11 5 1 屋顶的确定屋顶的确定 屋面采用有檩体系 在刚架斜梁上设置 C 型冷弯薄壁型钢檩条 屋面采用彩钢夹 芯板铺设檩条之上 其优点是施工方便 体重比大 此外表面有色彩涂层 具有防锈 耐腐蚀 美观等功能 考虑屋面排水 屋面坡度取 10 1 5 21 5 2 地面的确定地面的确定 由于厂房内地面随时可能承受集中荷载或者动荷载如 重物材料 机械放置 车 辆行驶等 故地面采用砼实铺 铺设时 将扰动的土夯实后再铺 3 7 灰土并夯实 1 3 水泥砂浆找平 然后再铺设混凝土面层 地面做法如下图 1 3 示 图 1 3 厂房地面做法 1 5 31 5 3 屋脊的确定屋脊的确定 屋面板采用彩钢夹芯板 屋面连接形式及构造见下图 1 4 示 潍坊学院本科毕业设计 论文 5 图 1 4 屋脊连接构造 潍坊学院本科毕业设计 论文 6 第第 2 章章 吊车梁设计吊车梁设计 2 1 设计资料设计资料 厂房柱距为 6 米 跨度 21 米 长度 96 米 吊车梁采用 Q235 钢梁 焊条为 E43 型 计算长度取 7 5m 无制动 支撑于钢柱牛腿上 突缘式支座 5 吨桥式起重吊车 吊车参数如下 软钩 A5 工作制 总重 12 吨 最大轮压 5 2 吨 小车重 8 5 吨 轨道 选用铁路轨 TG 38 轨高 134 底宽 114 重量 387 3N m 或 50 50 方钢 轮距及外 轮廓几何尺寸如图 2 1 2 2 所示 图 2 1 轮距示意图 2 2 吊车荷载计算吊车荷载计算 吊车的竖向轮压标准值 式 2 1 kNyPP iik 34 714 096 50196 50 maxmax 吊车横向水平荷载标准值 吊车每个轮上的横向水平荷载标准值为 式 2 2 kN QQ T62 0 22 5 812 12 0 n2 0 1 i 1 Q 小车重量 无说明时 软钩吊车可近似按下述情况确定 当Q 50t 时 1 Q 0 4Q 当Q 50t 时 1 Q 0 3Q 0 n 吊车一侧轮数 系数 对硬钩吊车 0 2 对软钩吊车 当Q 10t 时 0 12 当 15t Q 50t 时 0 10 当Q 75t 时 0 08 每个轮上的横向水平荷载最大标准值为 式 2 3 kNyTT ii 87 04 062 0162 0 max k 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 5 3 1 规定 当计算吊车梁及其连接的强 度时 吊车竖向荷载应乘以动力系数 对悬挂吊车 包括电动葫芦 及工作级别 A1 A5 的软钩吊车 动力系数可取 1 05 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 3 2 5 规定 基本组合的荷载分项系数 应按下列规定采用 1 永久荷载的分项系数 1 当其效应对结构不利时 由可变荷载效应控制的组合 分项系数 1 2 永久荷载 效应控制的组合 分项系数 1 35 2 当其效应对结构有利时的组合 应取 1 0 潍坊学院本科毕业设计 论文 7 2 可变荷载的分项系数 通常取 1 4 对于标准值大于 4kN m2的工业房屋楼面结构的活荷取 1 3 3 对结构的倾覆 滑移或漂浮验算 荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定 采用 吊车荷载动力系数 1 05 吊车荷载分项系数 Q 1 40 则吊车荷载设计值为 竖向荷载设计值 Q P max P 1 05 1 4 50 2 73 8kN 式 2 4 横向荷载设计值 H Q 0 2 n gQ 1 4x 0 12x 10 2 3 2x2 0 87KN 式 2 5 2 3 内力计算内力计算 2 3 12 3 1 吊车梁中最大竖向弯矩吊车梁中最大竖向弯矩的计算的计算 吊车梁上有两个轮压时 最不利轮位如下图 2 3 C 点是最大弯矩 Mmax 对应的截面 位置 图 2 3 吊车梁在双轮压作用下弯矩计算简图 考虑吊车梁自重对内力的影响 将内力乘以增大系数 0 1 05 则 C 点的最大弯矩 值为 1 05 116 6 式 2 6 max M 0 l W lP 2 2 2 62 75 16 8 73 2 mkN 则在 max M处相应的剪力为 C V 0 l W lP 2 2 1 05 32 3kN 式 2 7 6 536 73 8 2 3 22 3 2 吊车梁的最大剪力吊车梁的最大剪力的计算的计算 荷载位置如图 2 4 潍坊学院本科毕业设计 论文 8 图 2 4 吊车梁在双轮压作用下剪力计算简图 Vmax A R 0 l l P W 1 1 05 73 8 kN8 109 6 5 3 6 1 2 3 32 3 3 水平方向最大弯矩水平方向最大弯矩 c H M P H M max 4 7mkN 16 61 73 8 4 92 2 4 截面选择截面选择 2 4 12 4 1 梁高初选梁高初选 由经验公式估算梁所需要的净截面抵抗矩 35 6 max 1051 6 215 106 1162 12 1 mm f M W 梁的高度在净空方面没有限制条件 容许最小高度由刚度条件决定 按容许挠度 值 要求的最小高度为 500 l v min hmmmm v l lf3 3871050060002156 010 6 0 66 梁的经济高度为 考虑梁截面高度大一些 更有利于增加刚cmWh7 30306517307 3 3 x 度 所以初选梁的腹板高度为 mmh600 2 4 22 4 2 确定腹板厚度确定腹板厚度 按抗剪强度要求计算腹板所需的厚度为 mm fh V t vw w 62 1 125600 108 1092 1 3 当梁端翼缘截面无削弱时 系数宜取 1 2 当梁端翼缘截面有削弱时宜取 1 5 由经验公式确定的腹板厚度 取腹板厚度cm704 0 11 60 11 w w h t mmtw8 2 4 32 4 3 确定翼缘尺寸确定翼缘尺寸 初选截面时可取 由公式确定翼缘板的面积为 w hh 6 ww w x th h W bt 2 5 x 4 2870 6 6008 600 1051 6 6 mm ht h W A ww w 上下翼缘面积按总面积 60 及 40 分配 通常可按选择翼缘厚度 所以可tb25 潍坊学院本科毕业设计 论文 9 确定受压翼缘的厚度满足 25 解得 22 4 28706 0mmt mmt3 8 可取 t 12mm 当利用部分塑性 即 1 05 时 悬伸宽度比应不超过 而 x y f 235 13 1 0 时则不超过 15 由于吊车梁承受动力荷载 不考虑其塑性发展 受压翼 x y f 235 缘的自由外伸长度与其厚度之比应满足 所以15 235 15 1 y f t b mmb1801215 1 所以取同时也满足轨道连接mmtbb w 368818022 1 mmb350 无制动结构 的要求和的要求 mmb320 100 6 600 6 350240 5 2 600 52 h h b 取下翼缘宽 厚度为 12 初选截面如图 2 5 所示mm250mm 图 2 5 吊车梁截面 2 5 截面特性截面特性 2 5 12 5 1 毛截面特性毛截面特性 2 1180912250123508576mmA mmy8 329 11809 300857661225059412350 0 4823 232 3 1036 7 2 600 8 329 85765768 12 1 78 329 1225012250 12 1 62 270 12350 12 12350 mm Inx 上翼缘对中和轴的毛截面面积矩 362 1038 1 2 8 122 270 62 270 12350mmS 潍坊学院本科毕业设计 论文 10 36 8 s nx 10724 2 2 270 1036 7 mmW 36 8 1023 2 8 329 1036 7 mmW x nx 上翼缘对 y 轴的截面特性 473 1029 435012 12 1 mmIny 352 ny 1045 235012 6 1 mmW 2 5 22 5 2 净截面特性净截面特性 2 1129285761225012 5 212350 mmAn mmyn 8317 11292 300857661225059412 5 212350 0 482 323 23 102 07 2 600 8317 10576 5768 12 1 6 8317 1225012250 12 1 6 8317600 12 5 212350 12 5 212350 12 1 mm Inx 36 8 上 109 42 8317600 102 07 mmWnx 36 8 下 1021 2 8317 102 07 mmWnx 上翼缘对轴的截面特性 y 2 368412 5 212350 mmAn 4723 108 43125125 21235012 12 1 mmIny 35 7 109 91 350 108 432 mmWny 2 6 梁截面承载力验算梁截面承载力验算 2 6 12 6 1 强度验算强度验算 1 正应力 上翼缘正应力 22 5 6 6 6 s x max 2152 83 109 910 1 107 4 1049 20 1 106 116 mmNfmmN W M W M nyy H nx s 下翼缘正应力 22 6 6 x max 2158 46 1049 2 106 116 mmNfmmN W M nxx x 对需要计算疲劳的梁 不考虑截面塑性发展 即取0 1 y x 2 剪应力 计算支座处剪应力 由公式得 vw w fh V t 22 3 max max 1256 28 8576 108 1092 1 mmNfmmN th V v ww 潍坊学院本科毕业设计 论文 11 当梁端翼缘无削弱时 系数宜取 1 2 当梁端翼缘有削弱时宜取 1 5 3 局部压应力 已知钢轨轨高 134mm mmhhal Ryz 37813421255025 计算的腹板局部压应力为 22 3 2153 16 37812 108 730 1 mmNfmmN lt P zw c 集中荷载增大系数对重级工作制吊车梁取 其他梁 35 1 0 1 4 折算应力 腹板与受压翼缘交点处需要计算折算应力 其正应力与剪应力分别为 2 7 79 2 282 2 270 2 83 2 282 2 270 mmN sa 2 8 3 max a 6 20 81036 7 2 26412350108 109 mmN tI SV wx a 则折算应力为 2 1 2 22222 2 5 2362151 12 81 6 2033 165 793 167 793 mmNfmmN cacaeq 当与异号时 1 2 当与同号或 0 时 1 1 a c 1 a c c 1 2 6 22 6 2 梁的整体稳定性验算梁的整体稳定性验算 吊车梁的平面外的计算长度 6000 由于 按照钢 1 l1317 1 350 60001 b l 结构设计规范 GB50017 2003 第 4 2 1 条规定 应计算梁的整体稳定性 因集中荷载 作用在跨中 跨中无侧向支承 附近的上翼缘 根据钢结构设计规范附录 B 的方法 0 234 0 600350 126000 1 1 1 hb tl 79 034 018 073 018 073 0 1 b 473 2 473 1 1056 125012 12 1 109 2435012 12 1 mmI mmI 5106 470 7500 470 11809 10 56 19 24 373 0 1733 02 8 0 12 8 0 733 0 1056 1109 24 109 24 1 7 21 77 7 21 1 y y y bb b i l mm A II i II I 梁的整体稳定性系数 6 086 11 373 0 6004 4 12 5106 1 1024 72 60011809 5106 4320 807 0 235 4 4 1 4320 2 62 2 2 y b wy x y bb fh t W hA 832 0 86 11 282 0 07 1 282 0 07 1 b b 潍坊学院本科毕业设计 论文 12 计算整体稳定性 满足要求 22 5 6 6 6 n n max 21580 1 1099 1 104 7 1049 2832 0 1016 61 mmkNmmkN W M W M y H xb 2 6 32 6 3 腹板局部稳定验算腹板局部稳定验算 吊车梁横向加劲肋的宽度不宜小于 90mm 在支座的横向加劲肋应在腹板两侧成 对设置 并与梁上下翼缘刨平顶紧 中间横向加劲肋的上端应与梁上翼缘刨平顶紧 在重级工作制吊车梁中 中间横向加劲肋亦应在腹板两侧成对布置 而中 轻级工作 制吊车梁则可单侧设置或两侧错开设置 在焊接吊车梁中 横向加劲肋 含短加劲肋 不得与受拉翼缘相焊 但可与受压 翼缘焊接 端加劲肋可与梁上下翼缘相焊 中间横向加劲肋的下端宜在距受拉下翼缘 50 100mm 处断开 其与腹板的连接焊缝不宜在肋下端起落弧 当吊车梁受拉翼缘 或吊车桁架下弦 与支撑相连时 不宜采用焊接 因有局部压应力 则应按构造配置横向加劲肋 80 235 8072 8 576 0 yw ft h 在腹板的两侧对称布置 加劲肋的间距应满足 00 25 0hah mmhmmh115257622 2885765 05 0 00 mmamm1152288 取加劲肋间距为 mma1000 加劲肋截面尺寸按下列经验公式确定 外伸宽度 取 mm h bs 25940 30 576 40 30 0 mmbs90 厚度 取为 6mm mm b t s s 6 15 90 15 为了减少焊接应力 避免焊缝的过分集中 横向加劲肋的端部应切去宽约 但不大于 40 高约 但不大于 60 的斜角 在该设计中切角取宽 3 s b mm 2 s b mm 30 高 45 加劲肋计算简图如图 2 6 所示mmmm 图 2 6 加劲肋计算简图 2 6 42 6 4 翼缘局部稳定验算翼缘局部稳定验算 潍坊学院本科毕业设计 论文 13 受压翼缘自由外伸长度与其厚度 之比为 1 bt 局部稳定满足要求15 235 155 214 12 2 8350 1 y f t b 2 6 52 6 5 疲劳验算疲劳验算 该吊车为中级工作制吊车 不必进行疲劳验算 因此只需要采取以下措施 来满足疲劳强度的要求 1 上翼缘与腹板采用焊透的 T 形对接焊缝 质量等级为一级 2 加劲肋下端一般在距吊车梁下翼缘 受拉翼缘 处断开 50 100mmmm 不与受拉翼缘焊接 以改善梁的抗疲劳性能 本设计中取 60 吊车梁横向mm 加劲肋的上端应与上翼缘刨平顶紧并焊接 2 6 62 6 6 挠度计算挠度计算 验算吊车梁刚度时 应按效应最大的一台吊车的荷载标准值计算 且不乘动力系 数 对于重级工作制吊车梁除计算竖向挠度外 还应验算其水平方向的挠度 计算吊车梁的挠度为 满15 500 1 2 1036 7102064 110 6000106 116 1010 83 262 max 2 l EI lM EI lM xQx kx 足要求 2 7 连接计算连接计算 2 7 12 7 1 焊缝强度计算焊缝强度计算 在轻中级工作制吊车梁的上 下翼缘与腹板的连接中 可采用连续的角焊缝 上 翼缘焊缝除承受翼缘和腹板间的水平剪力外 还承受有吊车轮压引起的竖向剪应力 其焊脚尺寸不应小于 6mm 当中级工作制吊车梁的腹板厚度大于 14mm 时 腹板与上翼缘的连接应尽可能采 用焊透的 K 形坡口对接焊缝 对于 A5 级工作制吊车梁上翼缘与腹板的连接 规范规定采用焊透的 K 形坡口对 接焊缝 焊透的 K 形坡口对接焊缝经过用精确的方法检查合格后 即可认为与腹板等 强度而不再验算其强度 A5 级工作制吊车梁下翼缘与腹板的连接 可以采用自动焊接的角焊缝 但要验算 疲劳强度 1 上翼缘板与腹板连接焊缝的计算 2 160mmNf W f 378 103 571 1036 7 2 26412350103 96 1604 1 1 4 1 1 3 2 8 3 22 1max z w f f l P I SV f h 0 9mm 取 8mm f h 2 下翼缘与腹板连接焊缝 潍坊学院本科毕业设计 论文 14 下翼缘截面对中和轴的面积距 35 2 1014 79 6 8329 12250mmS mm If SV h x w f 64 0 106 37160 41 1014 7910109 8 41 8 53 f 2max 下翼缘实际采用 mmhf8 3 上下翼缘采用均能满足要求 为方便施工 加劲肋亦采用mmhf8 mmhf8 2 7 22 7 2 支座加劲肋计算支座加劲肋计算 图 2 7 支座加劲肋计算简图 取突缘支座加劲板的宽度为 250mm 厚度为 12 伸出翼缘下面 20 小于mm 2 24即 12 250 614 计算简图如图 2 7 tmm 承压面积 2 300012250mmAce 计算支座加劲肋的端面承载力 满足强度要求 22 3 3256 63 3000 108 109 mmNfmmN A R ce ce ce 对于突缘支座 17 9 83 62 576 83 62 3300 108725 4 10563 18120 12 1 25012 12 1 3960812012250 6 4733 z 2 z w z z z i h A I i mmI mmA 由轴心受压截面分类确定为 b 类 查表得 994 0 则计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性为NR 3 108 109 均满足要求 22 3 2159 27 3960994 0 108 109 mmNfmmN A R 潍坊学院本科毕业设计 论文 16 第第 3 章章 门式刚架设计门式刚架设计 3 1 设计资料设计资料 单层厂房采用双单跨双坡门式刚架 跨度 21 共有 16 榀刚架 柱距 6 屋面mm 坡度 1 10 地震设计烈度为 7 度 设计基本地震加速度值为 0 15g 场地类别为 类 地质条件 自然地表 1m 内为填土 不宜作为天然地基持力层 填土下层为 3m 厚砂质 黏土 砂质黏土允许承载力标准值为 250kN m2 可作为天然地基持力层 再下层为砾 石层 砾石层允许承载力标准值为 300 400kN m2 良好的地基持力层和下卧层 因此 柱高 9 6 0 5 10 1m 刚架计算简图如下图示 屋面及墙面板为彩钢夹芯板 檩条 墙 梁为冷弯薄壁卷边 C 型钢 钢材采用 Q235 钢 焊条为 E43 型 手工焊 计算简图如图 3 1 示 图 3 1 刚架计算简图 3 2 荷载计算荷载计算 屋面采用 EPS 夹芯板 板型号 960 基板厚度 顶板 0 476mm 底板 0 376mm 75 厚聚苯乙烯泡沫填充 密度 12 12 以防水密封膏满灌密封板缝 乳白色 屋面 3 kg m 坡度 10 外挂天沟排水 PVC100 落水管 EPS 夹芯板 板型 1150 基板厚度 顶板 0 476mm 底板 0 376mm 用于 0 8m 以上 的墙体 75 厚聚苯乙烯泡沫填充 密度 12 12 以防水密封膏满灌密封板缝 3 kg m 1 永久荷载标准值 彩钢板 EPS 夹心板 75厚 mm 2 02 0mkN 支撑 2 1 0mkN 檩条及悬挂物 2 15 0mkN 合计 0 45 2 mkN 永久荷载标准值为 7 2646 0 mkN 2 可变荷载标准值 活载 不上人屋面 0 30 2 mkN 潍坊学院本科毕业设计 论文 17 雪载 35 035 00 1 0 SS rK 2 mkN 雪荷载标准值 屋面积雪分布系数 基本雪压 K S r 0 S 可变荷载 max 屋面活荷载与雪荷载 1 2635 0 mkN 根据 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 第 3 2 2 条规定 大 于 60 平方米的钢架构件 屋面竖向均布活荷载的标准值不小于 0 30 厂房跨度 2 mkN 21m 柱距 6m 受荷水平面积为 60 屋面活荷载取 0 35 2 126621m 2 m 2 mkN 3 风荷载标准值 地面粗糙度 B 类 基本风压为 风荷载高度变化系数按 建筑结 0 2 4 0mkN 构荷载规范 GB50009 2001 规定取值 高度 10m 时 风载0 1 z 0 1 z 体形系数根据 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 附录 A 的封闭 s 式单跨双坡屋面中间区的相关规定取值 如图 3 2 示 图 3 2 风载体形系数 计算采用 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程 CECS102 2002 中 A 0 1 的要求 基本风压值按 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 的规定值乘以 1 05 各个面的风 荷载标准值具体如图 3 3 示 图 3 3 左风荷载作用示意图 由 可得 B zszk 0 mkNB szz 63 0605 14 025 00 10 1 011 mkNB szz 63 0605 14 025 00 10 1 012 潍坊学院本科毕业设计 论文 18 mkNB szz 52 2605 14 0 0 1 0 10 1 023 mkNB szz 638 1605 14 0 65 0 0 10 1 044 mNB szz k386 1605 14 0 55 0 0 10 1 035 其中mkNB szz 386 1605 14 0 55 0 0 10 1 036 为压力 为吸力 1 2 3 4 5 6 左风荷载如图 3 4 示 图 3 4 风荷载作用图 吊车的竖向轮压标准值 kNyPP iik 34 714 096 50196 50 maxmax 吊车横向水平荷载标准值 吊车每个轮上的横向水平荷载标准值为 kN QQ T62 0 22 5 812 12 0 n2 0 1 i 1 Q 小车重量 软钩吊车 当Q 50t 时 1 Q 0 4Q 当Q 50t 时 1 Q 0 3Q 0 n 吊车一侧轮数 系数 硬钩吊车 0 2 软钩吊车 当Q 10t 时 0 12 当 15t Q 50t 时 0 10 当Q 75t 时 0 08 每个轮上的横向水平荷载最大标准值为 kNyTT ii 87 04 062 0162 0 max k 3 3 内力计算内力计算 3 3 13 3 1 永久荷载作用下的内力永久荷载作用下的内力 刚架承受的永久荷载如图 3 5 示 潍坊学院本科毕业设计 论文 19 图 3 5 永久荷载示意图 以梁柱截面相同进行设计 抗弯刚度 EI 利用结构力学求解128300500 器得到棋内力图如图 3 6 3 7 3 8 示 图 3 6 弯矩图 KN M 图 3 7 剪力图 KN 潍坊学院本科毕业设计 论文 20 图 3 8 轴力图 KN 3 3 23 3 2 可变荷载作用下的内力可变荷载作用下的内力 刚架承受的活荷载如图 3 9 示 图 3 9 钢架承受活荷载示意图 利用结构力学求解器得到棋内力图如图 3 10 3 11 3 12 图 3 10 弯矩图 KN M 潍坊学院本科毕业设计 论文 21 图 3 11 剪力图 KN 图 3 12 轴力图 kN 3 3 3 风荷载作用下的内力风荷载作用下的内力 左风荷载作用如下图 3 13 示 图 3 13 左风作用下钢架受力示意图 利用结构力学求解器得到棋内力图如图 3 15 3 16 3 17 示 潍坊学院本科毕业设计 论文 22 3 15 弯矩图 KN M 3 16 剪力图 KN 3 17 轴力图 kN 3 3 43 3 4 吊车荷载作用下的内力吊车荷载作用下的内力 1 水平力向右 最大轮压在左 钢架受力如图 3 18 示 潍坊学院本科毕业设计 论文 23 3 18 钢架受力图 利用结构力学求解器得到棋内力图如图 3 19 3 20 3 21 示 图 3 19 弯矩图 mkN 图 3 20 剪力图 kN 图 3 21 轴力图 kN 潍坊学院本科毕业设计 论文 24 2 水平力向右 最大轮压在右 钢架受力如图 3 22 示 图 3 22 钢架受力示意图 利用结构力学求解器得到棋内力图如图 3 23 3 24 3 25 示 图 3 23 弯矩图 mkN 图 3 24 剪力图 kN 潍坊学院本科毕业设计 论文 25 图 3 25 轴力图 kN 3 水平力向左 最大轮压在右 钢架受力如图 3 26 示 图 3 26 钢架受力示意图 利用结构力学求解器得到棋内力图如图 3 27 3 28 3 29 示 图 3 27 弯矩图 mkN 潍坊学院本科毕业设计 论文 26 图 3 28 剪力图 kN 图 3 29 轴力图 kN 4 水平向左 最大轮压在左 钢架受力如图 3 30 示 图 3 30 钢架受力示意图 利用结构力学求解器得到棋内力图如图 3 31 3 32 3 33 示 潍坊学院本科毕业设计 论文 27 图 3 31 弯矩图 mkN 图 3 32 剪力图 kN 图 3 33 轴力图 KN 潍坊学院本科毕业设计 论文 28 3 4 内力组合内力组合 荷载组合有以下四类 1 1 2 永久荷载标准值 1 4 竖向可变荷载标准值 2 1 0 永久荷载标准值 1 4 风荷载标准值 3 1 2 永久荷载标准值 0 9X 竖向可变荷载标准值 1 4 吊车可变荷载标准值 4 1 2 永久荷载标准值 0 9x1 4 竖向可变荷载标准值 MAX 风荷载标准值 地震荷 载 吊车可变荷载标准值 图 3 34 梁柱控制截面 表 3 1 最不利内力组合表 截 面 内 力 Mmax 及相应的 N V Mmin 及相应的 N V Nmax 及相应的 M V Nmin 及相应的 M V M 136 1 19 05 125 1 19 05 V46 49154 8253 4754 82 N 39 02 5 713 39 2 5 713 M 47 21