36米双跨双坡单层钢结构厂房毕业设计(含计算书、图纸、开题报告)
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36
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36米双跨双坡单层钢结构厂房毕业设计(含计算书、图纸、开题报告),36,米双跨双坡,单层,钢结构厂房,毕业设计,计算,图纸,开题,报告
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扬州星网公司轻钢厂房设计任务书1.工程概况 扬州星网公司轻钢厂房,建筑面积约为3100m2。结构形式为双跨双坡单层轻钢门式钢架结构。(18+18)(611) 2设计原始资料2.1建筑物安全等级为二级;设计使用年限50年,建筑类型为丁类,耐火等级为三级(耐火极限:钢柱不小于2小时,钢梁不小于1.5小时),刷超薄型防火涂料。2.2室外计算温度:冬季-5,夏季302.3全年主导风向:东南,基本风压0.55 kN/m2,地面粗糙度为B类。2.4屋面活载0.50 kN/m22.5常年地下水位低于-4m,无侵蚀性,土壤最大冻结深度0.2m。2.6基本雪压0.40kN/m2。2.7基础埋置在号土层,持力层为粉质粘土,地基承载力特征值为200kN/m2,场地类别为类土。2.8场地平整,水电可以就近接通,主要建筑材料供应充足。3设计内容与要求3.1 建筑设计部分3.1.1总平面图(1:500)及建筑设计说明3.1.2底层平面图及屋顶平面图(1:100)3.1.3正立面、侧立面、剖面图(1:100)3.2 结构设计部分3.2.1计算内容:1.结构方案的确定 包括结构选型、基础型式的确定和主要承重构件截面尺寸的确定。2.结构内力计算及位移验算。3.梁、柱截面验算4.节点、柱脚、基础设计5.用软件进行电算分析,并与手算结果比较。6.檩条设计、支撑设计。7.吊车梁设计、基础设计8.外文参考资料翻译。3.2.2图纸要求 1.结构设计说明2.基础平面布置图3.吊车梁祥图,柱间支撑布置图4. 檩条、拉条、支撑布置图5.屋面檩条布置图,连接大样图6.刚架图4.时间安排4.1实习、调研、收集资料 1周4.2建筑设计 3周4.3结构设计 9周4.4外文翻译 1周4.5机动、答辩 2周5. 设计规范及主要参考资料建筑制图标准建筑结构荷载规范建筑抗震设计规范建筑地基基础设计规范建筑结构设计资料集建筑设计防火规范工业建筑防火规范房屋建筑学钢结构设计规范门式钢架轻型房屋钢结构技术规程钢结构设计手册轻型钢结构设计指南(实例与图集)轻型钢结构设计手册钢结构连接节点设计手册建筑工程设计施工详细图集:钢结构工程钢结构设计与计算(机械工业出版社)钢结构设计与应用实例(中国建筑工业出版社、王松岩等)门式刚架轻型钢结构工程设计与实例(中国建工出版社、李雄彦等)钢结构设计与计算(机械工业出版社)门式刚架轻钢结构设计与施工(山东科学技术出版社,周学军等) 江苏大学土木工程系 胡白香 殷杰 20100301轻钢厂房设计要点2摘要(中文约500字,英文)目录正文第一章 设计任务及要求第二章 建筑设计总说明总平面、平面、立面、剖面(厂房高度)、采光、通风设计,构造(外墙构造、屋顶构造、地面构造) (参阅房屋建筑学教材)第三章 结构方案设计说明第一节 结构方案的选择及结构布置 结构方案的确定、基础类型的确定、结构布置第二节 主要构件尺寸选择及截面几何特征 钢材选用(参阅房屋结构设计教材)第四章 结构设计计算第一节 概述第二节 荷载计算 屋面、柱荷载、风荷载、吊车荷载、地震作用第三节屋面压型钢板计算第四节墙面系统设计第五节檩条设计第六节梁、柱截面初步选择第七节内 力 计 算内力计算:手算一种垂直、水平荷载情况,其余的均用电算进行求解。恒载、活载、风载(左吹、右吹)、吊车刹车第八节内力组合第九节截面验算边柱、中柱、横梁:刚架梁、柱截面特性、强度验算、稳定性验算局部稳定验算第十节位移验算第十一节吊车梁设计第十二节节点设计牛腿与柱连接设计、刚架横梁与边柱连接设计、刚架横梁与中柱连接设计第十三节柱 脚 设 计第十四节基础设计第十五节柱间支撑及抗震验算柱间支撑计算、纵向抗震计算、纵向地震作用下柱间支撑验算第五章 PKPM电算结果电算结果、手算与电算比较分析参考文献(15篇,其中英文3篇以上)(教材、论文、规范)江苏大学京江学院本科生毕业设计开题报告姓 名: 赵龙 学号:3061114026 所在院(系):京江学院 专业:土木工程 指导教师:胡白香、殷杰 一、 设计课题:轻钢结构特点以及发展趋势二、 设计课程的意义我国实行改革开放政策以来,伴随国家经济发展的主旋律,轻钢结构建筑也在中国建筑领域一枝独秀 得到迅猛发展。一方面已建成了大量的轻钢结构建筑,另一方面也成长了一大批较有规模的轻钢结构建设企业,并且在技术领域逐步形成了具有中国特色的轻钢结构建筑体系。二十年来,国内轻钢结构建筑体系从无到有,从简单到复杂,从引进国外技术到消化吸收、开发自己的轻钢结构体系,已经积累了大量的经验,取得了相当可观的成绩。轻钢结构的发展,特别在工业厂房的建设中则更为迅猛。从钢结构制造加施工企业数量的大幅增长就可窥见一斑,如上海市的钢结构制造和施工单位已由原来的几十家一下子发展到现在的400多家,单上海的宝钢地区就有近百家的钢结构制造厂。二十年来,国内轻钢结构建筑体系从无到有,从简单到复杂,从引进国外技术到消化吸收、开发自己的轻钢结构体系,已经积累了大量的经验,取得了相当可观的成绩。但与国外先进水平相比较,仍有不小的差距。三、 设计的主要特点(一) 轻钢结问及其适用范围所谓轻钢结构通常是指由下列钢材所构成的结构:冷弯薄壁型钢结构;热轧轻型钢结构;焊接或高频焊接轻型钢结构;轻型钢管结构;板壁较薄的焊接组合梁及焊接组合柱而构成的结构。 1. 适用范围 根据我国目前情况来看,这种结构由于其用度广、优势明显,已大量应用于单层工业厂房、多层工业厂房、办公楼以及高层建筑中的非承重构件等。对单层工业厂房而言,通常以H型钢,采用焊接连接作为梁柱,以C形或Z形轻钢板作檩条,屋盖系统或楼面系统用压型彩色钢板作面层,上面可浇混凝土,压型钢板既可作为钢筋,必要时也可以再配钢筋。墙面围护也可采用单层或夹层压型钢板,夹层板内部可充填各种保温层。 2主要优点 施工周期短:轻钢结构的最大优点是所有构件均可以由工厂制作现场拼接安装,对一般规模较小的工业厂房仅需45d至2个月,而若采用钢筋混凝土建筑则要812个月左右。综合经济效益好:由于施工周期短,可以提前投入使用,提前获取投资效益;更由于采用色彩鲜艳的彩色压型钢板,美观华丽,改善了周边环境的动态感;因为建筑物本身的自重轻,一般情况下不需要做桩基,可以节省投资;由于采用了聚苯已烯泡沫夹心板或单板加保温棉等措施后,使保温、隔热和隔章等效果良好。彩色钢板是以镀锌为基板又用硅酮作为表面,经两除两烘加工而成,耐久性也较好,根据目前我国的市场价格,轻钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结构,当厂房的跨度越大时,其优势更为明显,这也是它赖以竞争的一大优势。 抗震性能好:由于钢结构属于柔性结构、自重轻,因而能有效地降低地震响应及灾害影响程度,极有利于抗震。我国是一个多地震区国家,在地震区建筑中应多多推广应用钢结构,必可大大减少地震灾害和人员伤亡。唐山地震的惨痛教训应予记起。目前,天津市已正式启动轻钢结构住宅。宜于拆卸搬迁:一旦业主对所造厂址不满意或外界环境发生意想不到的变化,则整个建筑可在很短时间内拆迁,损失极小,而所有这些是钢筋混凝土建筑所无法具备的。正是由于轻钢结构的诸多优点,而且随着近年来防火、防腐新产品的不断出现,已较好地解决了轻钢结构抗腐蚀性差的缺点,使得它在工业厂房以及民用设施中获得了广泛的应用。(二)轻钢结构与其他结构的建筑比较轻钢结构建筑的主要材料是钢结构框架辅以彩色金属压型钢板,由于其框架结构以门式刚架为主,因此,其建筑表现是以门式刚架为基础进行衍化。从总体上说,轻钢结构建筑以简捷明快的特点得到社会各界认 可。按目前的情况分析,国内外企业所承建的建筑在建筑表现上其差距主要有以下三个方面:1 建筑设计理念上的差距从本质上讲,轻钢结构的建筑设计仍然执行现行的各种建筑规范,与混凝土建筑没有本质的区别。但其建筑理念由于使用材料的特殊性,确有与混凝土不同的地方,进而使其建筑表现出多种差别。2建筑表现形式的差距轻钢结构建筑的建筑表现主要有以下四个方面的特征,即规模、线条、色彩和变化。在这四个方面,我们都不同程度的存在差距。(1)建筑规模:国外企业设计的轻钢结构建筑在建筑规模的表现上,表现得相当出色,特别是一脊双玻或带女儿墙的大跨度轻钢结构建筑,具有恢弘的建筑气势。这种用建筑规模表现建筑风格的作品,出自国内企业 之手的,目前还不多见。(2)金属压型钢板的线条:线条是表现轻钢结构建筑的风格最独特的特征,这种匀称的线条,或横或纵,使得轻钢结构建筑富有流畅的金属质感,与传统的混凝土建筑相比较形成极大的反差,体现了强烈的现代工业的 气息。但国内企业建筑往往在不经意间破坏了这种线条,而使得建筑物整体形象呆板、呆滞。墙面采光窗的不合理设置,是破坏这种线条的主要原因。如前所述,国内设计多是采用先建筑设计结构设 计的方式。建筑设计时,为了考虑建筑采光,在墙面设置了大量的采光窗。这种采光窗虽然满足了采光的 需要,但在建筑上却破坏了墙面的线条造型。其实,轻钢结构建筑,由于可以大量使用屋面采光板采光,从而减少墙面开窗的数量,这样就可以非常有效地既保证建筑采光又不破坏墙板的线条。另外,墙板的线条在板型方面,我们也有差距,这也是影响线条造型的又一个重要因素。(3)建筑色彩:多种色彩的金属压型钢板使得轻钢结构建筑表现得丰富多彩,特别是大使用跳跃性色彩和冷色调,可以给人一种明显区别于传统建筑的耳目一新的感觉。色彩的表现包括两个部分,一部分是屋面、墙面 板的色彩表现,另一部分是收边泛水等饰件的色彩表现。国内企业多选择白色、兰色、红色,很少选择褐色 黑色、以及多种色彩组合。这既有社会群体审美意识的趋向问题,也有国内自己生产的板材色彩单调的问题, 还有设计工程师建筑审美问题,更有业主主观武断的问题。(4)建筑变化:国外企业设计的规模较小的建筑在追求建筑风格方面,多借鉴小规模混凝土建筑的建筑风格,包括混凝土建筑的装修装饰表现方法。虽然规模小,但多富变化,使得小规模建筑表现出灵动的建筑风格。而 国内企业,基本是方形建筑,确实缺少变化。3 建筑装饰表现的差距轻钢结构建筑由于使用材料的原因,其装饰效果远比混凝土建筑丰富,这也是轻钢结构建筑更具表现力的主要原因之一轻钢结构建筑的装饰物一般具有双重功能的特点,既有使用功能,又有装饰功能。比如外天沟, 它既是天沟有组织排水的功能,又是建筑屋檐重要的装饰物。其他如雨蓬、落水管、收边、泛水等,都是如此。四、 研究方法及课前准备本次毕业设计要用的学习知识:工程力学、结构力学、结构力学、程序结构力学、土木工程施工、钢结构设计原理、建筑制图本次需要的应用软件:AutoCAD、PKPM五、 研究结果及应用当前,我国钢结构(含轻钢结构)发展的形势很好,我国钢结构年产已超过1亿t,可以预言,21世纪将是钢结构快速发展时期,长期以来,由混凝土结构、砌体结构一统天下的格局将被打破,从事钢结构制造、施工企业前景宽阔,各建筑设计院也面临着新的机遇和挑战。但是,以下几点仍需各方加以重视。 1 应加大推广钢结构建筑的宣传力度 目前,钢结构行业的竞争非常激烈。这种竞争,不仅来自于各行业,、各企业之间,更重要的还来自于钢结构和钢筋混凝土结构这两种建筑之间的竞争。日本等发达国家,钢结构建筑要占整个建筑的50%以上,而我国只占5%还不到。差距甚远2 推广应用住宅钢结构应提到重要位置建筑钢结构虽然发展很快,但在住宅领域还是空白。全国每年要建数千万平方米的住宅建筑,但采用钢结构的几乎没有。当然这和我国传统思想、观念以及对钢结构的认识偏差有关。3 应积极提高各钢结构制造、施工企业、设计院所等技术人员的业务水平 我国在较长的一段时间内,由于钢结构使用很少,各设计院所、建筑企业大多从事单一的混凝土结构工程的设计和施工。4 发展钢结构要在政策上给予支持和倾斜 这种政策性的扶植应包括:在钢结构技术的发展上应将其纳入国家建筑技术发展规划并在科研项目、经费等方面予以重点支持;对于钢结构的住宅建筑,在土地征用、税收等方面予以优惠,以降低建设成本,使其更具市场竞争力;大力推广使用国产钢材以此和钢铁生产企业形成良性循环。六、 本次毕业设计计划本课题研究周期为2010年3月到5月(6月分前全部结束),时间为11周到13周1实习、调研、收集资料 1周2建筑设计 3周3结构设计 9周4外文翻译 1周5机动、答辩 2周七、 本小组成员指导教师:胡白香、殷杰成员:赵龙档案整理:扬州星网有限公司厂房的设计专业班级:J土木工程0601 学生姓名:赵龙指导老师:胡白香 职称:教授摘要 本设计为扬州星网有限公司厂房的设计,设计内容包括厂房结构布置和各构件设计。在设计过程中,先根据度和跨度等条件确定了厂房的结构布置,后采用了结构力学求解器对厂房的内力进行计算,按照钢结构设计原理和钢结构设计规范对各构件进行设计。最后对各构件的制造工艺以及防腐工艺进行设计。整个设计过程遵循钢结构设计规范和门式刚架设计规范,设计经济合理,满足施工要求。关键词 门式刚架 结构设计 结构布置 制造工艺 Yangzhou starnet Co, LTD workshop designAbstract:This design is the design of twin-spins double-pitch fitting shop , the design includes the plant layout structure、design of each components. In the design process, first according to the length and the span determine the structural arrangement of the workshop , Latter uses the Structual Mechanics solver to calculate the inner force of structure, according to Steel structure principle of design and Steel structure Design Specification for the menber check computations. Finally carries on the design to various components manufacture craft as well as the anticorrosion craft. The entire design abides by Steel structure and Portal frame Design Specification, the design is economical and reasonable , satisfying the request under construction.Key words:Portal frame structure design structural arrangement manufacturing process目 录引言11 基本资料和设计依据21.1 工程概况21.2 装配车间设计参数:22 厂房结构选型及布置22.1 结构选型及方案论证22.2结构布置23材料选择34 结构设计34.1 刚架内力计算34.2 刚架截面设计154.3 刚架柱牛腿计算274.4 柱间支撑设计294.5 檩条设计及验算334.6 墙架设计394.7 吊车梁的设计及计算424.8 节点的设计514.9 柱脚设计534.10 柱下基础设计565 钢结构制造、防腐615.1 材料准备615.2 构件的制作635.3 涂装665.4 隔热66总 结67参考资料68致 谢68附 录错误!未定义书签。引 言本次设计是我在调研过程中,某机械零部件公司正在筹建的某机械加工装配车间的设计,设计按照毕业设计任务书的要求,进行了厂房结构布置和构件的设计两个部分,各部分均按照钢结构设计规范设计。门式刚架轻型结构是单层工业厂房、民用及仓储房屋中一种常见的结构形式,特别是近十多年来,随着我国经济的迅速发展,由于生产的需要,这类结构以其用钢量低、重量轻、造价低、适用范围广等特点而广泛应用,工程实践表明:门式刚架轻型刚结构的用钢量在20-50kg/m2左右,因此不仅国外是轻钢生产厂家纷纷将整套的厂房结构体系推向我国市场,国内的轻刚生产厂家、设计单位也纷纷转向这类结构的生产和设计。因此,作为结构工程专业毕业生,进行一次完整的钢结构厂房设计,具有重要意义。本次设计是对四年大学所学知识的检验,也为今后的工作奠定了坚实的基础。本设计主要包括:通过方案比较,选择双跨双坡门式刚架结构;对结构布置进行设计,确定柱网布置图;通过内力计算及钢结构设计原理,确定梁、柱截面;通过钢结构设计原理及设计规范对各细部构件进行设计;对主要构件(非型钢)进行制造工艺设计。1 基本资料和设计依据1.1 工程概况(1)建筑面积 2100(2)建筑层数:1层(3)结构形式:轻钢结构(4)装配车间设计参数:车间内设置两跨,跨度均为18m,车间总长66米,屋面坡度1/12,柱高10.5米。两跨均设5t电动单梁式吊车,轨道顶标高为7.8m;吊车工作制为中级。1.2 设计依据 本设计参照钢结构设计规范GB50017-2003,建筑结构荷载规范50009-2001和门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:2002,并参考了轻型钢结构设计指南和钢结构设计与计算等书籍。2 厂房结构选型及布置2.1 结构选型及方案论证因车间功能为装配零部件,吊车吨位较小(起重量20t),屋面活载和恒荷载都较小,跨度不大,故采用轻型门式刚架结构。又为了零件存储运输方便,故采用双跨门式刚架,且采用结构简单,制作安装方便的双跨双坡门式刚架为最佳方案。2.2 结构布置厂房长度66米,故可不设温度区段,柱间支撑设在端部,隔一跨设一道中间设一道,共3道。檩条和墙檩间距1.5m,在檩条跨中设置两道拉条,在侧墙顶部设斜拉条。柱网布置图如下图2.1: 图2.1 柱网布置图3 材料选择根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、连接方法、钢材厚度和工作温度等因素综合考虑,本设计所用钢材均采用Q235钢。屋面采用彩色压型钢板,外层板板厚0.8mm,内层板采用0.5 mm。型号为;V14.5-125-1000。墙面板采用HV373型彩钢压型板。屋面板和墙板均采用内嵌高肋岩棉的保温措施。基础混凝土等级C25,钢筋为I级。高强螺栓和地脚锚栓均为10.9级。焊条采用E43系列。 4 结构设计4.1 刚架内力计算4.1.1 荷载取值恒荷载(对水平投影面)檩条自重 0.05kN/m2 板及保温层 0.35kN/m2 悬挂设备 0.10kN/m2 =0.65kN/m2恒荷载标准值 0.66=3.91kN/m恒荷载设计值 3.911.2=4.7 kN/m 活荷载屋面活荷载标准值 0.50kN/m2 雪荷载 0.35kN/m2(雪荷载与活荷载不同时考虑取最大值) =0.5kN/m2活荷载标准值 0.56=3kN/m活荷载设计值 31.4=4.2 kN/ m2风荷载 基本风压 0.55kN/m2(按地面粗糙度B类取得) 柱顶高度取10.5m,按建筑结构荷载规范,z=1.000(Z/10)0.32,(Z为柱顶到地面距离)得风压高度变化系数z=1.064 z=1q1=szzw0B=0.81.06410.556.0=2.55kN/m 设计值 2.551.4=3.57 kN/mq2=szzw0B=-0.51.06410.556.0=-1.6kN/m 设计值 1.61.4=2.24 kN/m作用在屋面的风荷载FW屋顶标高为12m z=1.056FW1=szzW0B=-0.61.0560.56.0=-1.9kN 设计值 1.9 1.4=2.66 kN/m FW2=szzW0B=-0.51.0560.56.0=-1.58kN 设计值 1.581.4=2.21 kN/m 图4.1 风荷载体型系数示意图轻质墙及柱自重(包括柱墙骨架) 0.5kN/m吊车荷载表3.1 吊车荷载(吊车为LDA型电动单吊梁吊车)起重量Q(t)最大轮压Pmax(t)最小轮压Pmin(t)吊车总宽B(m)吊车轮距w(mm)小车重q(t)54.060.9300025004.42利用柱子的反力影响线求得以左轮为基准图4.2 吊车荷载图5t吊车作用下产生的竖向荷载标准值 Dmax=(1+0.67)Pmax=1.5840.6=64.15kN 设计值 64.15 1.4=89.81 kN标准值 Dmin=(1+0.67)Pmin=1.589=14.22kN设计值 14.22 1.4=19.91 kN5t吊车作用下产生的水平荷载,即每个轮子水平刹车力T1=kNT的最不利位置同Pmax,故Tmax,k=2.8(1+0.58)=4.47kN设计值 Tmax=rQ Tmax,k=1.4 4.47=6.26 kN吊车轨道自重为38kg/m=0.38KN/m4.1.2 荷载计算简图 图4.3 恒荷载作用下计算简图 图4.4 活荷载作用下计算简图 图4.5 左风荷载作用下计算简图图4.6 右风荷载作用下计算简图 吊车竖向荷载作用下计算简图(有三种情况) (1) Dmax在AB柱、Dmin在CD柱计算简图 (2) Dmax在CD柱、Dmin在AB柱计算简图 (3) Dmax在CD柱、Dmin在EF柱计算简图 图4.7 吊车竖向荷载作用下计算简图吊车水平荷载作用下计算简图(四种情况) (1) Tmax在左跨、方向向右计算简图 (2) Tmax在右跨、方向向左计算简图 (3) Tmax在右跨、方向向右计算简图 (4) Tmax在右跨、方向向左计算简图 图4.8 吊车水平荷载作用下计算简图4.1.3 内力计算简图因受力较复杂,采用清华大学出版的结构力学求解器进行内力计算。计算过程如下:首先将A、B、C、D、E、F各结点坐标输入,然后输入各单元连接方式(如AB杆为1单元),再输入支座约束(刚接或铰接),最后将荷载条件和材料性质输入,即可输出内力图。根据结构力学求解器对结构进行内力计算简图如下: (M图) (V 图) (N图)图4.9 恒荷载作用下内力图 (M图) (V 图) (N图)图4.10 活荷载作用下内力图 (M图) (V图)(N图)图4.11 左风荷载作用下内力图 (M图) (V图)(N图)图4.12 右风荷载作用内力图吊车竖向荷载作用下内力图 (M图) (V图) (N图)图4.13 Dmax作用于AB柱,Dmin作用于CD柱内力图Dmax作用于EF柱,Dmin作用于CD柱内力图与图4.13完全以CD柱对称 (M图) (V图)(N图)图4.14 Dmax作用于CD柱,Dmin作用于AB柱内力图Dmax作用于CD柱,Dmin作用于EF柱内力图与图4.14完全以CD柱对称吊车水平荷载作用下内力图 (M图) (V图) (N图)图4.15 Tmax作用于左跨,且荷载方向均向左内力图Tmax作用于右跨,且荷载方向均向右内力图与图4.15完全以CD柱对称 (M图) (V图) (N图)图4.16 Tmax作用于左跨,且荷载方向均向右内力图Tmax作用于右跨,且荷载方向均向左内力图与图4.16完全以CD柱对称4.1.4 内力组合 1. 参考门式刚架轻型房屋钢结构规程刚架荷载组合采用如下原则:(1) 永久荷载1.2+0.85(竖向可变荷载1.4+风荷载1.4+吊车竖向可变荷载1.4+吊车水平可变荷载1.4)(2) 永久荷载1.0+0.85(风荷载1.4+邻跨吊车可变荷载1.4)本组合仅用于多跨有吊车刚架(3) 永久荷载1.0+风荷载1.4(4) 永久荷载1.2+竖向可变荷载1.4上述1、4项组合主要用于计算最大弯矩及最大轴力的内力组合以进行刚架截面强度的计算。2、3项组合主要用于计算轴力最小而相应弯矩最大内力组合以进行柱脚及锚栓的计算。2. 内力组合见附页。4.2 刚架截面设计4.2.1 柱的强度及稳定计算1. 对AB柱进行计算(EF柱与AB柱对称)(1) 内力选取由内力组合知柱底截面1-1的内力值较大,1-1截面的最不利内力组合为 M=186.0kN.m N=136.3kN ,V=48.2kN , 即以此内力值进行柱截面设计。(2) 截面选择与强度验算柱的材料选用Q235-B , fy=235KN 截面选用焊接工字钢截面尺寸为h b t tw=4503002010柱的几何参数为A=161.0cm2 Ix=61253cm4 Iy=9003cm4 WX=2722cm3 Wy=600.2cm3 ix=19.51cm iy=7.48cm1) 构件宽厚比的验算翼缘部分: 腹板部分: 2) 抗剪验算 柱截面的最大剪力为: V=48.2kN 考虑仅有支座加劲肋, V=48.2KN3) 弯、剪、压共同作用下的验算 因为V=48.2KN0.5, 取V=0.5 M=186.0kN.m 故 满足要求。(3) 整体稳定性验算 构件的最大内力: N=136.3kN M=186.0kN.m1)刚架柱平面内的整体稳定性验算 刚架柱高 H=10500mm, 梁长L=180600mm 查钢结构表5-2,得 刚架柱的计算长度为 柱属于b类截面 查表得=0.602 由:式中:N:压弯构件所计算区段范围内的轴心压力设计值 :弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数 Mx:所计算构件段范围内的最大弯矩 wx:弯矩作用平面内受压最大纤维的毛截面地抗拒 x:截面塑性发展系数取1.05 mx取1.0 得:2)刚架柱平面外的整体稳定性验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接,檩条可作为横梁平面外的支撑点,但为了安全起见,计算长度按两个檩条间距考虑,即对于等截面构件 b类截面 查表得=0.899 由:式中:弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数 :均匀弯矩的受压构件整体稳定系数Mx: 所计算构件段范围内的最大弯矩tx: 等效弯矩系数得: 满足要求。(4) 刚架侧移计算 1)查钢结构上册表6-5,刚架柱顶位移限值沿柱高度均布水平荷载作用下柱顶等效水平力: 计算吊车水平荷载作用下的侧移时,柱顶等效水平力H可取 则 则柱顶水平力作用下的侧移U为 满足要求。2)斜梁变形计算 刚架斜梁在竖向荷载标准值作用下的挠度限值为 挠度分两部分: 1)跨中正弯矩部分按单跨简支梁受均布荷载计算。 2)支座负弯矩部分按单跨简支梁两端等弯矩计算。满足要求 荷载分项系数平均值取1.3 (0.25KN/为支撑+斜梁重) (由于斜梁主要承受竖向荷载,故取组合弯矩值计算)2. 对CD柱进行计算(1)内力选取 由内力组合知柱底截面1-1的内力值较大,1-1截面的最不利组合为 M=149.3KN.mN=183.3KN V=27.9KN 即以此内力值进行柱截面设计。(2)截面选择与强度验算CD柱截面尺寸为h b t tw=600300168 柱的几何参数为A=141.4cm2 Ix=94091cm4 Iy=7202cm4 WX=3136cm3 Wy=480.2cm3 ix=25.79cm iy=7.14cm1)构件宽厚比的验算 翼缘部分: 腹板部分: 2)抗剪验算: 柱截面的最大剪力为: V=27.9KN 考虑仅有支座加劲肋: V=27.9KN3) 弯、剪、压共同作用下的验算因为 V=27.9KN 取V= 故 满足要求。(3) 整体稳定性验算 构件的最大内力: N=183.3KN M=149.3KN.m1) 刚架柱平面内的整体稳定性验算刚架柱高 H=12000mm, 梁长L=180600mm 查钢结构表5-2,得刚架柱的计算长度为 属类截面 查表 由:式中:N:压弯构件所计算区段范围内的轴心压力设计值 :弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数 Mx:所计算构件段范围内的最大弯矩 wx:弯矩作用平面内受压最大纤维的毛截面地抗拒 x:截面塑性发展系数取1.05 mx取1.0 得: 2) 刚架柱平面外的整体稳定性验算考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接,檩条可作为横梁平面外的支撑点,但为了安全起见,计算长度按两个檩条间距考虑,即对于等截面构件 b类截面 查表得=0.773 由: 式中:弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数 :均匀弯矩的受压构件整体稳定系数Mx: 所计算构件段范围内的最大弯矩tx: 等效弯矩系数得: 满足要求。(4) 因CD柱不受均布风荷载作用,故不需计算刚架侧移。4.2.2 梁的强度及稳定计算 取最不利内力组合可知梁在两跨上受的内力相等,可将两跨上的梁做成截面一样。又因梁跨度较大且内力变化较大将梁做成楔形梁。计算时对梁两端1-1、2-2截面分别按等截面进行计算。最不利组合: 1. 对梁1-1截面进行验算(与柱AB相连的截面)(1) 整体稳定性计算 梁材料选用Q235-B,fy=235N/mm2 截面选用焊接工字钢初选截面h b t tw= 4503002010 截面尺寸如图: 图4.17 梁B端截面尺寸图 梁的几何参数为A=161.0cm2 Ix=61253cm4 Iy=9003cm4 WX=2722cm3 iy=7.48cm (ly 取0.4l是根据轻型钢结构设计指南9.7.3不考虑隅撑作用得出的)属b 类截面,则由下列公式计算平面外稳定性:式中:弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数 :均匀弯矩的受压构件整体稳定系数Mx: 所计算构件段范围内的最大弯矩tx: 等效弯矩系数,取0.85由近似公式, (不需再修正为)代入上式,得: (2) 梁腹板考虑屈曲的强度计算1)梁腹板最大宽厚比 2)梁腹板抗剪承载力设计值 因仅有支座加劲肋,故 则3)腹板有效宽度计算 按轻型钢结构设计指南表9-2, 其中, 则 受压区全部有效。4) 剪力和弯矩下的强度计算 故不需设置间距的加劲肋。2. 对梁2-2截面进行验算(与BD柱相连的截面)(1)整体稳定计算最不利内力组合M截面=347.1kN.m N=30.5kN V=108.6kN 截面选用焊接工字钢,截面尺寸为6003002010,如图8.2所示。 图4.18 梁D端截面尺寸图 几何参数为A=161.0cm2 Ix=61253cm4 Iy=9003cm4 WX=2722cm3 iy=7.48cm 属b类截面,查表得,由下列公式计算平面外稳定性:式中:弯矩作用平面外的轴心受压构件稳定系数 :均匀弯矩的受压构件整体稳定系数Mx: 所计算构件段范围内的最大弯矩tx: 等效弯矩系数,取0.85 由近似公式, , 故不需再修正为 代入上式,得: 满足要求。(2) 梁腹板考虑屈曲的强度计算1) 梁腹板最大宽厚比 2) 梁腹板抗剪承载力设计值 因仅有支座加劲肋,故 1.4 3) 腹板有效宽度计算 按轻型钢结构设计指南表9-2, 其中, 则 受压区全部有效。4) 剪力和弯矩下的强度计算 故不需设置间距的加劲肋。4.3 刚架柱牛腿计算支撑吊车梁的牛腿尺寸如图4.19: 集中荷载下牛腿高为: 设翼缘板为20010,腹板为8 满足要求。 牛腿根部抗弯: 图4.19 牛腿尺寸简图 折算应力验算: 得, 计算表明,以上三项计算中,牛腿为集中荷载下的抗弯强度控制。 4.4 柱间支撑设计4.4.1 设计资料及说明1. 在长度方向的边列柱间设置三道支撑,上柱为K形支撑及下柱为交叉支撑组成(支撑布置及形式见图4.20),因柱截面高度800,故设为单片支撑。2. 支撑结构采用Q235-B.F,焊条采用E43型。4.4.2 柱间支撑的荷载及杆件内力计算1. 作用于支撑的纵向水平荷载计算(1)由屋面垂直支撑传来的纵向风荷载w1(作用于吊车梁以上上墙风荷载)及由抗风桁架传来的山墙风荷载w2。基本风压值w0=0.5kN/m2 图4.20 支撑布置及形式简图风压高度变化系数z1=1.014(按地面粗糙度B级离地面高度10.5m处计算)z2=1 (取离地面高度7.1m处)风荷载体型系数s=1.3 计算风压值:w1=z1z2w0Q=1.31.0140.51.4=0.923kN/m2w2=z2z2w0Q=1.310.51.4=0.910kN/m2相应的受风面积: A1=86.4 A2=140.4集中荷载: W1=0.92386.4=79.7kN W2=0.910140.4=127.8KN(2) 吊车纵向水平制动刹车力T:按本列跨间最大吊车作用Q=5t Pmax=4.069.8=39.8kN T=0.1Pmax=0.1239.81.4=11.1kN2. 支撑构件内力计算支撑构件的内力按下述荷载计算风荷载由单片支撑承受,荷载由柱列三道平均分配(1)上柱k形支撑杆件内力(如图4.21所示) 图4.21 上柱K形支撑内力图按风荷载计算时,按三道上柱支撑考虑作用于一道上柱支撑的风荷载为W1/3=26.57kNH1=H2=KNV1=-V2= kNcos1=0.7563N1-2=(压力)kN(压力、拉力)(2) 下柱交叉支撑杆件内力(如图4.22所示)按风荷载及吊车制动力计算时,下柱支撑由三道支撑组成,每一道下柱支撑则由单片支撑组成,作用于支撑的风荷载和吊车纵向制动力为(W1+W2+T)/3,支撑斜杆内力为:N5-6= 图4.22 下柱交叉支撑内力图4.4.3 杆件截面选择1. 上柱k形支撑:上柱k形支撑采用圆钢(1)支撑斜杆0-3 (如图4.21) N0-3=17.56kN选用15圆钢 A=176.0mm2斜杆截面验算强度验算 N/A=17.56103/176.0=99.8N/mm2f= 215N/mm2 刚度验算 张紧的圆钢不需考虑长细比的要求。(2)人字形支撑水平支杆1-2(如图4.21)N1-2=26.57kN 采用截面与斜杆相同, 水平压杆截面验算 强度验算 N/A=26.57103/176.0=151.0N/mm2f= 215N/mm2 刚度验算 张紧的圆钢不需考虑长细比的要求。满足要求。2. 下柱交叉支撑:采用圆钢N5-6=101.7kN 选用25圆钢 交叉斜杆截面验算强度验算 N/A=101.7103/490.9 =207.2N/mm2f= 215N/mm2 刚度验算 张紧的圆钢不需考虑长细比的要求。满足要求。4.5 檩条设计及验算4.5.1 荷载内力与计算由于风荷载较大,需分别考虑恒载与活载组合以及恒载与风荷载组合 恒荷载 檩条自重 0.05kN/m2板及保温层 0.35kN/m2 =0.4kN/m2活荷载 0.5kN/m21. 恒载与屋面活荷载组合 檩条线荷载 qK=(0.35+0.05+0.50)1.5=1.35KN/m q=(1.2 0.4+1.4 0.50) 1.5=1.77KN/m 图4.23 檩条受力简图由图4.23知,tan=1/12 =4.76 qX1=Psin4.76=0.147KN/m qy1=Pcos4.76=1.764KN/m弯矩设计值 MX1= qy1L2/8=1.764 62/8=7.94KN.m M y1= qX1 L2/32=0.14762/32=0.17 KN.m2. 恒载与风荷载组合按建筑结构荷载规范(50009-2001),风压高度变化系数 =1.056,=1.0风荷载体型系数为 1.5A-2.9=1.47(边缘带) A=1.56=9m2+垂直屋面的风荷载标准值KN/m2檩条线荷载 KN/m =1.71-0.60=1.11KN/m 弯矩设计值 (采用受压下翼缘不设拉条的方案) KN.m KN.m4.5.2 截面选择 选用C200 70 20 2.5 A=8.98cm2 WX=53.82cm2 Wymax=28.18cm3 Wymin=11.25cm3 Ix=538.21cm4 Iy=56.27 cm4 It=0.1871 cm4 Iw=4376.18cm6 ix=538.21cm iy=2.50cm x0=2.000cm e0=4.89cm4.5.3 强度验算1. 有效净截面模量先按毛截面计算的截面应力为 (压) (压) (压) (压)2. 受压板件的稳定系数(1)腹板 腹板为加劲肋板件, 则K=7.86.29+9.78=7.86.29(-0.922)+9.78(-0.922)2=21。913(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撑边, 则KC=5.8911.596.682=5.8911.590.8636.680.8632=0.8633. 受压板件的有效宽度(1)腹板 K=21.913 KC=0.863 b=200mm c=70mm t=2.5mm =153.5N/mm2 由公式,由此计算约束板组系数为 按轻钢结构设计指南,第14.5.1节由于0, 则=1.15 所以由此截面有效宽度为 (2)上翼缘板K=0.863 KC=21.913 b=70mm c=200mm =153.5N/mm2由公式 , 板组约束系数为 由于, 则 b/t=70/2.5=28 所以 由此截面有效宽度为 (3)下翼缘板下翼缘板全截面受拉,全部有效3. 截面模量上翼缘板的扣除面积宽度为 70-62.41=7.59mm;腹板的扣除面积宽度为104.06-100.56=3.5 mm。同时在腹板的计算截面有一13拉条连接孔(距上翼缘板边缘35 mm),孔位置与扣除面积位置基本相同,所以腹板的扣除面积宽度按13 mm计算。有效净截面模量为 为简化计算,可取 ;当腹板下侧有拉条孔时可取 4. 屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转,所以1、2点的强度为 图4.24 檩条有效截面图4.5.4 稳定性计算1. 有效截面模量恒载与风吸力组合下的弯矩小于恒载与屋面可变荷载组合下的弯矩,按前述计算方法截面全部有效,同时不计孔洞削弱,则 2. 受弯构件的整体稳定系数按下列公式计算, 由于均布荷载方向离开弯心,故取正值。 查轻型钢结构设计指南中表2-23, 跨中无侧向支承,=1.0, =1.13, =0.46 (取正值) 3. 风吸力作用使檩条下翼缘受压,按公式计算稳定性为 且163.3N/mm2 计算表明由恒载与风荷载组合控制。4.5.5 挠度计算按下列公式计算的挠度为 4.5.6 构造要求 故此檩条在平面内、外均满足要求。4.6 墙架设计4.6.1 荷载及墙板设计 风荷载标准值 根据建筑结构荷载规范,地面粗糙度按B类,高度10.5米,风压高度系数 为1.064,风荷载体型系数取,=-1.1,+1.0垂直于房屋山墙的风荷载标准值=-1.11.064 0.5=-0.585KN/均布风荷载设计值 =1.40.585=0.819 KN/由房屋高度及结构布置 墙梁跨度L=6m ,因考虑窗户布置,间距s=2.1m,2.4m,1.8m。荷载为0.819 KN/,由轻型钢结构设计指南表14-55,墙板选用W600型压型钢板,板为0.80mm,可满足要求。 图4.25 山墙墙架结构布置图4.6.2 墙梁设计作用于挡风架墙梁上的水平风荷载设计值 q=0.8192.1=1.72KN/m设压型钢板落地并与地面相连,板与板间有可靠连接,为此,墙梁只承受自重。设墙梁自重设计值为0.07KN/ m墙梁按简支计算,只计算强度不验算稳定性(其外侧籍墙板,里侧籍上、下两端斜拉条和支撑杆的构造措施)选墙梁截面C16070203.0 按轻型钢结构设计指南表14-11 全截面有效按公式,取B=0 C型钢圆弧半径取2t 风荷载作用下挠度计算 风荷载标准值 =1.10.52.1=1.155KN/m 4.6.3 抗风柱设计作用于柱各支托处的垂直力为 0.076=0.42KN作用于柱的均布荷载为 0.8196=4.9KN/m按轻型钢结构设计指南表14-20 选用薄壁H型钢 2502006.08.0 忽略墙架垂直荷载的偏心距, 设柱重为0.30KN/m 抗风柱的最大弯矩 抗风柱的最大轴力 1. 弯矩作用平面内稳定性计算 由公式, 查表14-6b得,(b类)2. 稳定性 籍墙梁外侧和墙板的支撑作用,可不验算其稳定性。3. 挠度计算 由于抗风柱为上端铰接,下端固定,一般可不验算其在水平风荷载的挠度。4.7 吊车梁的设计及计算4.7.1 设计资料1. 简支吊车梁跨度6m,无制动机构,采用平板支座,计算跨度L=5.9m。两台起重量Q=5t中级工作制(A5)电动单梁吊车,吊车跨度S=18m,钢材采用Q235,焊条为E43型。2. 采用LDA型电动单梁吊车,轮压W=2500mm,桥式宽度B=3000 mm;最大Pmax=4.06t=40.6KN 4.26 吊车轮压及轮距图4.7.2 吊车荷载计算吊车竖向荷载的动力系数=1.05,吊车荷载的分项系数Q=1.4,可不考虑吊车横向水平荷载。则吊车荷载设计值为竖向 P=Qpmax=1.051.440.6=59.68kN水平 T=4.7.3 内力计算1. 吊车梁中的最大弯矩及相应的剪力(1) 两个轮子作用于梁上时产生最大弯矩的荷载位置如下图4.27所示梁上所有吊车轮压的位置为 图4.27 吊车梁弯矩计算简图自重影响系数取1.03, 由下列公式计算C点的最大弯矩为Mmax处相应的剪力为(2) 三个轮子作用于梁上产生最大弯矩的荷载位置如下图4.28所示梁上所有吊车轮压的位置为 图4.28 吊车梁弯矩计算简图自重影响系数取1.03, 由下列公式计算C点的最大弯矩为 Mmax处相应的剪力为 由上综合进行比较,两个轮子作用于梁上时较危险。2. 吊车梁的最大剪力 荷载位置见图4.29 图4.29 吊车梁剪力计算简图3. 按下列公式计算的水平方向最大弯矩为 4.7.4 截面特性 初选截面见图4.301. 毛截面特性 上翼缘对y 轴的截面特性 图4.30 吊车梁截面图2. 净截面特性 上翼缘对y 轴的截面特性4.7.5 强度计算1. 正应力按下列公式计算的上翼缘正应力为(MH=0) 下翼缘正应力为 2. 剪应力 按下列公式计算的平板支座处剪应力为 3. 腹板的局部压应力采用24Kg/m钢轨,轨高为130 mm。集中荷载增大系数, 腹板局部压应力为 4. 腹板计算高度边缘处折算应力取1/4跨度处,荷载位置如下图4.31 图4.31 计算吊车梁折算应力时的荷载位置则按公式计算折算应力为 4.7.6 稳定性计算1. 梁的整体稳定性 应计算梁的整体稳定性 因集中荷载并非在跨中附近 则按轻型钢结构设计指南表14-1 则梁的整体稳定性系数为 按下列公式计算的整体稳定性为(MH=0) 2. 腹板的局部稳定性 应按构造配置横向加劲肋(有局部压应力) 加劲肋间距 取 外伸宽度 取=90mm 厚度 取ts=8mm4.7.7 挠度计算因吊车轮距为5m,所以求一台吊车的最大弯矩只能有一个轮压作用在梁上 按下列公式计算的挠度为 4.7.8 支座加劲肋计算 取支座加劲肋的外伸宽度bs=80mm,厚度ts=10mm 按下列公式计算的支座加劲肋端面承压应力为 由图4.32 A=(40+10+120)8+29010=3160mm2 属b类截面,查表得按下列公式计算的支座加劲肋在腹板平面外的稳定性为 图4.32 支座加劲肋计算简图4.7.9 焊缝计算1. 上翼缘板与腹板的连接焊缝为 取2. 下翼缘板与腹板的连接焊缝为 取 3. 支座加劲肋与腹板的连接焊缝为 设, 采用4.8 节点的设计4.8.1 BD 梁与AB柱连接处节点(EF柱与DF梁节点与此相同)1. 取最不利内力组合: M=174.8kN.m N=42.7kN V=89.0kN螺栓采用10.9级M20摩擦型高强度螺栓查表得抗滑移系数=0.45,预拉力P=155kN 端板尺寸及螺栓位置如下图4.33 图4.33 B节点端板尺寸及螺栓位置2. 一个螺栓的最大拉力3. 连接的受剪承载力设计值验算受剪承载力设计值Nvb=0.9代入公式, 满足要求。4. 端板厚度计算按梁端外伸计算,按下列公式 4.8.2 BD梁与CD柱连接处节点(DF梁与CD柱节点与此相同)1. 取最不利内力组合 M=347.1kN.m N=30.5kN V=108.6kN螺栓采用摩擦型10.9级M24高强度螺栓采用喷砂处理查表得抗滑移系数=0.45预拉力P=225KN 0.8P=180KN端板尺寸及螺栓位置如下图4.34 图4.34 D节点端板尺寸及螺栓位置2. 一个螺栓的最大拉力3. 连接的受剪承载力设计值验算受剪承载力设计值Nvb=0.910.45225=91.13KN代入公式, 满足要求。4. 端板厚度计算 按梁端外伸计算,按下列公式 4.9 柱脚设计4.9.1 边柱AB柱脚设计(EF柱与AB柱同)1. 取最不利荷载组合M=186.0KN.m N=136.3kN V=48.2KN底板尺寸及锚栓位置见图4.35 受压区高度: 受拉锚栓至受压中心距离为:轴心力N至受压区中心距离为:受拉区每个锚栓拉力:所需锚栓面积:() 图4.35 AB柱底板尺寸及锚栓位置2. 柱底板厚度计算柱腹板和隔板间取四边支撑因,查表得所受最大弯矩:则柱底板厚度t由下列公式求得: 4.9.2 中柱CD柱脚设计1. 取最不利荷载组合M=149.3KN.m N=183.3kN V=27.9KN 底板尺寸及锚栓位置见图4.36受压区高度: 受拉锚栓至受压中心距离为:轴心力N至受压区中心距离为:受拉区每个锚栓拉力:所需锚栓面积:2. 柱底板厚度计算底板尺寸及锚栓位置如图4.36因,查表得所受最大弯矩:则柱底板厚度t由下列公式求得: 图4.36 CD柱底板尺寸及锚栓位置4.10 柱下基础设计4.10.1 AB 柱基础设计(EF柱同AB柱)1. 设计资料(1)柱底板尺寸为740mm460mm,作用在标高为-0.200mm处基础顶面的荷载设计值 ,基础混凝土等级为C20,按刚性基础设计,底板配10150构造筋。(2)地质情况: 经勘测知地基承载力,无不良地基,土壤冻结深度-1.50m,最高地下水位-9m,故取基础的设计埋置深度为1.5m。地质条件为:第(1)层,杂填土,厚1.2m,。第(2)层,粘土,厚4.5m,。(3)基础荷载基础梁截面尺寸为300mm450mm则基础梁自重:窗重: 2. 地基承载力设计值 因为基础埋置于粉质粘土中,由基础工程课本表1-8,查得, 基底以上土的加权平均容重: 则 fa: 修正后的地基承载力特征值fak:地基承载力特征值b 、d分别为地基宽度和埋深的地基承载力修正系数,按地基下土的类别查表: 基础持力层土的重度m:基础底面以上埋深范围内土的加强平均重度b: 基础宽度d: 基础埋置深度3. 确定基础尺寸 因存在偏心,基础底面积考虑增大30,即为,柱脚底板尺寸为460740mm2,长短边之比为740/460=1.61,所以长边,由,则取, 则,且。 不需对进行基础宽度修正。4. 验算持力层的承载力 基础和回填土重: 偏心距: 即 产生拉应力,不满足,故重新扩大基础底面积。 则取, 基础和回填土重: 偏心距: 即 满足要求。 满足要求。 所以基础底面尺寸为3.5m2.5m. 采用三步退台的台阶形独立刚性基础,如图4.37所示。因满足刚性角要求,故不进行冲切验算。 图4.37 AB柱下基础立面、平面图4.10.2 CD柱基础设计1. 设计资料(1)柱底板尺寸为840mm460mm,作用在标高为-0.200mm处基础顶面的荷载设计值为 ,基础混凝土等级为C20,按刚性基础设计,底板配10150构造筋。(2)地质情况: 经勘测知地基承载力,无不良地基,土壤冻结深度-1.50m,最高地下水位-9m,故取基础的设计埋置深度为1.5m。地质条件为:第(1)层,杂填土,厚1.2m,。第(2)层,粘土,厚4.5m,。(3)基础荷载基础梁截面尺寸为300mm450mm则基础梁自重: 窗重: 2. 地基承载力设计值因为基础埋置于粉质粘土中,由基础工程课本表1-8,查得, 基底以上土的加权平均容重: 则 fa: 修正后的地基承载力特征值fak:地基承载力特征值b 、d分别为地基宽度和埋深的地基承载力修正系数,按地基下土的类别查表: 基础持力层土的重度m:基础底面以上埋深范围内土的加强平均重度b: 基础宽度d: 基础埋置深度3. 确定基础尺寸 因存在偏心,基础底面积考虑增大30,即为,柱脚底板尺寸为460840mm2,长短边之比为840/460=1.83,所以长边,由,则取, 则,且。 不需对进行基础宽度修正。4. 验算持力层的承载力 基础和回填土重: 偏心距: 即 产生拉应力,不满足,故重新扩大基础底面积。 则取, 基础和回填土重: 偏心距: 即 满足要求。 满足要求。 所以基础底面尺寸为3m2m. 采用三步退台的台阶形独立刚性基础,如图4.38所示。因满足刚性角要求,故不进行冲切验算。 图4.38 CD柱下基础立面、平面图4.10.3 抗风柱基础设计 抗风柱传到基础顶面的轴向力虽小,但是弯矩较大,故抗风柱下基础的尺寸和形式取为同CD柱的基础尺寸和形式,即可满足要求。5 钢结构制造、防腐5.1 材料准备 我所设计的装配车间共需8 mm、10 mm、12 mm 、15 mm、20 mm、25 mm六种厚度的钢板,根据运输长度的限制,选择6m2 m的钢板。每种厚度钢板所用数量及用途见表5-1表5-1 构件规格及钢板材料表板厚 用途单个面积数量 总面积 钢板数8mmAB柱牛腿腹板2506002875.77 吊车梁腹板42660002810mm梁腹板 90301050 28531.645刚架柱腹板 41010500 56012000 28 14钢柱加劲板 410145224 560145112 柱脚加劲板 100136 168 EF柱牛腿腹板 810275 28牛腿上翼缘板 250550 28 250500 28牛腿下翼缘板 250538 28 250585 28牛腿加劲板 28014556 376145 5612mm吊车梁上翼缘板 3006000 2887.38 吊车梁下翼缘板 2206000 2815mm柱脚加劲板 120200 563.81 14515011220mm梁翼缘板 30010860 5641柱翼缘板 30010500 56484 30012000 56端板300650 56 300800 5625mm柱底板 460740 28152 460840 145.2 构件的制作5.2.1 放样、号料和切割制作梁、柱、及柱底板时,首先按施工图 放1:1的大样,求出各型材和板件的尺寸,制作样杆和样板。梁、柱等有较长焊缝的构件或端部需进行机加工的构件,号料时根据焊接变形和加工需要留有余量。号料余量可按下列规定采用:对接焊缝沿焊缝长度方向每米留0.7mm;对接焊缝垂直于焊缝方向每个对口留1mm;加工余量取35mm。切割钢板时,可采用CNG-400数控多头切割机切割。切割前应将切割表面的铁锈、污物清除干净,以保持切割件的干净和平整,轻型钢的切割面应垂直于轴线,切割线与号料线的偏差不得大于2mm;端部的斜度不得大于2。切口有毛刺或熔渣时应用砂轮机磨光。切割的允许偏差应符合表5-2的规定。 表5-2 机械剪切的允许偏差(mm)项目 允许偏差 零件宽度、长度 3.0 边缘缺棱 1.0型钢端部垂直度2.05.2.2 矫正和成型 轻型钢宜采用型钢撑直机或手锤矫直,因其壁厚较薄,矫直时需加设垫块。矫直后的轻型钢,其弯曲矢高不得大于其长度的1/1000,且不宜大于5mm;型钢截面形状畸变值不得大于肢宽的1/100。 焊接型钢梁柱矫正完成,其端部应进行平头切割,所用设备为端头铣床,端部铣平的允许误差见下表15-3: 表15-3 端部铣平的允许偏差(mm)项目 允许偏差 两端铣平时构件长度 2.0 两端铣平时零件长度0.5 铣平面的平面度 0.3对于焊接工字型梁、柱,矫正后采用Z12型型钢组立机组立,预组立的构件必须进行检查和确定是否符合图纸尺寸,以及构件的精度要求成型。组立成型时,构件应在自由状态下进行,其结构应符合施工及验收规范及有关标准规定。经检查合格后进行编号。5.2.3 焊接 梁、柱等运用焊接工字型截面的构件在焊接时,采用美国林肯NA-3S/F全自动埋弧焊机,焊缝厚度为5mm,焊丝直径采用3 mm,焊接电流为450-475mA,焊接电弧电压为28-30mV,焊接速度为55mm/s。 焊接前应将焊接部位的铁锈、污垢、积水等清除干净。对接焊接或沿截面围焊时,不得在同一位置起弧灭弧,应在盖过起弧处一段距离后方能灭弧;不得在钢材的非焊接部位和焊缝端部起弧灭弧。 焊接时宜采用以下合理的焊接顺序来控制焊接变形:对于对接接头和T形接头坡口焊接,在工件放置条件允许或易于翻身的情况下,宜采用双面坡口对称顺序焊接;对于梁柱等有对称截面的构件,宜采用对称于构件中和轴的顺序焊接。 焊接结束后,还应采用焊后热处理等方法消除应力,且进行焊接检验,如发现焊缝缺陷,应及时返修。5.2.4 制孔梁柱等连接需用高强度螺栓,高强度螺栓应采用钻成孔,设备采用摇臂钻,孔径比螺栓公称直径d大1.52.0mm(摩擦型连接)或1.01.5mm(承压型连接)。小直径高强度螺栓(M12M16)的孔径通常较螺杆公称直径大1.5mm。孔的容许偏差应符合有关规定,如孔径01.0mm;圆度2.0mm;中心线垂直度2.0mm;孔距的容许偏差执行表5-4的规定。 表5-4 孔距的容许偏差(mm) 项 目5
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