单层双跨重型钢结构厂房设计3(单层双跨钢结构厂房设计计算书正文)Word格式文档下载.doc

1、38.9最低温度：16.9年总降雨量：687.3mm。2. 工程做法2.1 散水做法：混凝土散水2.2.1 50厚C15混凝土撒1:1水泥沙子，压实赶光2.2.2 150厚3:7灰土垫层2.2.3 素土夯实向外坡4%2.2 地面做法：混凝土地面2.2.1 100厚C15混凝土随打随抹上撒1:1水泥沙子，压实抹光7灰土（灰土垫层）2.2.3 素土夯实2.3 屋面做法：夹芯屋面板（JxB42-333-1000）工程做法见国家标准图集01J925-12.4 墙面做法：200厚夹芯墙面板（JxB-Qy-1000）二结构构件选型及布置一、 柱网和变形缝的布置1、 柱网的布置厂房纵向柱距为6米，双跨厂房，

2、每跨跨度为21米。柱网布置如下图3-1图2-1 柱网布置图2、 变形缝布置普通钢结构厂房的温度区段的最大长度如下表所示，结构情况温度区段长度/m纵向温度区段（垂直屋架跨度方向）横向温度区段（沿屋架跨度方向）柱顶刚接柱顶铰接采暖房屋和非采暖地区的房屋220120150热车间和采暖地区的飞非采暖房屋180100125露天结构该厂房长72m，宽42m，按照上表的要求，可以不设温度缝。且厂房为规整的长方形结构，可以不设抗震缝和沉降缝。二、 屋盖结构与支撑布置厂房的屋面材料为夹芯压型钢板，属于轻型屋面材料，屋盖结构为有檩体系，屋面荷载通过檩条传到屋架接点上。屋盖结构由檩条、拉条、撑杆、系杆和必要的支撑杆

3、件组成。1、 檩条与拉条布置檩条布置间距与屋架上弦节点间距相一致，以便于屋架节点相连。在屋脊处设置为双檩条，以便代替刚性系杆的作用。在屋架跨中布置一道拉条，在屋架两端檩条间布置斜拉条和直撑杆。图2-2 檩条、拉条布置图2、 屋盖支撑布置普通钢结构厂房的屋盖支撑包括上弦横向支撑、下弦横向支撑与纵向支撑、屋架竖直支撑、系杆及角隅撑等。3、 上弦横向水平支撑在厂房两端及中部第一开间内设置横向水平支撑。4、 下弦横向水平支撑在厂房两端及中部第一开间内设置横向水平支撑，且与上弦横向水平支撑在同一开间。5、 上弦纵向水平支撑屋架间距为6m，且支座设在下弦，故可以不设置上弦纵向水平支撑。6、 下弦纵向水平支

4、撑厂房内设有重级工作制吊车，故需设置下弦纵向水平支撑，下弦纵向水平支撑与屋架下弦横向水平支撑一起形成封闭体系以增加屋盖的空间刚度。7、 竖直支撑在梯形屋架跨中和两端竖腹杆所在平面内各设置一道竖直支撑。8、 系杆在竖直支撑所在平面内的屋架上下弦节点处应设置通长系杆。在屋架支座节点处和上弦屋脊节点处应设置通长刚性系杆。在屋架下弦跨中设置一条通长水平系杆，上弦横向水平支撑在节点处设置通长系杆。图2-3 支撑布置图单层厂房的每一纵列柱都必须设置柱间支撑，以吊车梁为界将柱间支撑按上柱支撑和下柱支撑设置。在厂房两端及中间设置上段柱支撑，在中间设置下段柱支撑。上段柱支撑采用单片布置，下段柱支撑采用双片布置。

5、图2-4 柱间支撑布置图三吊车梁设计一、 设计资料及说明1. 吊车资料吊车起重量Q（kg）吊车跨度S（m）台数工作制吊钩类别最大轮压（KN）小车重g（t）100/20192重级（A6）软钩37232.616吊车总重G轨道型号轮距宽度80.005QU1202. 吊车梁跨度为6m，采用桁架制动结构，其宽度由吊车梁中心至辅助桁架中心的距离为2m3. 吊车梁为焊接实腹式，钢材采用Q345钢。腹板与上翼缘的连接采用焊透的k形连接，与下翼缘采用贴角焊缝连接，并均自动焊。其余焊缝为手工焊缝，自动焊焊条为H08Mn2Si，手工焊条为E5015型。二、 吊车荷载计算吊车竖向荷载的动力系数=1.1，吊车荷载的分项

6、系数=1.4，则吊车荷载的设计值为：内力计算1. 吊车梁的最大弯矩及相应剪力产生最大弯矩的荷载位置如下图所示最大弯矩点C的位置为：=1.03最大弯矩为：在相对应的剪力为：2. 吊车梁的最大剪力为：3. 制动桁架的内力荷载布置对应于最大弯矩图制动桁架内弦杆（即吊车梁上翼缘）的最大轴心力为：制动桁架内弦杆的局部弯矩：三、 截面选择f=295N/梁的经济高度容许挠度值要求的最小高度：采用h=1000mm按经验公式计算腹板所需厚度为：设按抗剪要求计算腹板所需厚度为：采用一个翼缘所需截面面积为：选取上下翼缘不对称工字型截面，上翼缘采用-40022，下翼缘采用-30022。此时， 吊车梁对x轴的截面特性

7、吊车梁上翼缘对y轴的截面特性为： 四、 强度计算1. 正应力上翼缘正应力为：下翼缘正应力为：2. 剪应力突缘支座处剪应力为：3. 腹板的局部压应力4. 腹板计算高度边缘处的折算应力按公式验算，经验算符合要求五、 稳定性计算1. 梁的整体稳定性由于吊车梁设有制动结构体系，梁的侧向稳定性有可靠保证。故可不进行梁的整体稳定性计算。2. 腹板的局部稳定应配置横向加劲肋并按规定进行验算设置横向加劲肋的间距为1500mm验算梁的最大弯矩处 按下式进行验算 计算， 及r 将公式代入公式得（符合条件）按支座处最大剪力计算时： ，故验算结果腹板稳定在弯矩最大处控制，横向加劲肋按1.5米间距布置。六、 加劲肋计算

8、1. 横向加劲肋横向加劲肋外伸宽度为： 取80mm横向加劲肋厚度为：横向加劲肋采用-8062. 支座加劲肋支座加劲肋采用-15020，其端面承压应力为：支座加劲肋计算截面的特性为：此截面分类属b类，由表14-7查得。七、 疲劳计算疲劳计算采用一台吊车作用于梁上时的标准值。3. 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C点截面处下翼缘连接焊缝附近主体金属的疲劳应力幅为：4. 横向加劲肋下端部附近主体金属的疲劳应力幅。求横向加劲肋下端部附近主体金属的应力幅为：八、 挠度计算由荷载标准值（不乘动力系数）并只有一台吊车产生的吊车梁最大弯矩为：九、 焊缝连接计算a） 上翼缘与腹板的连

9、接焊缝采用焊透的K形焊缝，其焊缝质量等级应为二级。因此其强度与母材等强度，故可不计算。b） 下翼缘与腹板的连接焊缝下翼缘截面对中和轴的面积矩为：采用8mmc） 支承加劲肋与腹板的连接焊缝采用12mm，k形焊缝焊透。四冷弯薄壁型钢檩条设计输出文件设计依据建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB 50018-2002）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:2002）设计数据 屋面坡度（度）: 5.711 檩条跨度 （m）: 6.000 檩条间距 （m）: 1.507 设计规范: 门式刚架规程CECS102:2002 风吸力下翼缘受压稳定验算：按式（6.

10、3.7-2）验算 檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢 C300X80X20X3.0 钢材钢号：Q235钢 拉条设置: 设置一道拉条 拉条作用: 约束檩条上翼缘 净截面系数: 0.900 檩条仅支承压型钢板屋面（承受活荷载或雪荷载）,挠度限值为 1/150 屋面板能阻止檩条侧向失稳 构造不能保证风吸力作用下翼缘受压的稳定性 建筑类型: 封闭式建筑 分区: 边缘带 基本风压: 0.600 风荷载体型系数: -1.470 风荷载标准值 （kN/m2）: -0.882 屋面自重标准值（kN/m2）: 0.400 活 荷载标准值（kN/m2）: 0.500 雪 荷载标准值（kN/m2）: 0.200 积灰荷载

11、标准值（kN/m2）: 检修荷载标准值 （kN）: 1.000截面及材料特性檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢C300X80X20X3.0 b = 80.000 h =300.000 c = 20.000 t =3.000 A = 0.1391E-02 Ix = 0.1757E-04 Iy = 0.9987E-06 It = 0.4392E-08 Iw = 0.1630E-07 Wx1 = 0.1259E-03 Wx2 = 0.1259E-03 Wy1 = 0.5632E-04 Wy2 = 0.1814E-04 fy =235.000 f = 205.000 ff =216.884截面验算1.2恒载

12、+1.4（活载+0.9积灰+0.6风载（压力）组合 |弯矩设计值（kN.m）: Mx = 12.800 My = 0.320有效截面计算结果:Ae = 0.1388E-02 Iex = 0.1751E-04 Iey = 0.9982E-06Wex1 = 0.1165E-03 Wex2 = 0.1165E-03 Wex3 = 0.1170E-03 Wex4 = 0.1170E-03Wey1 = 0.5557E-04 Wey2 = 0.1609E-04 Wey3 = 0.5557E-04 Wey4 = 0.1609E-04截面强度（N/mm2） : Sgmmax = 143.690 = 205.0

13、001.0恒载+1.4风载（吸力）组合 Mxw = -5.186 Myw = 0.080全截面有效。 Sgmmaxw = 50.630 = 216.884 按门式刚架规程CECS102:2002 （6.3.7-2）式验算: 整体稳定系数: b = 0.503 檩条的稳定性（N/mm2）: fstabw = 86.177 = 205.000荷载标准值作用下，挠度计算垂直于屋面的挠度（mm） : v = 6.798 N= 25.988承压承载力设计值 0.85*Ncb= 31.110设计原则：按轴心拉杆进行设计。按连接设计选定螺栓考虑螺栓孔径的削弱。作用本支撑段剪力设计值（KN） V = 20.7

14、90支撑内力设计值（KN） N = 25.988螺栓孔径（mm） D0= 13.500考虑螺栓孔削减净截面积（m*m） An= 0.6735E-03强度验算结果（N/mm*mm） = 38.586 0.85*f= 182.750长细比校核x= 250.000= 400 y= 323.276 验算满足。六结构设计计算书1. 单层双跨钢结构厂房，总长72m，两端山墙为封闭式，端部墙架柱设置支撑。厂房跨度221m，柱距6m，屋架与柱铰接，厂房檐口标高12.300m。2. 21m梯形钢屋架，间距6m，屋架上铺设压型钢板，屋面坡度1/10。3. 车间内每跨各设两台100/20,A6桥式吊车，吊车轨顶标高

15、6.900m。4. 厂房纵横墙均采用夹心钢板。厂房结构采用Q235B号钢材，焊条采用E4303型。二、 房结构平面图、剖面图及计算简图。图6-1 厂房平面布置图及结构计算简图图6-2 剖面图三、 荷载计算 1、 柱、梁截面面积及刚度计算轴线号A、A、C列B列上柱A下柱横梁屋架上下弦截面都为2755，2、 各项荷载值计算2.1恒荷载2.1.1屋盖自重屋面均布荷载汇集夹芯板0.20檩条自重0.10屋架及支撑自重0.15悬挂管道等0.05总计0.50屋盖结构自重由屋架传给排架柱的柱顶，按负荷范围计算对于A、C柱：对柱顶的偏心距：对于中柱：2.1.2柱自重 对于边柱：对下柱的偏心距：2.1.3吊车梁及

16、轨道自重边柱牛腿处：其偏心距：中柱牛腿处：永久荷载的大小和作用位置如下图7-3：图6-3 永久荷载的大小及作用位置2.2屋面活荷载按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）及钢结构设计规范（GB50017-2003），屋面活荷载标准值：0.30KN/m2，屋面雪荷载0.20KN/m2，不考虑积灰荷载，故仅按屋面活荷载计算。,偏心距，偏心距活荷载作用下的双排架计算简图如下7-4：图6-4 活荷载作用下计算简图2.3吊车荷载AB、BC跨各有两台100/20，A6重级工作制吊车。吊车竖向荷载的计算，按每跨两台吊车同时工作且达到最大起重量考虑。按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）的规定，

17、吊车荷载的折减系数。吊车荷载的计算利用吊车支座反力影响线求得。AB跨吊车竖向荷载的计算：图6-5 吊车荷载影响线吊车水平荷载的计算，按每跨2台吊车同时工作达到最大起重量考虑。按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）的规定，吊车荷载的折减系数，吊车水平系数。吊车水平荷载的计算也可利用吊车荷载计算时吊车梁支座反力影响线求得：每个车轮传递的水平力标准值则AB跨的吊车传给排架的水平荷载标准值各跨吊车水平荷载作用在吊车梁顶面。2.4风荷载封闭式双跨双坡屋面的风荷载体型数如下图7-6所示图6-6 风荷载体型影响系数本地区基本风压，柱顶标高为+10.8m，室外天然地坪标高为-0.15m。风压高度变化系

18、数按柱顶离室外天然地坪的高度取值。查荷载规范知：离地面时，；离地面时。用插入法求出离地面时的值：故（风压力）（风吸力）求风压高度变化系数按檐口离室外地坪的高度取值。风荷载作用下的计算简图如下图所示：（左风和右风情况对称，方向相反）图6-7 风荷载作用下计算简图四、 内力分析本单层厂房是两跨的对称结构，A柱和C柱受力完全一样，因此，只要计算A、B柱就可以了。厂房为两跨等高排架，可用剪力分配法进行排架结构的内力计算。在各种荷载作用下柱顶按铰支座计算，不考虑厂房的空间工作。这里规定:柱顶不动铰支座反力R、柱顶剪力V和水平荷载自左向右为正，截面弯矩以柱左侧受拉为正，柱的轴力以受压为正。1. 计算剪力分

19、配系数单位力作用下悬臂住的柱顶位移，计算有关参数A、 C柱： B柱：单位力作用下悬臂柱的柱顶位移：令，三根柱的剪力分配系数为：验算当柱顶有水平荷载F时，求出剪力分配系数后，即可求出柱顶剪力，求出柱顶剪力后，即可按悬臂柱绘制出结构的内力图。2. 恒荷载作用下排架内力图6-8 永久荷载作用下计算简图按剪力分配法进行内力计算各柱柱顶不动铰支座的支座反力：A柱：所以，假设的不动铰支座的支座反力各柱柱顶的实际剪力：作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图图6-9 永久荷载作用下排架N（kN）、M（kN.m）、V（kN）图3. 屋面活荷载作用下的内力C柱：所以，假设的不动铰支座的支座反力之和：各

20、柱柱顶剪力为：作排架柱的弯矩图、柱底剪力（自右向左为正）和轴力图：图6-10 屋面活荷载作用下排架N（kN）、M（kN.m）、V（kN）图4. 吊车荷载作用下的排架内力（不考虑厂房整体空间工作）4.1 AB跨有吊车荷载，作用在A柱，作用在B柱。计算简图如下图7-11所示：图6-11 吊车竖向荷载作用下计算简图所以，假设的柱顶不动铰支座的支座反力之和：图6-12 吊车竖向荷载作用下排架N（kN）、M（kN.m）、V（kN）图4.2 AB跨有吊车荷载，作用在B柱，作用在A柱。计算简图如下图7-13所示：图6-13 吊车竖向荷载作用下计算简图图6-14 吊车竖向荷载作用下排架N（kN）、M（kN.m）、V（kN）图4.3 BC跨有吊车荷载，作用在B柱，作用在C柱。计算简图如下图7-15所示：图6-15 吊车竖向荷载作用下计算简图图6-16 吊车竖向荷载作用下排架N（kN）、M（kN.m）、V（kN）图4.4 BC跨有吊车荷载，作用在C柱，作用在B柱。计算简图如下图7-17所示：图6-17 吊车竖向荷载作用下计算简图图6-18 吊车竖向荷载作用下排架N（kN）、M（kN.m）、V（kN）图4.5 作用于AB跨，即AB跨有吊车吊车水平荷载的作用点距柱顶的距离：因此，排架柱顶不动铰支座的支座反力系数需要用内插法确定。当时，所以，当时，柱顶不动铰支座的反力：