钢结构工业厂房设计计算书.docx

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钢结构工业厂房设计计算书

钢结构工业厂房设计

计算书

单层工业厂房设计计算书

一、设计概况

单层工业厂房,长60米,宽30米,梁与柱均为桁架结构,屋面

只有雪荷载和活荷载。

二、设计条件

1.设计使用年限:

50年

2.自然条件

(1)地理位置:

兰州市某郊区

(2)环境条件:

除雪荷载外不考虑其他环境条件

3.荷载条件

①结构自重(Q235):

容重7.698×10

-5N/mm3

2②静力荷载(雪荷载):

50年一遇最大雪荷载0.15kN/m

③动力荷载(吊车):

起重最大量10吨

4.材料

(1)Q235碳素结构钢

(2)①热轧普通槽钢(格构式柱)

②冷弯薄壁方钢管(横梁、檩条)

③热轧普通工字钢(吊车梁)

④热轧普通H型钢(吊车轨道)

⑤钢板(缀板)

⑥压型钢板(屋面)

4.安装条件:

梁与柱铰接,柱与基础固定连接,其他连接部分焊

接。

二、结构尺寸

①模型透视图

①俯视图

长宽A×B=60m×30m

②左视图

柱高H=5.5m单跨宽度b=30m/3=10m吊车梁高度h=5m

桁架屋盖高h'=2m

③正视图

单跨长度a=60m/8=7.5m吊车轨道支柱距离a'=60m/12=5m

三、内力计算及构件设计

5.格构式轴心受压柱设计

由软件模拟分析得柱的轴心受压最大设计值为N=50000N=50kN

①对实轴计算,选择截面尺寸

2假定λy=50,按Q235钢b类截面查表得:

ψ=0.856,f=215N/mm

所需截面面积:

A=N/(ψf)=50000/(0.856×215)N/cm

2=2.7cm2

回转半径:

iy=loy/λy=500cm/50=10cm

查表试选:

2[25a

A=2×34.91=69.82cmy=9.81cm,2,i

2,i

4

i1=2.42cm,Z0=2.07cm,I1=175.9cm

验算绕实轴稳定:

λy=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97<[λ]=150,满

足要求

查表得:

ψ=0.852(b类截面)

N/(ψA)=50000N/(69.82×10

2)cm2=8.41N/mm2

要求

②对虚轴根据等稳条件确定肢间距离

假定肢件绕本身轴的长细比λ1=0.5λy=0.5×50.97=25.49,取

λ1=25

按照等稳原则λox=λy得:

λx=(λy2-λ2)

2-λ2)

1

1/2=(50.972-252)1/2=44.42

ix=lox/λx=500cm/44.2=11.26cm

h=11.26cm/0.44=25.59cm,取h=260mm

两槽钢翼缘间净距:

260-2×78mm=104mm>100m满m足,构造要求

验算绕虚轴稳定:

Ix=2×(175.9cm

4+34.91cm2×10.932cm2)=8692.84cm

4

ix=(Ix/A)

1/2=(8692.84cm4/69.82cm2)1/2=11.16cm

λx=lox/ix=500cm/11.16cm=44.80

λox=(λx2+λ2)

2+λ2)

1

1/2=(44.802+252)1/2=51.30<[λ]=150

查表得:

ψ=0.847(b类截面)

N/(ψA)=50000N/(0.847×69.8

2×102mm2)=8.45N/mm2<215N/mm2,

满足要求

③缀板设计

缀板间净距:

l1=λ1i1=25×2.42cm=60.5cm,取l1=60cm

缀板宽:

(取肢间距的2/3),b=2/3×21.86cm=14.57cm

厚:

(取肢间距的1/40),t=1/40×21.86cm=0.55cm

取h×t=200mm×6mm

缀板轴线间距:

l=l1+b=40cm+20cm=60cm

柱分肢的线刚度:

I1/l=175.9cm

4/60cm=2.93cm3

两块缀板线刚度之和为:

[2×1/12×0.6cm×203cm3]/21.86cm=36.57cm

3cm3]/21.86cm=36.57cm

3

比值36.57cm

3/2.93cm3=12.48>6,满足缀板的刚度要求

6.吊车梁设计

①初选截面(未计自重)

梁跨中最大弯矩:

Mmax=1/4×F×l=1/4×50kN×10m=125kN·m

所需净截面抵弯矩:

6)/(1.05×215)mm3=553.71cm

3

Wnx=Mmax/(γxf)=(125×10

梁的高度在净空方面限制500cm,根据刚度要求,梁的容许挠度

为l/800,查表可得其容许最小高度为:

hmin=l/8=125cm

按经验公式可得梁的经济高度为:

he=7(Wnx)

1/3-30cm=7×(553.71cm3)1/3-30cm=27.48cm

考虑刚度要求,初选梁为“工45a”,hw=450mm

腹板厚度按负担支点处最大剪力需要,由经验公式可得:

tw=1.5V/(hwfv)=(1.5×50000N)/(450mm×125N/mm

2)=1.3mm

依剪力要求所需腹板很小

腹板厚度按局部稳定性需要,由经验公式可得:

tw=(hw)

1/2/11=(45cm)1/2/11=0.61cm=6.1mm

选用“工45a”,腹板厚度为tw=11.5mm

按近似公式计算所需翼缘板面积:

bt=Wnx/hw-(twhw/6)=553.71cm

3/45cm-(1.15cm×45cm/6)

2=3.68cm

试选“工45a”,翼缘板宽度为150mm

则所需厚度为t=368mm

2/150mm=2.45mm

选用“工45a”,翼缘宽度t=18mm

②验算截面

2截面的实际几何性质:

A=102cm

4

Ix=32241cm

Wx=32241cm4/22.5cm=1432.8cm

4/22.5cm=1432.8cm

3

单位长度梁的自重:

g=1.2×(10200mm

2×10000mm×7.698×10-5N/mm3)/10m

=942.24N/m

2

梁自重产生的最大弯矩:

Mg=1.2×1/8×942.24N/m×(10m)

=14133.6N·m

=14.13kN·m

(1.2为考虑腹板加劲肋等附加构造使自重增大的系数)

跨中最大总弯矩为:

Mx=125kN·m+14.13kN·m=139.13kN·m

正应力为:

σ=(139.13×10

6N·mm)/(1.05×1432.89×103)

=92.47N/mm

2<215N/mm2

支座处的最大剪力按梁的支座反力计算,其值为:

V=50000N+(1.2×9422.4N×1/2)=55653.44N=55.65KN

切应力为τ=55653.44N/(150mm×11.5mm)=32.26N/mm

2<125N/mm2

切应力很小,跨中弯矩最大处的截面切应力不再进行计算

跨中截面腹板边缘折算应力:

σ=(139.13×10

6N·mm×225mm)/(32241×104mm4)=97.21N/mm2

跨中截面剪力:

V=50kN

切应力为:

τ=(50000×1.8×15×22.5×10

3)/(32241×104×11.5)

2=8.19N/mm

(σ

2+3τ2)1/2=(97.212+38.192)1/2N/mm2

=98.24N/mm2<1.1f=236.5N/mm

2<1.1f=236.5N/mm

2

五、其他构件校核

轴力图

剪力图

弯矩图

位移图

7.横梁

h×b×t=140mm×90mm×5mm

①轴力Nmax=13.1N/mmmax=72.8N/mm2,弯矩M2<[f]=215N/mm

2,弯矩M2<[f]=215N/mm

2

2<[f]=125N/mm

②剪力Vmax=23.8N/mm

2

③挠度Δ=17.3mm<[Δ]=l/400=7500/400=18.8mm

8.檩条

h×b×t=120mm×80mm×6mm

①轴力Nmax=2.4N/mmmax=91.8N/mm2,弯矩M2<[f]=215N/mm

2,弯矩M2<[f]=215N/mm

2

2<[f]=125N/mm

②剪力Vmax=3.9N/mm

2

③挠度Δ=6.8mm<[Δ]=l/250=7500/250=30mm

9.吊车轨道

HW25×0250,t1=9mm,t2=14mm,r=16mm

①轴力Nmax=0.2N/mmmax=31.7N/mm2,弯矩M2<[f]=215N/mm

2,弯矩M2<[f]=215N/mm

2

2<[f]=125N/mm

②剪力Vmax=8.77N/mm

2

③挠度Δ=23.3mm<[Δ]=l/400=5000/400=12.5mm

10.桁架

h×b×t=120mm×80mm×5mm

①轴力Nmax=23.7N/mmmax=82.1N/mm2,弯矩M2<[f]=215N/mm

2,弯矩M2<[f]=215N/mm

2

2<[f]=125N/mm

②剪力Vmax=5.48N/mm

2

③挠度Δ=6.9mm<[Δ]=l/400=10000/400=25mm

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