學士21m跨門式剛架(帶吊車)鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設計計算書

1、 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 寧波方舟彩鋼公司輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設計 摘 要 本設計是單層雙跨輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，采用門式剛架結(jié)構(gòu)：每跨21米，每跨中都設有一臺16噸、A3級橋式吊車。設計主要依據(jù)?鋼結(jié)構(gòu)設計標準?GB500172003和?門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程?CECS102：2002等國家標準。確定剛架平面布置后，先進行各種的荷載標準值計算，利用PKPM軟件對估選梁、柱截面進行2 頁 第 1 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 Design to light steel structural building of Ningbo Fangzhou colour ste

2、el company Abstract The design to the industrial factory building of steel construction adopts portal frame structure: Each span is 21 m and consists of 16 tons ,bridge type crane of A3 grade.The design is mainly according to the criterion of “CODE ROR DESIGN OF STEEL STRUCTURES GB500172003and “TECH

3、NICAL SPECIFICATION FOR STEEL STRUCTURE OF LIGHT-WEIGHT BUILDINGS WITH GABLE FRAMESCECS102：2002etc. After decided the plane arrangement of frame,representative value of load is first caculated. The internal force is analyzed and combined in PKPM so as to choose the section of beam and column and neg

4、lectes the factor that earthquake is on the influence of loading etc. Based on these analysis, the section of beam and columniation is decided. Then the vibrate cycle is calculated by the peak-displacement method for structural internal force (bending moment,shearing force and axial force ). Next, c

5、hecking stability of the plane structure. The steel beam and column employs Q235 carbon structural steel. Connection bolts are high strength of friction type with behavioral grade 8.8 and 10.9. Rod for manual welding usually adopts E43. And during calculate the internal force , a kind of most unfavo

6、rable association have been only selected,fetch the safest result to calculate. In addition, foundation of the ground has been caculated.Because the geological condition of the place of factory building is better, the design plan is adopted on the individual footing under the post. Having finished t

7、he roof beam , internal force and the section of members have been caculated . Finally draw the building and structure. Key Words：Light-weight steel structures、portal frame、bridge type crane、the internalforce analyzes、utilizing the peak-displacement method、individual footing 共 2 頁 第 2 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢

8、業(yè)設計論文報告紙 目 錄 引 言 . 1 文獻綜述 . 2 第一局部 建筑方案設計 . 6 1 廠房的平面設計 . 6 2 廠房的剖面設計 . 7 3 廠房的立面設計 . 8 4 廠房的構(gòu)造設計 . 8 5 總平面設計 . 9 第二局部 結(jié)構(gòu)設計 . 10 1 屋面檁條計算 . 10 2 墻梁的計算 . 12 3 抗風柱計算 . 15 4 柱間支撐計算 . 18 5 水平支撐計算 . 17 6 吊車梁計算 . 20 7 門式剛架計算 . 26 7.1 荷載標準值 . 26 7.2 初選截面 . 錯誤！未定義書簽。 7.3 截面特性 . 27 7.4 剛架2 頁 第 1 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)

9、大學 畢業(yè)設計論文報告紙 9.2 左柱根底計算 . 77 9.3 中柱根底計算 . 84 附表1 謝 . 96 參 考 文 獻 . 97 附錄A 畢業(yè)論文原始資料 . 98 附錄B 外文資料翻譯 . 101共 2 頁 第 2 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 引 言 鋼結(jié)構(gòu)作為一種新興的結(jié)構(gòu)型式方興未艾，由于其具有強度高、自重輕、安裝方便、造型美觀，施工周期短且不受季節(jié)變化影響，地基費用省等一系列優(yōu)點，與混凝土材料相比，屬環(huán)保型和可再次利用型材料，已被人們普遍接受。其中輕型鋼結(jié)構(gòu)以其經(jīng)濟、高效的優(yōu)點在工業(yè)廠房、倉庫、超市建筑中倍受青睞。本設計即為單層雙跨的輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房，采用

10、了門式剛架結(jié)構(gòu)。 共 106 頁 第 1 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 文獻綜述 1.1 國106 頁 第 2 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 1.2 輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的工業(yè)廠房由于施工周期長、結(jié)構(gòu)笨重、抗震性能差、不便于工藝調(diào)整等不利因素將逐漸被輕鋼結(jié)構(gòu)廠房所取代。 (1) 結(jié)構(gòu)自重輕，節(jié)約鋼材.輕鋼結(jié)構(gòu)是相對于普通鋼結(jié)構(gòu)而言的，自重輕是輕鋼結(jié)構(gòu)重要特點之一。輕型鋼結(jié)構(gòu)重量是混凝土結(jié)構(gòu)的1/81/10，是普通鋼結(jié)構(gòu)的1/21/3，因此，對地震區(qū)、地質(zhì)條件差和運輸不便的地區(qū)，其優(yōu)越性更為明顯。 (2) 結(jié)構(gòu)平安可靠，抗震性能好。輕鋼結(jié)構(gòu)采用的鋼材材

11、料均勻，各向同性，塑性韌性好，構(gòu)件斷裂前有較大的延伸變形，故輕鋼結(jié)構(gòu)有較好的抗震性能。 (3) 房屋空間大，使用靈活。輕鋼房屋構(gòu)件截面遠小于混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)占空間小， 門架式輕鋼房屋106 頁 第 3 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 規(guī)?，F(xiàn)代化工業(yè)廠房首選結(jié)構(gòu)形式。目前這種結(jié)構(gòu)在我國實際工程中最大跨度已達81 m，廠房單體最大建筑面積超過了7.5萬平方米。 1.3.2 多層房屋鋼結(jié)構(gòu)體系： 多層房屋鋼結(jié)構(gòu)體系主要采用輕型鋼框架結(jié)構(gòu)?？蚣芰?、柱主要采用熱軋或焊接H型鋼或方、圓鋼管，整個結(jié)構(gòu)的用鋼量在4050 kg/m2之間。典型的多層房屋鋼結(jié)構(gòu)體系由根底，框架梁柱，墻梁，檁條，屋面

12、板，墻面板，屋面支撐，柱間支撐，樓層次梁，壓型鋼板樓蓋等組成。承重結(jié)構(gòu)一般柱距在612 m之間，既可按平面框架也可按空間框架設計，必要時布置柱間支撐來保證整體穩(wěn)定性、減小側(cè)向位移。樓層采用主次梁體系及壓型鋼板組合樓蓋或預制板加現(xiàn)澆板疊合樓蓋。主梁和柱間剛接或鉸接，主次梁間宜鉸接。樓板與鋼梁間通過抗剪栓釘連接，可提高梁的剛度和承載力。106 頁 第 4 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 單層剛架中，輕型門式剛架的應用最為普遍。它是現(xiàn)階段國106 頁 第 5 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 第一局部 建筑方案設計 1 廠房的平面設計 根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，廠房平面為雙等

13、跨矩形平面。其橫向定位軸線均與柱中心線重合；兩邊縱向定位軸線與柱外緣相重合，中間定位軸線與柱中心線重合。廠房廠房定位軸線確實定 廠房跨度均為21m，檐口標高為9.000m，每跨各設有一臺起重量為16t，A3工作制的橋式吊車，吊車數(shù)據(jù)如下： 吊車跨度S=19.5m，h1290mm小車頂面到軌頂?shù)木嚯x，b180mm軌道中心到吊車邊緣的距離。 邊柱和中柱皆選用H型工字鋼，截面尺寸為H500300812； 梁選用H型工字鋼，截面尺寸為H600300812。 廠房選用封閉型定位軸線： 由吊車平安距離與廠房跨度的關系可知： L=S+h1+h2/2+2K+2b 式中 h1邊柱截面高度； h2中柱截面高度；

14、K平安距離。 21=19.5+0.5+0.5/2+2K+20.18 ，得平安距離為K=195mm80mm，滿足要求。 由上可得如下數(shù)據(jù)： e1h1Kb500195180875mm e2h1Kb250195180625mm e1:邊柱定位軸線到吊車軌道中心線之間的距離e2:中柱定位軸線到吊車軌道中心線之間的距離1.2 柱網(wǎng)布置根據(jù)畢業(yè)設計論文指導書的要求，廠房的跨度均為21m，柱距為7.5m。如圖1.1所示。共 106 頁 第 6 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 圖1.1 柱網(wǎng)布置 1.3 變形縫 由于該廠房縱向長度為60m，所以不需設置伸縮縫；土壤地質(zhì)條件較好，不需設置沉降縫；根據(jù)

15、地震設防烈度為7度，也不需設置防震縫。 1.4 屋面板及墻面板的選擇 由畢業(yè)設計論文指導書知，本廠房地處寧波市。該地區(qū)較為溫暖，根本風壓為0.50kN/m2，根本雪壓為0.30kN/m2。 根據(jù)以上的根本氣象及荷載條件，屋面板及墻面板均選擇壓型鋼板。 屋面板型為：YX114-333-666-0.6，其屋面水平檁距取1.5m； 墻面板型為：YX28-150-750-0.6，其墻梁間距取1.5m。 2 廠房的剖面設計 2.1 軌頂及牛腿標高確實定 H=H1+H2H：柱頂標高現(xiàn)定柱至梁底邊高為9.0 mH1：軌頂標高； H2：軌頂?shù)街數(shù)母叨龋?H2=h6+h7 h6:軌頂?shù)降踯囆≤図斆娴木嚯x，查吊

16、車規(guī)格表可知h61290mm，h7：小車頂面到屋架的高度，標準規(guī)定h7220mm，此處取為570mm。共 106 頁 第 7 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 牛腿標高為：H10.764軌道高度7.1400.7646.376m6.400m如圖1.2所示。 2.2 圖1.2 廠房的剖面 那么軌頂標高為：H1HH29.0001.8607.140m故有：H212905701860mm 采用單側(cè)采光，其窗地比取1/4。由于廠房中設有橋式吊車，光線受吊車梁的遮擋，不能有效地進入廠房。在吊車梁處將側(cè)窗分為上下兩段布置，上段為高側(cè)傾斜固定窗、下段為低側(cè)窗，如圖1.2所示。 鑒于廠房為雙跨跨度均為2

17、1m，故此其通風問題主要是合理的組合氣流的路徑，利用穿堂風即可有效的解決其通風問題，具體設計中是將兩側(cè)窗對齊，低側(cè)窗下部為平開窗，方便開啟和組織氣流，形成穿堂風；上部可為傾斜固定窗，即固定式通風高側(cè)窗，能采光，能防雨，能常年進行通風，不需設開關器，構(gòu)造簡單，管理和維修方便。 2.4 屋面排水設計： 屋面排水方式采用有組織排水，屋面排水坡度1/20，檐溝縱向坡度0.5%，雨水管每側(cè)四根，用直徑150的PVC雨水管。 根據(jù)資料，寧波市的年均降雨量為522mm到615mm，故挑檐溝截面尺寸取高度為300mm，寬度為300mm ；廠房的立面設計 采用豎向波形壓型鋼板外墻及采板鋼窗，形成豎向線條的立面效

18、果改變廠房長度和高度尺高的扁平視覺效果，使廠房顯得莊重、挺拔。4 廠房的構(gòu)造設計(1) 外墻構(gòu)造外墻底部窗臺以下局部采用240厚的空心磚墻，高度為1米，墻下設根底梁支撐在柱根底上，窗臺以上局部采用夾芯板外墻，墻板采用H型墻梁與剛架柱連接。共 106 頁 第 8 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 (2) 屋面構(gòu)造 屋頂同樣采用夾芯板，利用H型檁條與剛架梁連接。 (3) 地面構(gòu)造 因廠房總平面設計 根據(jù)建筑場地示意圖，綜合考慮地形，建筑朝向、主導風向、防火平安，廠區(qū)106 頁 第 9 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 第二局部 結(jié)構(gòu)設計 1 屋面檁條計算 檁條選用卷邊槽鋼

19、，屋面坡度為1/20 =2.86，屋面材料為壓型鋼板，板型為 YX114-333-666-0.6。檁條跨度7.5m，在每跨三分點處各設一道拉條。在屋脊處和屋檐處設置斜拉條，水平檁距1.5m，檐口距地面高度9m。鋼材Q235。 1.1 荷載標準值對水平投影面 (1) 永久荷載： 壓型鋼板自重 0.14 kN/m2 檁條自重 0.10 kN/m2 (2) 可變荷載： 屋面均布活荷載0.50kN/m2，雪荷0.30kN/m2， 計算時取兩者的較大值0.50 kN/m2。 (3) 風荷載： 根本風壓：0=0.50 kN/m2 按?建筑結(jié)構(gòu)荷載標準?GB50009-2001，房屋高度小于10m，由地面粗

20、糙度為C類查表7.2.1可知z=0.74，風振系數(shù)z1.05。風荷載體型系數(shù)取邊緣帶s=-1.7吸力。 垂直屋面的風荷載標準值： kzsz01.05(1.7)0.740.500.66kN/m2。 圖2.1 檁條計算簡圖 1.2 (1) 永久荷載與屋面活荷載組合1.2永久荷載+1.4可變荷載 檁條線荷載： pk(0.240.50)1.51.11kN/m p(1.20.241.40.50)1.51.482px= psin2.86= 0.074kN/mpy= pcos2.86= 1.480kN/m kN/m彎矩設計值： Mx= pyl2/8=1.4807.52/810.406kNm 共 106 頁

21、第 10 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 Mypxl2/90=0.0747.52/90=0.046kNm (2) 永久荷載與風吸力組合1.0永久荷載+1.4風荷載 1.5sin2.860.018kN/m 檁條線荷載： px= 0.24py= 1.4( -0.66)1.5+0.241.5cos2.86= -1.026kN/m 彎矩設計值： Mx= pyl2/8=1.0267.52/87.214kNm Mypxl2/90=0.0187.52/90=0.011kNm 1.3 截面選擇 選用冷彎薄壁卷邊槽鋼C20070202.5，那么：A8.98cm2,Ix538.21cm4,iy2.5

22、0cm,Wx53.85cm3Wymax28.18cm3,Wymin11.25cm3,e04.89cm,x02.000cm Iw4376.18cm4,It0.1871cm4,Iy56.27cm4,ix7.74cm1.4 有效截面計算截面有效。 1.5 強度驗算 根據(jù)課本公式167驗算檁條在第一種荷載組合作用下、兩點的強度： MyMx10.4061060.046106 1 33WenxWenymax53.821028.1810且a/t=20/2.5=8,故檁條全 193.35+1.63=194.98 N/mm2 f=205 N/mm2 MyMx7.2141060.0111062 WenxWenym

23、in53.8210311.25103 =132.37+0.98=133.35 N/mm2 f=205 N/mm2 1.6 整體穩(wěn)定驗算 根據(jù)課本公式168驗算在第二種荷載組合作用下檁條的整體穩(wěn)定。屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)。 受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)由GB50018標準計算：筆趣閣- ikdzs -筆下文學 共 106 頁 第 11 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 11.37,20.06,b0.3322ea/h22(e0 x0b/2)/h20.064.892.0007/2/200.038 =4Iw0.156Itbl2() 2hIyIyh44376.180.1560.18170.33

24、7502()0.7780.0790.857 22056.2756.27204320Ah1) 2yWx y250/2.50100 bx43208.98201.370.0381.7550.7 210053.82故bx1.0910.274/bx1.0910.274/1.7550.935 MyMx bxWexWey7.2141060.011106 330.93553.821011.2510143.36+0.98 144.34N/mm2f=205N/mm2 1.7 撓度計算 45Pkylv 驗算其撓度,那么跨106 頁 第 12 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 2.1 荷載標準值 (1)

25、永久荷載： 壓型鋼板自重 0.14 kN/m2 墻梁自重 0.10 kN/m2 小計 0.24 kN/m(2) 風荷載 風荷載體型系數(shù) s1.7, -1.7 垂直于房屋墻面的風荷載標準值 2 kzsz01.051.70.740.500.660kN/m2壓力 kzsz01.05(1.7)0.740.500.660kN/m2吸力 作用于墻梁上的水平風荷載標準值 qk0.6601.50.99kN/m ； 2.2 墻梁荷載組合 因風荷載標準值壓力和吸力數(shù)值大小相同,故不區(qū)別對待,只算出一種即可。 1.2豎向永久荷載+1.4水平風荷載 qk0.99kN/m qx11.20.10.12kN/m 不考慮墻面

26、板自重 qx21.20.240.288 kN/m考慮墻面板自重 qy1.40.991.386kN/m 彎矩設計值 Mx= qyl2/8=1.3867.52/89.745kNm My1qx1l2/90=0.127.52/90=0.075kNm My2qx2l2/90=0.2887.52/90=0.18kNm 2.3 截面選擇 選用冷彎薄壁卷邊槽鋼，截面尺寸為C22075202.5 ，那么：10.12522.4 有效截面計算截面有效。2.5 強度驗算根據(jù)課本公式167驗算墻梁的強度： 且a/t=20/2.5=8,故檁條全共 106 頁 第 13 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙MyMx

27、9.7451060.18106 1 WenxWenymax63.9810333.11103 152.31+5.44=157.75 N/mm2 f=205 N/mm2 MyMx9.7451060.181062 33WenxWenymin63.981012.6510 =152.31+14.23=166.54 N/mm2 f=205 N/mm2 2.6 整體穩(wěn)定驗算 根據(jù)課本公式168驗算墻梁的整體穩(wěn)定。受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)由GB50018標準計算：11.37,20.06,b0.3322ea/h22(e0 x0b/2)/h20.065.112.0707.5/2/200.0374I0.156Itbl

28、22w() hIyIyh =46351.050.1560.20280.337502()0.7640.0580.822 22268.6668.66224320Ah1) 2yWx y250/2.6693.98 bx43209.73221.370.0371.9510.7,故需要修正: 293.9863.98bx1.0910.274/bx1.0910.274/1.9510.951 MyMx bxWexWey9.7451060.18106 0.95163.9810312.65103160.16+14.23 174.39N/mm2f=205N/mm2 2.7 風荷載作用下的撓度計算風荷載標準值:qk=0.

29、99 kN/m,那么跨106 頁 第 14 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 =28.1mmv l750050mm 1501503 抗風柱計算 抗風柱兩端采用鉸接，那么柱的計算長度系數(shù)1.0。檐口標高9.0m屋面坡度為1/20，如圖3.1所示，抗風柱設置于廠房跨中間處及跨度1/4處，抗風柱處標高10.125m。圖3.1 抗風柱設置 3.1 荷載設計標準值 墻梁的自重標準值取0.10kN/m 墻梁自重設計值為： 1.20.10=0.12kN/m， 作用于柱各檁托處的垂直力為： 0.125.25=0.63 kN 風荷載體型系數(shù):s=-1.1,1.0垂直于房屋墻面的風荷載標準值：k1.05

30、1.10.740.50=0.427kN/m2， 均布風荷載設計值為：共 106 頁 第 15 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 1.40.427=0.600kN/m2 作用于柱上的水平風荷載設計值為： 0.6005.25=3.150 kN/m 3.2 截面選擇及88抗風柱最大軸力Nmax0.637+10.1250.21.2=6.840kN (1) 彎矩作用平面 =4.38+169.42 NxAmxMx =173.80N/mmf=205 N/mm2 (2) 彎矩作用平面外的穩(wěn)定性 因墻梁外側(cè)和墻板的支撐作用，可不驗算其穩(wěn)定性。 (3) 撓度驗算 由于柱上下兩端鉸接，所以可按簡支梁驗算水

31、平風荷載作用下的撓度。 風荷載標準值:qk=2.25 kN/m5qkl452.251012.54vy= 384EI38420.61043604.41104 =41.5vl1012.567.5mm 150150共 106 頁 第 16 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙4 水平支撐計算 門式剛架跨度為21m，柱間距為7.5m，鋼材為Q235。根本風壓為0.50 N/mm2，在廠房兩端及第4榀與第5榀剛架之間設置3道水平支撐以抵抗風荷載的作用。 4.1 風荷載設計值和桿件 圖4.1計算簡圖及桿件106 頁 第 17 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 由a圖得：N1R=2W=-

32、14.194 kN (壓力) 由b圖得：N2cos35W/2N12W 解得：N212.966 kN (拉力) 由c圖得 ：N3N2cos350 解得：N310.621 kN 由d圖得：N4cos35WW/22W 解得：N44.322 kN 由e圖得：N5N4cos350 解得：N5=-3.540 kN N5= 2N5=-7.080 kN 4.2 橫桿壓桿 圖4-1 計算簡圖及桿件5 柱間支撐計算 雙等跨門式剛架跨度為21m，柱間距為7.5m，鋼材為Q235。在廠房的兩端及第4榀與第5榀剛架之間共設置3道垂直支撐以抵抗風荷載及吊車的縱向水平荷載等作用?？拐鹪O防烈度為7度，那么十字交叉斜桿最大長細

33、比為：上斜桿為250，下斜桿為200。計算簡圖如圖5.1所示：5.1 風荷載設計值和桿件106 頁 第 18 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 由?建筑結(jié)構(gòu)和荷載標準?，風荷 載高度變化系數(shù)為0.74，風載體型系數(shù)： 迎風面s=0.7，背風面s=-0.7， 那么垂直于山墻的風荷載標準值為： k=1.050.740.7+0.70.50 =0.544kN/m2， 風荷載設計值為： W1=1.40.5442.0/2+0.52521/3=8.130 kN, 圖4.1 柱間支撐計算圖 W2=1.40.5444.521/3=23.990 kN。 圖5.1 柱間支撐計算簡圖 吊車制動力設計值為:

34、 簡T1.40.1213136.680kN， 桿件 = 44.347/cos43.03 =60.667kN 5.2 吊車梁以上的柱間支撐: hmin11.498kN，l0l282.84cm，選用截面為圓鋼管602.0,其幾何特性為： A3.64cm2，i=2.05。那么l282.840137.97250。 圖5.2 桿件 i2.05按公式計算強度:N11.49810331.59N/mm20.85205174.25N/mm2 2A3.64105.3 橫桿： 共 106 頁 第 19 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 N244.347kN，l0l750.0cm，選用截面為圓鋼管1803.

35、0,其幾何特性為：l750.0A16.68 cm2，i=6.26。那么0119.81150。 i6.26屬b類截面，查表得，0.494 按公式計算穩(wěn)定性為： N44.37410353.82N/mm20.85205174.25N/mm2 2A0.49416.68105.4 吊車梁以下的柱間支撐: N360.667kN，l0l1025.9cm，選用截面為圓鋼管1523.0,l1025.9其幾何特性為：A14.04cm2，i=5.27。那么0194.67200。 i5.27按公式計算強度: N60.66710343.21N/mm20.85205174.25N/mm2 2A14.0410 6 吊車梁計

36、算 資料：起重量為16t，工作級別為A3的橋式吊車每跨一臺，吊車梁跨度為7.5m，設置制動梁，吊車跨度為19.5m。鋼材采用Q235，焊條為E43型。根本尺寸為：B=5920mm，W=5000mm，h=1290mm，b=180mm，軌道型號43kg/m，小車重Q =2.303t,總重G=15.13t，最大輪壓Pmax=131kN, 最小輪壓Pmin=32kN，額定起重量Q=16t。 6.1 吊車荷載 吊車荷載的動力系數(shù)取1.05，吊車荷載的分項系數(shù)rQ為1.40。取0.10。 那么吊車荷載設計值為： PrQPmax1.051.4131192.57kN HrQgQQn1.49.80.10(162

37、.303)6.278kN 46.2 106 頁 第 20 頁 裝訂線吊車的一個輪子在吊車梁的中點產(chǎn)生的彎矩：如圖6.2 Mmax11wPl1.035192.577.5=373.71kN 44Vmax11wP1.035192.57=99.66kN 22(2) 最大剪力： 荷載位置見圖6.3所示。 192.572.5VmaxRA1.035192.57265.75kN 7.5(3) 由水平荷載產(chǎn)生的最大彎矩：T6.278373.71MHMMAX 11.77kNm P192.571.035 圖6.2 最大彎矩計算簡圖 圖6.3 最大剪力時荷載位置圖共 106 頁 第 21 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢

38、業(yè)設計論文報告紙 6.3 截面選擇 (1) 經(jīng)濟高度按公式計算：hce300300594.4mm (2) 容許撓度所控制的最小梁高hmin： l6lhmin0.45fl100.452157500106580.5mm vl/800 初選腹板高度hw=600mm。 (3) 吊車梁腹板厚度tw按經(jīng)驗公式計算：0.704cm 按剪力計算腹板厚度： Vmax1.2265.75103tw4.3mm hwfv600125取tw=8mm。 tw(4) 吊車梁翼緣尺寸由近似計算公式確定： Wx11.2373.711061bttwhw86002676mm2 hw66002156上、下翼緣截面均采用bt=32012

39、mm2。 6.4 吊車梁截面幾何性質(zhì)計算截面尺寸如圖6.4所示 (1) 吊車梁： 毛截面慣性矩 Ix0.8603/122321.230.6286312.448cm4 1.2)321.2600.8 凈截面面積 An(321.222.2 33.1238.4048.00cm112 凈截面的形心位置至上翼緣的距離y1，至下翼緣的距離y2。 61.848.031.2)/119.5232.55 y1(33.120.638.40y262.432.5529.85cm (32.5531.2)凈截面慣性矩 Inx0.8603/1248.02cm 233.12(32.550.6) 38.4(29.850.6)28.

40、115104cm4 凈截面慣性矩 Wnx18.115104/32.552493.1cm3 半個毛截面對x軸的面積矩Sx321.230.6300.8151535.04cm3(2) 制動梁：1.2)670.828.83凈截面面積 An(321.222.233.1253.628.83 cm112共 106 頁 第 22 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 截面的形心至吊車梁腹板中心之間的距離 28.8381.99)/115.5542.5 x0(56.347.5cm 5 凈截面慣性矩 Inx1.2323/1222.21.29233.1242.520.8673/12 212828.83(81.9

41、942.5)1.29110 53.6(47.542.5)2 對y1y1軸的凈截面慣性矩吊車梁上翼緣左側(cè)外邊緣 cm4 Wnx11.291105/58.52206.8cm3 圖6.4 截面組成 6.5 強度計算 (1) 上翼緣最大正應力 MmaxMH373.7110611.77106上=149.90+5.33=155.23N/mm2215N/mm33Wny2493.1102206.810Wnx (2) 腹板最大剪應力 VmaxS265.751031535.041032259.08N/mm125N/mm 4Ixtw86312.448108(3) 腹板的局部壓應力 采用43kg/m鋼軌，軌高為140

42、mm, lza5hy2hR505122140390mm。 集中荷載增大系數(shù)為1.0,FP192.57kN，那么腹板局部壓應力為： 1.0192.57103c61.72N/mm2 twlz83902F(4) 腹板計算高度邊緣處的折算應力為：M373.711062y(325.512)144.37N/mm 44Inx8.1151010共 106 頁 第 23 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 11M12.3317.7422.3319.97.7419.0380.44722N/mm21f1.1215236.5N/mm2 6.6 整體穩(wěn)定性 因有制動梁，整體穩(wěn)定可以保證，不需驗算。 6.7

43、吊車梁的豎向撓度驗算 Mk,maxPl/2amax22l7.5/21.2513127.52218.33kNm 218.3310675002v 5410EIx102.061086312.44810l75009.38mm 6.91mmv800800故撓度滿足要求。 Mk,maxl26.8 疲勞驗算 本廠房所設的兩臺吊車均為A3級，故不需進行疲勞驗算。 6.9 局部穩(wěn)定性驗算 計算中取xy1.0，因b132081313滿足要求，t212h06007580，可不配置橫向加勁肋。 tw86.10 支座加勁肋計算驗算 在腹板兩側(cè)成對配置橫向加勁肋。其尺寸為： 外伸寬度為bsh0/3040600/30+40

44、=60mm，取100mm， 厚度tsbs/15100/15=6.7mm,取10mm。 取支座加勁肋為210010mm，如圖6.5所示。 (1) 計算支座加勁肋的端面承壓應力： Rmax265.75103ce156.32N/mm2fce325 N/mm2 Ace21001510共 106 頁 第 24 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 圖6.5 支座加勁肋布置 (2) 穩(wěn)定計算： A401015082100103600mm2 113102100840150837.51106 1212h600iz45.67 z013.14 iz45.67Iz屬b類截面，查表得=0.987 Rmax

45、265.7510374.79N/mm2215N/mm2 A0.9873600故支座加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性滿足要求。 6.11 焊縫計算 (1) 上翼緣與腹板的連接焊縫： 11VS1Phfw20.716020.7ftIlz2.84mm 22取6 mm。 (2) 下翼緣板與腹板的連接焊縫： 265.75103321.229.850.6103VS1hf1.64，取6 mm。 w4420.7ftIx20.71608.1151010(3) 支座加勁肋與腹板的連接焊縫： 設hf8mm，Rmax265.75103hf1.07mm，采用6mm。 0.7nlwftw0.746021.520.816010共

46、106 頁 第 25 頁 裝訂線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 7 門式剛架計算 雙等跨門式剛架跨度為21m，柱間距為7.5m，柱高為9.9m，牛腿高為7m。屋面坡度為1/20，地震設防烈度為7度，剛架形式及幾何尺寸見圖7.1所示。 剛架梁梁截面初選焊接工字形鋼600300812，重量為92.7kg/m，梁自重為對水平投影面： g92.79.8/cos2.86909.59N/m0.910kN/m； 邊柱、中柱截面初選焊接工字形鋼500300812，重量為86.4kg/m，柱的自重為豎向： g86.49.8846.72N/m0.847kN/m 圖7.1 剛架形式及幾何尺 7.1 荷載標準值

47、(1) 永久荷載標準值： 壓型鋼板自重 0.147.71.05kN/m 檁條自重 0.107.50.75kN/m 剛架梁自重 0.910kN/m 2.71kN/m (2) 可變荷載標準值： 取屋面活荷載與雪荷載中較大值： 0.507.53.75kN/m (3) 風荷載標準值：根本風壓值0.50 kN/m2，地面粗糙度系數(shù)按C類??；按?建筑結(jié)構(gòu)荷載標準?GB50009-2001，房屋高度約為10m，風荷載高度變化系數(shù)取10m高度處的數(shù)值z=0。74，風振系數(shù)z1.05。風荷載體型系數(shù)s：迎風面s0.8，背風面s0.4。共 106 頁第 26 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 迎風

48、面： k1.050.740.80.507.52.331kN/m 壓力 背風面： k1.050.74(0.4)0.507.51.166kN/m 吸力 (4) 吊車荷載標準值：131最大輪壓產(chǎn)生的荷載值：Rmax,k1.04(131)181.65kN7.532最小輪壓產(chǎn)生的荷載值：Rmin,k1.04(32)44.37kN7.5H2.56.2784水平制動力：HT,K(1)5.98kN1.47.51.437.2 截面特性(1)梁：4A118.1cm2,Ix74983cm,Iy5402cm,4Wx2499cm,3Wy360.2cm,ix25.20cm,iy6.76cm3 (2)柱：4A110.1cm

49、2,Ix50065cm,Iy5402cm,4Wx2003cm,3Wy360.1cm,ix21.33cm,iy7.01cm3 柱的線剛度i1和梁的線剛度i2分別為：EIEIE50065E74983i115057Ei223571El19.9l212以上在計算線剛度時，忽略了單位統(tǒng)一，現(xiàn)推導最終單位： EIE(N/mm2)cm4Ncm45iE22E(Ncm)E10(kNm) 2lm10cm10cm故在以下計算剛架106 頁 第 27 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 圖7.2 結(jié)構(gòu)計算簡圖位移法根本方程：k111k122k133k144F1P0k211k222k233k244F2P0

50、k311k322k333k344F3P0k411k422k433k444F4P0 7.4.1.2 計算系數(shù)(1) 根本結(jié)構(gòu)在結(jié)點B有單位轉(zhuǎn)角1=1單獨作用下的計算：由各桿形常數(shù)，可得各桿端彎矩及局部剪力：MAB2i110114E,MBA4i120228E,QBA_6i13065E, l1MBC4i214284E,MCB2i27142E 作M1圖，如圖7.3所示： _圖7.3 M1圖_ 那么k1120228E14284E34512E,k217142E, k310, k413065E。柱AB中點處M1值為5057E；標高7m牛腿處M1值為11340E；標高7.74m吊車水平制動力作用處M1值為13

51、608E；梁BC跨中處M1值為3571E。 (2) 根本結(jié)構(gòu)在結(jié)點C有單位轉(zhuǎn)角21單獨作用下的計算:由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及局部剪力： _共 106 頁 第 28 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 MCB4i214284E,MBC2i27142E,QCD_6i13065E,l1MCD4i120228E,MDC2i110114E,MCF4i214284E,MFC2i27142E。_ 作M2圖，如圖7.4所示： _圖7.4 M2圖_ 那么k127142E, k2214284E20228E14284E48796E,k327142E, k423065E； 梁BC跨中處M2值為

52、3571E。_(3) 根本結(jié)構(gòu)在結(jié)點F有單位轉(zhuǎn)角31單獨作用下的計算：由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及局部剪力： _6iMCF2i27142E,MFC4i214284E,QFE13065E,l1MFE4i120228E,MEF2i110114E。作M3圖，如圖7.5所示：_ 圖7.5 M3圖_ 那么k130, k237142E, k3314284E20228E34512E,6ik4313065E。l1共 106 頁 第 29 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 (4) 根本結(jié)構(gòu)在結(jié)點F有單位水平位移41作用下的計算： 由各桿件形常數(shù)，可得各桿件端彎矩及局部剪力： _6iMABM

53、BAMCDMDCMFEMEF13065E,l1_QBAQCDQFE_12i1619E,l12 作M4圖，如圖7.6所示：圖7.6 M4圖 _ 那么k143065E, k243065E, k343065E, k44619E619E619E1857E；標高7m牛腿處M4值為1269E；標高7.74m_吊車水平制動力作用處M4值為1728E。 7.4.2分別求解各種荷載作用下的彎矩及121249.796kNm 梁BC的中點：M2.71212/899.593作MP圖，如圖7.7所示： 共 106 頁 第 30 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 圖7.7 MP圖( 單位：kNm )那么可

54、求得 F1P99.593kNm ，F(xiàn)2P0，F(xiàn)3P99.593kNm ，F(xiàn)4P0。代入位移法方程并求解：34512E17142E23065E499.59307142E148796E27142E33065E407142E234512E33065E499.5930 3065E13065E23065E31857E400.0028857490.002885749解得 1，20，3，40。EE(2) 作M圖利用疊加公式：MM11M22M33M44MP，可得桿端彎矩0.002885749MAB2i1110114E29.186kNmE0.002885749MBA4i1120228E58.373kNmE標高7

55、m牛腿處:0.002885749MGAMGB11340E32.724kNmE標高7.74m吊車水平制動力作用處:MMAMMB13608E0.00288574939.269kNmE_0.00288574999.59358.373kNmE0.002885749MCB2i21MP7142E99.593120.203kNmE梁BC跨中處:MBC4i21MP14284E共 106 頁 第 31 頁 裝訂線安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 MHBMHC3571EMCDMDC0 0.00288574949.79660.101kNm E0.00288574999.593120.203kNm E0.002885

56、749MFC4i23MP14284E99.59358.373kNm E0.002885749MFE4i1320288E58.373kNm E0.002885749MEF2i1310114E29.186kNm EM圖如圖7.8.a所示。 MCF2i23MP7142E(3) 作Q圖和N圖 分別取桿件AB、BC、CD、CF、EF為隔離體，建立平衡方程，計算各桿桿端剪力。Q圖如圖7.8.b所示。 分別取結(jié)點B、C、F為隔離體，建立平衡方程，計算各桿桿端軸力。N圖如圖7.8.c和圖7.8. d所示。圖7. 8.a M圖( 單位：kNm ) 圖7.8.b Q圖( 單位：kN ) 共 106 頁 第 32

57、頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 圖7.8.c N圖( 單位：kN ) 考慮到柱的自重為豎向： g86.49.8846.72N/m0.847kN/m 故軸力圖N中應加上柱的自重： 25.5110.8472.1627.341kN，25.5110.8472.927.967kN， 25.5110.8479.933.896kN； 62.7980.8472.1664.628kN，62.7980.8472.965.254kN， 62.7980.8479.971.183kN；圖7.8.d N圖( 單位：kN ) 7.4.2.2 活荷載作用 (考慮滿跨均勻布置，qk3.75kN/m) (1)

58、計算F1P,F2P,F3P,F4P： 利用各桿的載常數(shù)，計算各桿的固端彎矩： 11FFFFMBCMCBMCFMFCql23.75212137.813kNm 12122梁BC的中點：Mql/8137.8133.75212/8137.81368.906kNm 作MP圖，如圖7.9所示。共 106 頁 第 33 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 圖7.9 MP圖( 單位：kNm )那么可求得 F1P137.813kNm ，F(xiàn)2P0，F(xiàn)3P137.813kNm ，F(xiàn)4P0。 代入位移法方程并求解：34512E17142E23065E4137.81307142E148796E27142E

59、33065E407142E234512E33065E4137.8130 3065E13065E23065E31857E400.003993190.00399319解得 1，20，3，40。EE(2) 作M圖利用疊加公式：MM11M22M33M44MP，可得桿端彎矩0.00399319MAB2i1110114E40.387kNmE0.00399319MBA4i1120228E80.774kNmE標高7m牛腿處：0.00399319MGAMGB11340E45.283kNmE標高7.74m吊車水平制動力作用處:MMAMMB13608E0.0039931954.339kNm E_MBC4i21MP1

60、4284EMCB0.00399319137.81380.774kNm E0.003993192i21MP7142E137.813166.332kNmE梁BC跨中處:共 106 頁 第 34 頁 裝 訂 線 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計論文報告紙 MHBMHC3571EMCDMDC00.0039931968.90683.166kNm E0.00399319137.813166.332kNm E0.00399319MFC4i23MP14284E137.81380.774kNmE0.00399319MFE4i1320228E80.774kNmE0.00399319MEF2i1310114E40.387kN