帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置說(shuō)明書(shū)-機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)及單層雙跨工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

前言單層廠房的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)大致可分為砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。一般情況下，無(wú)吊車或吊車噸位不超過(guò)5t，其跨度在15m以內(nèi)，柱頂標(biāo)高在8m以下，無(wú)特殊工藝要求的小型廠房，可采用由磚柱、鋼筋混凝土屋架或木屋架或輕鋼屋架組成的砌體結(jié)構(gòu)；當(dāng)?shù)踯噰嵨辉?50t以上或跨度大于36m的大型廠房，或有特殊工藝要求的廠房（如設(shè)有10t以上鍛錘的車間以及高溫車間的特殊部位等），一般采用鋼屋架、鋼筋混凝土柱或者是全鋼結(jié)構(gòu)，其他大部分廠房均可采用混凝土結(jié)構(gòu)。單層廠房結(jié)構(gòu)一般由屋蓋結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、支撐系統(tǒng)、吊車梁、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)等組成。它比較容易組織生產(chǎn)工藝流程和車間內(nèi)部運(yùn)輸，地面上能夠放置較重的機(jī)器設(shè)備和產(chǎn)品，所以其在工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，單層廠房的設(shè)計(jì)越來(lái)越重視設(shè)備節(jié)能,充分利用自然通風(fēng),利用自然采光,發(fā)展節(jié)能省地型工業(yè)廠房；運(yùn)用生態(tài)學(xué)中的共生與再生原則，結(jié)合自然，保護(hù)環(huán)境，防止污染，發(fā)展具有良好生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的現(xiàn)代工業(yè)廠房；利用高科技材料，發(fā)展更具靈活性、通用性和多樣化的工業(yè)廠房。由于水平所限，時(shí)間倉(cāng)促，文中一定存在缺點(diǎn)和不足，甚至錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。1.設(shè)計(jì)條件與資料1.1建筑物基本條件某金工車間為兩跨等高廠房，跨度均為24m，柱距均為6m，車間總長(zhǎng)度66m。每跨設(shè)有20/5t吊車各兩臺(tái)，吊車工作級(jí)別為中制，軌頂標(biāo)高為9.6m，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為-0.8m，廠房無(wú)天窗，建筑剖面簡(jiǎn)圖如圖1所示。圖1廠房剖面示意圖1.2設(shè)計(jì)資料

（1）荷載:屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7KN/m。（2）材料:=1\*GB3①柱:混凝土C30;縱筋HRB335級(jí);箍筋采用HPB235級(jí)。=2\*GB3②基礎(chǔ):混凝土C30;鋼筋HPB235級(jí)。=3\*GB3③型鋼及預(yù)埋件鐵板用HRB335、HPB235級(jí)鋼筋。（3）建筑構(gòu)造=1\*GB3①屋面:卷材防水屋面,其做法如下:兩氈三油防水層上鋪小石子:0.35KN/m。20mm厚水泥砂漿找平層:20×0.02=0.4KN/m。100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層:5×0.1=0.5KN/m。一氈兩油隔氣層:0.05KN/m。20mm厚水泥砂漿找平層:20×0.02=0.4KN/m。預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板(包括灌縫)荷載標(biāo)準(zhǔn)值1.4KN/m。=2\*GB3②屋蓋鋼支撐荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.05KN/m,屋架自重標(biāo)準(zhǔn)值106KN/榀,坡度:1:6。=3\*GB3③墻體用240mm厚雙面清水維護(hù)磚墻;鋼窗寬度3.6m,縱墻上窗洞高2400mm。=4\*GB3④地面:室內(nèi)素混凝土地面,室內(nèi)外高差150mm。（4）吊車:橋式吊車,軟鉤,中級(jí)工作制。吊車梁:先張法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁,梁高1.2m,自重。吊車軌道聯(lián)結(jié):軌道及連接件自重1KN/m。吊車荷載:最大輪壓=215KN。最小輪壓=45KN。小車總重g=75KN。大車寬B=5550mm。輪距K=4400mm。（5）工程地質(zhì)及水文條件該場(chǎng)地地面粗糙度為B類，地形平整,無(wú)滑坡,無(wú)液化土層等不良地質(zhì)現(xiàn)象。=1\*GB3①地層自上而下為填土層:厚度約為0.5m。砂質(zhì)粘土:厚度約為2.0m,[f]=200KN/m。卵石:中密,厚度約為5～7m,[f]=600KN/m。基巖:表層中度風(fēng)化。=2\*GB3②地下水位在地面7m以下,設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地下水的影響，也不考慮抗震設(shè)防。（6）氣象資料:基本風(fēng)壓為0.35KN/m,基本雪壓為0.2KN/m。1.3設(shè)計(jì)要求（1）確定柱截面尺寸；（2）荷載計(jì)算；（3）分析排架內(nèi)力；（4）柱、牛腿配筋計(jì)算；（5）編制荷載、內(nèi)力計(jì)算說(shuō)明書(shū)；（6）根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制排架柱結(jié)構(gòu)施工圖；（7）柱下基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及其配筋；（8）繪制柱下基礎(chǔ)施工圖；2.確定柱的截面尺寸Q=（15~20）t,中級(jí)工作制，=9.6+0.8=10.5m。上柱:矩形:500mm×500mm面積:慣性矩:下柱:工字型柱截面尺寸見(jiàn)圖2。排架計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。3.荷載計(jì)算=1\*GB2⑴恒載=1\*GB3①屋蓋自重:兩氈三油防水層上鋪小石子:0.35（KN/m）20mm厚水泥砂漿找平層:20×0.02=0.4（KN/m）100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層:5×0.1=0.5（KN/m）一氈兩油隔氣層:0.05（KN/m）20mm厚水泥砂漿找平層:20×0.02=0.4（KN/m）預(yù)應(yīng)力大型屋面板1.4（KN/m）合計(jì)3.1（KN/m）屋架自重:106（KN/榀）則作用于屋頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重為上式中的系數(shù)1.05為考慮柱牛腿處及柱根部矩形部分的重量。=3\*GB3③吊車梁、軌道及軌道聯(lián)結(jié)件自重:各柱恒載的作用位置見(jiàn)圖4。=2\*GB2⑵屋面活荷載屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7KN/m。雪荷載屋面均布活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮.故屋面荷載為其作用位置與屋蓋自重的位置同。=3\*GB2⑶吊車荷載每跨設(shè)20t的吊車各2臺(tái),中級(jí)工作制,吊車的主要參數(shù)如下:輪距:K=4.44m;大車寬:B=5.55m；小車重:g=75KN；最大輪壓:=215KN；最小輪壓:=45KN圖5是在2臺(tái)10t吊車作用下,吊車梁的支座反力影響線。=1\*GB3①吊車的豎向荷載==,的作用位置同吊車梁軌道及軌道聯(lián)結(jié)件自重的作用點(diǎn)。=2\*GB3②吊車的橫向水平荷載由于額定起重量在16~50t之間,取=10%,則其作用位置在吊車梁的頂面處。=4\*GB2⑷風(fēng)荷載基本風(fēng)壓:=0.35KN/m,市郊地面粗糙度按B類考慮,查得風(fēng)壓高度變化系數(shù):查得風(fēng)荷載體型系數(shù),如圖6所示,則作用于排架上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為:其中B為排架的計(jì)算寬度.風(fēng)荷載作用的示意圖及排架計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖7(a)、(b)。作用在柱頂處的風(fēng)荷載集中力:4.排架的內(nèi)力分析=1\*GB2⑴剪力分配系數(shù)的確定因邊柱和中柱的截面相同,則因各柱的抗側(cè)移剛度相同,則各柱的剪力分配系數(shù)相同=2\*GB2⑵恒載作用下排架的內(nèi)力恒載作用下排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖8。n=0.21,λ=0.3查單階柱柱頂反力系數(shù)表得,各柱不動(dòng)鉸支承的支反力為A列柱:C列柱:柱頂不動(dòng)鉸支反力同A柱,方向相反B列柱:則排架柱柱頂不動(dòng)鉸支座的總反力為最終分配到各柱柱頂?shù)募袅Ψ謩e為：恒載作用下排架彎矩圖、軸力圖,如圖9所示。=3\*GB3③屋面活荷載作用下排架的內(nèi)力屋面活荷載作用于AB跨時(shí)的計(jì)算簡(jiǎn)圖(作用于BC跨時(shí)與其對(duì)稱),見(jiàn)圖10。n=0.21,λ=0.3查單階柱柱頂反力系數(shù)表得,各柱不動(dòng)鉸支承的支反力為A列柱:B柱列:排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力為最終分配到各柱柱頂剪力分別為屋面活荷載作用于AB跨時(shí)排架的彎矩、軸力圖見(jiàn)圖11。=4\*GB2⑷其他荷載作用下排架的內(nèi)力同理可得其他荷載作用下排架的內(nèi)力,計(jì)算結(jié)果列于表1。其余荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖及排架的彎矩、軸力圖見(jiàn)圖12~21。表1荷載作用下排架的內(nèi)力分析結(jié)果荷載柱上力矩/(KN·m)各柱柱頂不動(dòng)鉸支承力反力/KN總反力/KN分配到各柱頂最后剪力/KN吊車豎向荷載作用于AB跨作用于A列柱(BC跨與其對(duì)稱)=174.7(↘)=91.4(↙)16.5(←)8.7（→）05.6(←)14.6(←)12.7（→）1.9（→）吊車豎向荷載作用于AB跨作用于A列柱(BC跨與其對(duì)稱)=36.6(↘)=436.8(↙)3.5(←)41.4（→）037.9（→）16.1(←)28.7（→）12.6(←)吊車水平荷作用于AB跨向右(向左時(shí)與其對(duì)稱)=18.6KN(吊車梁取1.2m)11.9(←)11.9(←)023.8(←)4(←)4(←)8（→）風(fēng)荷載作用下左來(lái)風(fēng)(右來(lái)風(fēng)時(shí)與其對(duì)稱)=10.9KN=2.3KN/m=1.25KN/m15(←)05.8(←)31.7(←)4.4(←)10.6（→）4.5（→）注:在各種荷載作用之下,A柱和B柱的內(nèi)力圖及控制截面內(nèi)力匯總于表2和表3。5.排架的內(nèi)力組合在各種荷載作用下,對(duì)邊柱和中柱進(jìn)行最不利內(nèi)力組合.其中未考慮廠房的整體空間的作用.A柱加B柱的內(nèi)力組合結(jié)果見(jiàn)表4和表5。表4A柱的內(nèi)力組合截面內(nèi)力+及相應(yīng)的N、V-及相應(yīng)的N、V及相應(yīng)的M、V及相應(yīng)的M、V組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值Ⅰ-ⅠM①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]88①+0.9[②+0.8(⑤+⑥+⑧)+⑨+]-28.5①+0.9[②+0.8(⑤+⑥+⑧)+⑨+]-28.5①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]88N306.7424.2424.2306.7Ⅱ-ⅡM①+0.9[③+0.8(④+⑦)+⑨+⑩]110①+0.9[②+0.8(⑤+⑧)+⑨+]-35.9①+0.9[②+0.8(④+⑦)+⑨+⑩]90.3①+0.9[⑦+⑨+⑩]29.6N840.2572.2903.7420.9Ⅲ-ⅢM①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]501.5①+0.9[②+⑤+⑥+]-147①+0.9[②+④+⑥+]8.86①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]501.5N487.9661.11076487.9V28.6-11.5-10.128.6表5B柱的內(nèi)力組合截面內(nèi)力+及相應(yīng)的N、V-及相應(yīng)的N、V及相應(yīng)的M、V及相應(yīng)的M、V組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值Ⅰ-ⅠM①+0.9[③+⑤+⑥+⑩]152.8①+0.9[②+⑦+⑨+]-152.8①+0.9[②+③+⑤+⑥+⑩]143.9①+0.9[⑤+⑥+⑩]143.9N726.4726.4790662.9Ⅱ-ⅡM①+0.9[③+⑦+⑨+⑩]284.4①+0.9[②+⑤+⑥+]-284.4①+0.9[②+③+⑦+⑨+⑩]275.6①+⑩41.3N134013401404752.3Ⅲ-ⅢM①+0.9[③+0.8(④+⑦)+⑥+⑩]294.6①+0.9[②+0.8(⑤+⑧)+⑥+]-294.6①+0.9[②+③+0.8(④+⑦)+⑥+⑩]287.4①+⑩140N139013901453819.3V-5.85.8-5.610.6注:1）組合及中,±M的絕對(duì)值相等.因柱為對(duì)稱配筋,所以表中的M只取了正值.2）表中0.8為參與組合的吊車豎向荷載為4臺(tái)時(shí)的荷載折減系數(shù)。根據(jù)《荷載規(guī)范》,荷載效應(yīng)的基本組合有兩種.一種由可變荷載效應(yīng)控制的組合;一種由永久荷載效應(yīng)控制的組合.單層廠房中排架的內(nèi)力通常由第一種組合控制。6.柱的截面設(shè)計(jì)=1\*GB2⑴選取控制截面的最不利內(nèi)力大偏心受壓和小偏心受壓界限破壞時(shí)的軸壓力為: A、B柱:上柱:下柱:(取=40mm)經(jīng)比較,A、B柱的所有<,所以A、B柱組合后的內(nèi)力值均為大偏心受壓.對(duì)大偏心受壓,對(duì)稱配筋的柱,在“︱M︱相差不多時(shí),N越小越不利;N相差不大時(shí)︱M︱越大越不利”.由此可確定各柱的最不利內(nèi)力為:A柱:B柱:=2\*GB2⑵縱向受力鋼筋的計(jì)算(表6)=3\*GB2⑶箍筋的配置因柱底的剪力很小=28.6KN(A柱)若取剪跨比=3 則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于柱底的剪力值(還未考慮軸向壓力對(duì)斜截面受剪的有利影響),所以排架柱的箍筋按構(gòu)造配置為10@200,柱箍筋加密區(qū)取為10@100,加密區(qū)范圍(此處按抗震要求配置)，柱配筋施工圖見(jiàn)圖28和圖29。=4\*GB2⑷排架柱平面外軸心受壓承載力驗(yàn)算取配筋中的較小值驗(yàn)算。AB柱:，所以A、B柱平面外受壓承載力滿足要求。A、B柱截面配筋圖，見(jiàn)圖29和圖30。=5\*GB2⑸牛腿的設(shè)計(jì)A柱:根據(jù)牛腿的構(gòu)造要求,初步確定牛腿的尺寸,如圖22所示。表6A、B柱縱向受力鋼筋的計(jì)算表柱截面項(xiàng)目A柱B柱Ⅰ-ⅠⅢ-ⅢⅠ-ⅠⅢ-ⅢM/(KN·m)88501.5143.9294.6N/KN306.7487.9662.913902871028217212(取及20中較大值)(mm)203020303071058237242(上柱)(下柱)7.89.27.89.215.6>5>1510.2>5<1515.6>5>1510.2>5<155.83>1.0取1.03.64>1.0取1.02.7>1.0取1.01.28>1.0取1.00.991.050.991.052.51.232.71.35977.51711.3850736.742.8<取8068.2<<取8092.7194.4>>13573)17683)22623)02)實(shí)配鋼筋/(mm×mm)4φ22(1520)5φ22(1900)4φ28(2463)4φ22(1520)配筋率/%0.610.760.990.611.221.531.971.22注:1),則.2)3)4)矩形截面:,5)Ⅰ形截面:,=1\*GB3①牛腿截面尺寸的驗(yàn)算牛腿的截面尺寸滿足要求。=2\*GB3②牛腿頂面局部受壓驗(yàn)算 取吊車梁的墊板尺寸為500mm×250mm,則牛腿頂面的局壓滿足要求。=3\*GB3③牛腿縱向受拉鋼筋的計(jì)算因?yàn)?取=0.3×760=228mm=4\*GB3④牛腿的箍筋牛腿的水平箍筋選用10@100,牛腿的范圍有,箍筋的總截面面積為故箍筋的設(shè)置滿足構(gòu)造要求。牛腿的=0<0.3,可不設(shè)彎起鋼筋.牛腿的配筋如圖23所示。同理,可設(shè)計(jì)出B柱牛腿的尺寸及配筋如圖23所示。=6\*GB2⑹使用階段柱的裂縫寬度的驗(yàn)算由《混凝土規(guī)范》知,排架柱的裂縫控制等級(jí)為三級(jí),按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算的最大裂縫寬度。只有A柱的I-I,Ⅲ-Ⅲ截面處,需進(jìn)行裂縫寬度的驗(yàn)算,見(jiàn)表7。7.柱的吊裝驗(yàn)算A、B柱的截面尺寸相同,B柱的荷載在牛腿處稍大些,因此只需對(duì)B柱進(jìn)行吊裝時(shí)的驗(yàn)算。=1\*GB2⑴柱吊裝時(shí)的承載力驗(yàn)算混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%時(shí)方可吊裝。表7A柱裂縫寬度的驗(yàn)算項(xiàng)目截面I-I（上柱）Ⅲ-Ⅲ（下柱）67.7385.8235.9375.3287102815.6>1410.2<141.11.0535143800.4136072675.51940.010.148-0.63<0.2取0.20.640.036mm<0.3mm0.23mm<0.3mm注：1）內(nèi)力的標(biāo)準(zhǔn)值近似值取設(shè)計(jì)值除1.3的系數(shù)。根據(jù)構(gòu)造要求,取柱入基礎(chǔ)的深度,所以柱吊裝驗(yàn)算時(shí)的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖24所示?？紤]到牛腿根部及柱底部為矩形截面,下柱自重乘1.1的系數(shù),1.5為動(dòng)力系數(shù)。由得的最大位置式中:—結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),取為0.9所以柱吊裝的承載力滿足要求。8.基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)混凝土采用C30;,,墊層采用C10素混凝土,厚100.A柱基礎(chǔ)的標(biāo)高見(jiàn)圖25。A柱:由基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)頂面的荷載計(jì)算:基礎(chǔ)梁b×h=250mm×500mm,圍護(hù)墻為240mm厚清水磚墻

墻上開(kāi)有上下兩層鋼窗,上窗:寬×高為3.6m×2.4m；下窗：寬×高為3.6m×4.8m；鋼窗重取為0.45;清水磚墻為18×0.24=4.32墻重:[(15.2+0.15)×6-（4.8+2.4）×3.6]×4.32=285.9KN鋼窗重:（4.8+2.4）×4.2×0.45=13.6KN基礎(chǔ)梁自重:0.25×0.5×6×25=18.8KN合計(jì)A柱基礎(chǔ)頂面最不利內(nèi)力(設(shè)計(jì)值):B柱基礎(chǔ)頂面最不利內(nèi)力(設(shè)計(jì)值):基礎(chǔ)的受力圖見(jiàn)圖26。=1\*GB2⑴地基承載力的驗(yàn)算=1\*GB3①A柱基礎(chǔ)底面積的確定由杯口基礎(chǔ)的構(gòu)造要求可初步確定基礎(chǔ)的尺寸及埋置深度d,見(jiàn)圖27。d=1.1+0.8=1.9m(式中1.3為系數(shù)1.2與1.4的平均值)將基礎(chǔ)底面積擴(kuò)大1.4倍,1.4A=1.4×7.1=9.9=2\*GB3②B柱基礎(chǔ)底面積的確定由杯口基礎(chǔ)的構(gòu)造要求可初步確定基礎(chǔ)的尺寸及埋置深度d,見(jiàn)圖27。d=1.1+0.8=1.9m(式中1.3為系數(shù)1.2與1.4的平均值)將基礎(chǔ)底面積擴(kuò)大1.4倍,1.4A=1.4×8.85=12.4③地基承載力的驗(yàn)算;基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上土重的標(biāo)準(zhǔn)值為A柱和B柱基礎(chǔ)底面壓力標(biāo)準(zhǔn)值分別見(jiàn)表8和表9。表8A柱基礎(chǔ)底面壓力標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)力項(xiàng)目ⅠⅡⅢ385.8-113.16.8375.3508.5827.722-8.8-7.81026.91160.11479.3228.1-304.7-183.7153.4180.9197.579.582.2138116.5131.6167.8注:1)表中的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值為設(shè)計(jì)值除1.3的系數(shù)。2)表中h為基礎(chǔ)高度1.1m。表9B柱基礎(chǔ)底面壓力標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)力項(xiàng)目ⅠⅡⅢ22622110810691120630-4.43-4.38.21847189814083934.3-65156160123148152109152156116注:1)表中的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值為設(shè)計(jì)值除1.3的系數(shù)。2)表中h為基礎(chǔ)高度1.1m。從表8和表9可看出基礎(chǔ)底面積滿足地基承載力的要求。=2\*GB2⑵基礎(chǔ)的受沖切承載力驗(yàn)算扣除基礎(chǔ)自重及其上土重后,基礎(chǔ)地面內(nèi)力設(shè)計(jì)值在基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的凈反力計(jì)算見(jiàn)表9。因柱與基礎(chǔ)交接處杯壁厚300mm小于杯壁高度400mm,說(shuō)明上階底落在沖切破壞錐體以內(nèi),故僅需對(duì)變階處進(jìn)行沖切驗(yàn)算。.表9基礎(chǔ)底面凈反力設(shè)計(jì)值項(xiàng)目?jī)?nèi)力ⅠⅡⅢA柱B柱A柱B柱A柱B柱867.617701040.818361455.71199306.21165-3781232-538.2613148274179.2286252.216648.81856.815.777.931此時(shí)=700-40=660mm沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面上邊長(zhǎng)和下邊長(zhǎng)分別為A柱：=500+2×375=1250mm=1250+2×660=2570mm>2100mm,取=2100mmB柱：=500+2×375=1250mm=1250+2×660=2570mm<2700mm,取=2570mm