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PAGE1頁共3頁目錄第一部分設(shè)計資料1.工程概況 32.設(shè)計原始資料 33.設(shè)計任務(wù)要求 34.設(shè)計其它資料 35.參考書目 4第二部分建筑設(shè)計1.建筑平面設(shè)計 62.建筑剖面設(shè)計 73.定位軸線的確定 84.建筑立面設(shè)計 95.各種構(gòu)造的做法 9第三部分結(jié)構(gòu)設(shè)計1.結(jié)構(gòu)體系的選擇 112.材料選擇 133.檁條設(shè)計 144.墻架設(shè)計 175.吊車梁設(shè)計 206.剛架的內(nèi)力分析及設(shè)計 287.節(jié)點(diǎn)設(shè)計及計算 598.平臺設(shè)計 679.基礎(chǔ)設(shè)計 71第四部分PKPM輸出文件剛架設(shè)計 75第五部分英文翻譯結(jié)構(gòu)和環(huán)境 第一部分設(shè)計資料1.工程概況本設(shè)計為一新建的大型彩色印刷生產(chǎn)線為一全鋼結(jié)構(gòu)門式剛架輕型廠房,廠房位于包頭稀土高新技術(shù)開發(fā)區(qū)。車間長,寬,貨物起吊高度。2.設(shè)計原始資料2.1主廠房采暖按設(shè)計,冬季室外計算溫度,冬季室外最低氣溫,夏季最高氣溫。2.2年平均降雨日數(shù)91.3,年平均降水量678.4㎜,有記錄的日最大降水量100.8㎜,時最大降水量54.8㎜。2.3最大風(fēng)速/s,主導(dǎo)風(fēng)向:北,基本風(fēng)壓0.45KN/㎡。2.4最大積雪深度210㎜,基本雪壓0.35KN/㎡。2.5最高地下水位。2.6土壤凍結(jié)深度。2.7冬季相對濕度為55%,夏季相對濕度為40%。2.8地震設(shè)防烈度為8度。2.9車間防火等級為丁類Ⅲ級。2.10經(jīng)勘測知地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為150KPa,無不良地基。3.設(shè)計其他資料3.1車間采光面積比為1/6~1/8。3.2車間地坪荷重10KN/㎡,均采用水磨石地面,全部地坪待設(shè)備基礎(chǔ)完工后再施工。3.3廠房設(shè)3.3×3.6及2.4×2.4大門各一個,大門上設(shè)人行小門,門上有擋雨棚,外挑900㎜。3.4在第①②軸線間有一標(biāo)高為的操作平臺,平臺面積不小于15㎡,用鋼柱支撐,上部荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0KN/㎡,設(shè)鋼梯、平臺護(hù)欄。3.5車間內(nèi)設(shè)橋式吊車一輛,軟鉤,吊車工作級別位A3(輕級工作制),具體參數(shù)如下:4.設(shè)計任務(wù)要求4.1建筑設(shè)計圖紙內(nèi)容:建筑平面圖、正立面、剖立面、節(jié)點(diǎn)詳圖2~3個,門窗明細(xì)表、必要的文字說明,完成二號圖紙兩張。建筑設(shè)計說明書內(nèi)容:設(shè)計任務(wù)簡介、平、立、剖面設(shè)計說明、橋式軟鉤吊車性能參數(shù)起重量Q(t)跨度lk(m)基本尺寸(㎜)起重機(jī)量(t)最大輪壓(KN)大車寬B大車輪距K軌面至車頂高度H軌中心至大車外邊緣B1大車小車P1P25142.665承重及圍護(hù)結(jié)構(gòu)選擇和布置、主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造說明。4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙內(nèi)容:基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)布置和基礎(chǔ)施工圖;柱、吊車梁、柱間支撐等布置圖;屋面檁條布置圖、墻架布置圖;節(jié)點(diǎn)圖(柱腳、檁托、牛腿、柱和梁交接處);剛架圖、平臺圖。說明部分:結(jié)構(gòu)方案承重構(gòu)件(包括屋面板、檁條、吊車梁、柱、基礎(chǔ)、支撐系統(tǒng)和平臺系統(tǒng)的選型說明)計算部分要求完成廠房剛架(橫向及縱向)內(nèi)力分析及柱的一個完整設(shè)計,其具體內(nèi)容為:對廠房橫向剛架進(jìn)行荷載計算內(nèi)力分析及截面設(shè)計基礎(chǔ)的設(shè)計及配筋檁條、墻架及柱間支撐的設(shè)計平臺系統(tǒng)設(shè)計采用PKPM中的STS程序計算剛架內(nèi)力計算書要求:書寫工整、計算準(zhǔn)確、必要的示意圖不得徒手畫、應(yīng)有大概的比例4.3翻譯2000字符的英文專業(yè)資料5.參考書目《單層廠房建筑設(shè)計》建筑工業(yè)出版社《工業(yè)廠房墻板建筑節(jié)點(diǎn)參考圖集》冶金工業(yè)出版社《廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則》(TJ6-74)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018-)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(CECS102-98)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》中國建筑工業(yè)出版社《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計計算圖表》北京鋼鐵設(shè)計研究總院編冶金工業(yè)出版社《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》(課本)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》(課本)《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》
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第二部分建筑設(shè)計
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1.建筑平面設(shè)計
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1.1廠房平面形式的選擇
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有跨度確定該廠房為單跨,由生產(chǎn)工藝和起吊高度確定為單層,故該廠房平面形式選為矩形。這種平面形式較適應(yīng)工段間聯(lián)系緊密,運(yùn)輸路線短捷,形狀規(guī)整,經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)廠房,且這種平面形式由于寬度不大,室內(nèi)采光和通風(fēng)較容易解決。矩形形式規(guī)整,結(jié)構(gòu),構(gòu)造簡單,造價低,施工快,再者由于該生產(chǎn)線規(guī)模較小,采用此平面形式完全可以滿足使用上和工藝上的要求。
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1.2柱網(wǎng)的選擇
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由車間的長,寬,跨度尺寸柱距的要求確定柱子的位置,柱在平面中排列所形成的網(wǎng)絡(luò)為柱網(wǎng)。柱網(wǎng)的選擇實(shí)際上是廠房跨度和柱距的選擇。
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綜合考慮門式剛架的合理跨度有、、、,檁條的跨度有、、以及荷載性質(zhì)和類型等各方面的影響因素,確定沿廠房縱向跨度取為,柱距取目前我國的基本柱距。
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設(shè)計要求操作平臺面積不得小于15㎡,為便于設(shè)計,施工,以及適應(yīng)工藝的要求,確定平臺面積。其柱網(wǎng)的確定,為避免和剛架柱基礎(chǔ)靠得太近而形成聯(lián)合基礎(chǔ),平臺柱,次梁各向外懸挑,因此平臺下柱網(wǎng)柱距和跨度均為。
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在①、⑧號軸線靠山墻處各設(shè)兩根抗風(fēng)柱,且柱距為,距離A、B號定位軸線間距離各為,且抗風(fēng)柱的外側(cè)即為①、⑧號軸線。
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1.3輔助構(gòu)件的定位
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平臺尺寸為5400㎜×㎜,位于①、②軸線間,緊靠B軸線,平臺頂面標(biāo)高,同時設(shè)有鋼梯和平臺護(hù)欄,鋼梯設(shè)在A、B軸線靠近①軸線的一側(cè)。
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在A、B定位軸線間⑧號軸線的抗風(fēng)柱間設(shè)×的大門一個,主要供車輛和人員的出入,在A號軸③、④軸線間設(shè)×的大門一個,主要供材料和人員的出入,大門上設(shè)人行小門,門上有擋雨棚,外挑900㎜。
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在滿足車間采光面積比為1/6~1/8的前提下,只在廠房兩側(cè)縱墻開窗,柱間窗戶尺寸為×。
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吊車梯設(shè)在⑤、⑥定位軸線間靠近A號軸線一側(cè),吊車梯為焊接鋼梯,側(cè)面和頂角均設(shè)有護(hù)欄。
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外圍散水坡度i=5%,寬800㎜,大門入口的坡道坡度i=10%,且設(shè)有防滑條,寬為1500㎜。
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室內(nèi)外高差為150㎜,室外地面標(biāo)高為,在廠房的外圍四周±以上范圍均為砌體砌筑的墻體,兼作窗臺并支撐墻板。
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2.剖面設(shè)計
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廠房的生產(chǎn)工藝流程對剖面設(shè)計的影響很大,因而在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下,經(jīng)濟(jì)合理的確定廠房高度及有效利用和節(jié)約空間,解決好廠房的采光和通風(fēng),使其有良好的室內(nèi)環(huán)境,合理的選擇屋面排水,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形式及其構(gòu)造,使廠房具有隨氣候條件變化影響小的圍護(hù)功能,進(jìn)而保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行及為工人創(chuàng)造良好舒適的生產(chǎn)環(huán)境,同時滿足建筑工業(yè)化要求。
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2.1廠房高度的確定
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單層廠房的高度是指地面至屋架下表面的垂直距離,一般情況下,屋架下表面的高度即是柱頂與地面之間的高度,所以單層廠房的高度即是地面到柱頂?shù)母叨取?/p>
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由生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、貨物起吊高度、其中與運(yùn)輸和其他各方面的要求,初步確定軌頂標(biāo)高為,鋼結(jié)構(gòu)廠房梁柱的截面高度為跨度的1/30~1/45,即在400㎜~㎜之間,暫取梁柱截面高度為400㎜,吊車梁高度取600㎜,軌道選截面高度為134.7㎜的重軌,由設(shè)計資料所給出的橋式軟鉤吊車性能參數(shù)查得,軌面至車頂高度H=㎜,小車頂面至屋架下弦底部的安全高度取500㎜,由此確定柱頂標(biāo)高。
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有吊車廠房柱頂標(biāo)高的確定
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廠房柱頂標(biāo)高:H=H1+h6+h7
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式中:H—柱頂標(biāo)高,應(yīng)符合模數(shù)
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H1—軌頂標(biāo)高
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h6—軌面至車頂高度
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h7—小車頂面至屋架下弦底部的安全高度
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則H=++=㎜,取的模數(shù)H=㎜=。
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廠房高度的確定
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廠房高度的標(biāo)高:H′=H+h
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式中:h—橫梁截面高度
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則H′=+=㎜。
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屋脊標(biāo)高的確定:H″=H′+×i
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式中:H″—屋脊標(biāo)高
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L—廠房跨度
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i—屋脊坡度,一般取1/10。
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則H″==㎜=。
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2.2采光設(shè)計
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由于天然光的照度時刻都在變化,室內(nèi)工作面上的照度也隨之改變,因此,采光設(shè)計不能用變化的照度來作依據(jù),而是采用采光系數(shù)的概念來表示采光標(biāo)準(zhǔn)。
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設(shè)計書中規(guī)定的車間采光面積為1/6~1/8,則試設(shè)計在側(cè)墻開窗采光,且為雙側(cè)采光。在吊車梁處設(shè)置高側(cè)窗,提高了遠(yuǎn)離窗戶處的采光效果,改善了廠房光線的均勻程度,所設(shè)低窗寬,高為,高側(cè)窗寬為,高為,采光面積為1.8×3.6×13+0.9×3.6×16=㎡,滿足要求。
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2.3通風(fēng)設(shè)計
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廠房的通風(fēng)方式有兩種,即自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng),該廠房采用自然通風(fēng)。自然通風(fēng)是利用空氣的自然流動將室外的空氣引入室內(nèi),將室內(nèi)的空氣和熱量排至室外,針對該廠房的特點(diǎn)可利用室內(nèi)外的溫差造成的熱壓和風(fēng)吹向建筑物而在不同表面上造成的壓差來實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣,不失為一種經(jīng)濟(jì)合理的通風(fēng)方式。因此,在廠房的平面布置上要使廠房長軸與夏季主導(dǎo)風(fēng)向垂直,且廠房寬度<,便于組織穿堂風(fēng),以側(cè)墻上的側(cè)窗和山墻上的大門作為主要的通風(fēng)道。
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2.4廠房的保溫,隔熱設(shè)計
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為保證廠房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的保溫性能和在構(gòu)造上的嚴(yán)密性,屋面和墻面均采用輕質(zhì)高強(qiáng)的壓型鋼板,內(nèi)夾一定厚度的聚苯板用來保溫隔熱。
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3.定位軸線的確定
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單層廠房的定位軸線是確定廠房主要承重構(gòu)件位置的基準(zhǔn)線,同時也是設(shè)備安裝,施工放線的依據(jù)。依據(jù)我國現(xiàn)行的《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定,定位軸線的劃分與柱網(wǎng)布置是一致的,通常把廠房定位軸線劃分為橫向和縱向。垂直與廠房長度方向的稱為橫向定位軸線,平行于廠房長度方向的稱為縱向定位軸線。
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除山墻處端部剛架柱的橫向定位軸線與抗風(fēng)柱內(nèi)緣相重合外,其余橫向定位軸線與中間柱的中心線相重合,縱向定位軸線與吊車軌中心線的距離為750㎜。端部排架柱的中心線自端部橫向地位軸線內(nèi)移600㎜,因此端部實(shí)際柱距減少了600㎜,為5400㎜。
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4.建筑立面設(shè)計
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為使立面簡潔大方,比例恰當(dāng),達(dá)到完整均勻,節(jié)奏自然,色調(diào)質(zhì)感協(xié)調(diào)統(tǒng)一的效果。本廠房的立面采用水平劃分的手法,在水平方向設(shè)整排的矩形窗,組成水平條帶,增加立體感。低側(cè)窗為水平推拉窗,高側(cè)窗為上下翻轉(zhuǎn)的懸窗,在正立面開有×的門,門上設(shè)有外挑900㎜的雨棚。在水平方向附有不同色彩的板帶,增強(qiáng)立面效果。
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5.各種構(gòu)造的做法
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5.1散水做法,工程做法見(98J9-散4/69)
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5.2地面做法,工程做法見(98J1-地8/60)
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5.3坡道做法,工程做法見(98J9-坡3/70)
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5.4雨篷做法
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第三部分結(jié)構(gòu)計算
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結(jié)構(gòu)體系的選擇
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1.1門式剛架
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根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(CECS102-98)關(guān)于門式剛架建筑尺寸的規(guī)定:門式剛架跨度宜為9~36m,以為模數(shù);高度宜為4.5~9;剛架的間距,及柱網(wǎng)軸線在縱向的間距宜為。在本設(shè)計中所給資料中提供的是一座跨度為,柱距為,采用輕型屋蓋和輕型外墻的單層廠房,車間內(nèi)設(shè)5t的輕型工作制吊車,分析以上所給資料,無論從技術(shù)的角度還是經(jīng)濟(jì)的角度來看,選用門式剛架操作為本廠房的主要承重結(jié)構(gòu)體系,完全滿足使用上和功能上的要求,又因?yàn)檩p型屋面的應(yīng)用使屋面荷載大幅降低,使其自身具有優(yōu)越的抗震性能從而提高整個房屋的抗震能力,因此,在本設(shè)計中,門式剛架的柱、梁截面均選用等截面的實(shí)腹焊接工字形截面,為提高整個廠房的整體性和穩(wěn)定性,柱腳的連接形式采用剛接柱腳,梁柱之間的連接采用高強(qiáng)螺栓,總體設(shè)計力求技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,使用方便。
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1.2屋面系統(tǒng)
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屋面板
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屋面板選用雙層壓型鋼板內(nèi)夾聚苯保溫板的輕型屋面結(jié)構(gòu),其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、美觀、耐用、覆蓋面積較大、用料省、連接簡單、施工方便、利于工業(yè)化生產(chǎn),而且抗震、防火、可滿足不同尺寸的要求。壓型鋼板間的搭接所用緊固件設(shè)于波峰之上,橫向搭接與主導(dǎo)風(fēng)向一致,且采用錯縫鋪法,一般錯開1~2波即可,以免重疊搭接。
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檁條
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在該屋面體系中,選用卷邊槽形冷彎薄壁型鋼檁條,跨度,高度取跨度的1/35~1/50,最后由計算確定截面尺寸。
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ⅰ檁距取為,檁條的布置使腹板垂直屋面坡面,對槽鋼檁條,宜將上翼緣卷邊朝向屋脊方向,以減小屋面荷載偏心而引起的扭矩,宜采用雙脊檁條方案。
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ⅱ檁條的連接,與屋面可靠連接,以保證屋面能起阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn),與壓型鋼板屋面連接,宜采用帶橡膠墊圈的自攻螺釘,與屋架、剛架的連接設(shè)置角鋼檁托,以防止檁條在支座處的扭轉(zhuǎn)變形和傾覆,檁條端部與檁托的連接螺栓不少于2個,并沿檁條高度方向設(shè)置。
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ⅲ拉條與撐桿
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為了減小檁條在安裝和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn),保證其整體穩(wěn)定性而設(shè)置拉條,做起側(cè)向支撐點(diǎn)。在檁條跨度位置設(shè)置一道拉條(規(guī)范:i=1/10,檁跨>設(shè)一道;跨度>在檁跨三分點(diǎn)出各設(shè)一道)。
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為了減小屋架上弦平面外的計算長度,并增強(qiáng)其平面外的穩(wěn)定性,可將檁條與屋架上弦橫向水平支撐在交叉點(diǎn)處相連,使檁條兼作支撐的豎壓桿,參加支撐工作。在檐檁和其相鄰的檁條間設(shè)撐桿,撐桿采用鋼管內(nèi)設(shè)拉條的做法。在檐口處設(shè)置斜拉條和撐桿。
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1.3吊車梁系統(tǒng)
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在本設(shè)計中,車間內(nèi)設(shè)一輛起重量為5t的橋式軟鉤輕級工作制吊車,考慮到其起重量小,吊車梁采用跨度的焊接工字形截面。為增強(qiáng)其整體穩(wěn)定性,保證橋式吊車在梁上的平穩(wěn)行駛,采用加強(qiáng)受壓翼緣且沿梁全長均為同一截面的吊車梁。每隔一定距離在梁的上翼緣平面外設(shè)側(cè)向支撐點(diǎn)。通過計算確定梁的截面尺寸使之滿足承載力的要求,端跨吊車梁的連接與中間跨的有所區(qū)別。
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1.4基礎(chǔ)
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由于柱腳處荷載較小,故考慮采用獨(dú)立基礎(chǔ)。階梯形的剛性獨(dú)立基礎(chǔ)為主要的選擇形式,在剛性角的范圍內(nèi)確定臺階的高寬尺寸,墊層采用C10混凝土厚度為100㎜,基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號不小于C25,構(gòu)造鋼筋直徑為8~10㎜,間距為150~㎜。
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1.5圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系
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磚墻
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墻面標(biāo)高以下采用240磚墻,作為窗戶下窗臺和上部墻板的支撐段,同時也對地下潮氣的上升起到一定的阻止作用,使墻板和柱免受腐蝕。
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壓型鋼板墻
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墻面標(biāo)高以上的所有墻體均采用彩色夾心保溫壓型鋼板,根據(jù)門窗尺寸和墻架間距選用合適的壓型剛板來滿足輕質(zhì)、美觀、耐用、保溫、施工簡便、抗震、防火等方面的要求。
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墻架
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墻架的截面形式選為C型,跨度同柱距選為,開口方向參見墻梁布置圖。在墻梁的跨中設(shè)一道拉條,作為墻梁的豎向支撐,在最上端的兩相鄰墻梁間設(shè)斜拉條將其以下拉條所受的拉力傳于柱。墻板與墻梁的連接采用自攻螺栓,對于單側(cè)掛板的墻梁,板的自重會對墻梁產(chǎn)生偏心,為消除偏心的作用,拉條連接在掛板一側(cè)1/3板與柱間距處。拉條直徑為8~12㎜。
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1.6平臺系統(tǒng)
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廠房內(nèi)設(shè)高的操作平臺,平臺面積尺寸為5400㎜×㎜。平臺面板采用螺紋鋼板,梁,柱距選用熱軋型鋼。鋼梯由槽鋼和鋼板組成,滿足生產(chǎn)操作和通行方便要求。平臺柱腳設(shè)計為剛接,柱間設(shè)支撐,保證平臺安全。
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材料選擇
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2.1鋼材種類
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鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要有兩個種類,即碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。在本設(shè)計中選用碳素結(jié)構(gòu)鋼作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的主要用鋼。
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鋼材強(qiáng)度主要由其中碳元素含量的多少來決定,對建筑結(jié)構(gòu)用鋼而言,在滿足強(qiáng)度的前提下,還要具有一定的塑性和韌性,隨著含碳量的增加,碳素鋼的強(qiáng)度也在提高,而塑性和韌性卻在降低。在由Q195到Q275的所有碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號中,且綜合考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的重要性,荷載性質(zhì),連接方法,工作條件等方面,Q235鋼是較理想的鋼號。
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鋼結(jié)構(gòu)的元件是型鋼及鋼板,在本設(shè)計中門式剛架結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)體系中,首選型鋼,其次為焊接鋼板制作構(gòu)件,考慮到剛架梁柱截面較大,沒有合適的型鋼可造,故采用焊接工字形截面的焊接成型鋼來滿足結(jié)構(gòu)用鋼的要求,還有吊車梁用鋼也只能選用焊接鋼板組成的工字形鋼。其余的小柱,檁條,墻架,小梁,板材均可直接由熱軋型鋼,冷彎薄壁型鋼和熱軋鋼板表中選用,這樣可以減少制作工作量,提高工業(yè)化水平,加快施工速度,進(jìn)而降低工程造價。
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2.2保證項(xiàng)目
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本設(shè)計中的門式剛結(jié)構(gòu)廠房用鋼的主要牌號是Q235鋼,依據(jù)所處的不同環(huán)境和所承受的荷載效用以及結(jié)構(gòu)的重要性,采用不同的質(zhì)量等級,同時也具備不同的保證項(xiàng)目。
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設(shè)計資料中給出廠房所處環(huán)境,冬季室外計算溫度,冬季室外最低氣溫。對于需要驗(yàn)算疲勞的焊接結(jié)構(gòu),如剛架,吊車梁,由于計算溫度,處于和之間,應(yīng)選用由沖擊性能和合格C級鋼,對無需驗(yàn)算疲勞的其他構(gòu)件,宜采用Q鋼的保證項(xiàng)目中,碳含量,冷彎試驗(yàn)合格和沖擊韌性值沒有必要的保證條件。
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2.3連接材料
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在本設(shè)計中所涉及的所有連接所用鋼材,如焊條,螺栓的鋼材應(yīng)與主體金屬的強(qiáng)度相適應(yīng)。焊條選用E43系列焊條,采用手工電弧焊,連接螺栓分為普通螺栓和高強(qiáng)螺栓兩種。橫梁跨中拼接點(diǎn),梁柱拼接點(diǎn)所用螺栓一律為高強(qiáng)螺栓,其余為普通螺栓連接。初步確定高強(qiáng)螺栓為10.9級,柱腳與基礎(chǔ)的剛性連接采用錨栓,錨栓鋼號也為Q235。
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3.檁條的設(shè)計
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3.1檁條的選擇和在屋架上的布置和擱置
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實(shí)腹式檁條的截面高度h,一般為跨度的1/35~1/50,故初步選用檁條為卷邊槽形冷彎薄壁型鋼C180×70×20×2.5。
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實(shí)腹式檁條的截面均垂直于屋面坡面,且卷邊C型槽鋼的上翼緣肢尖(即卷邊)朝向屋脊方向(以減小屋面荷載偏心而引起的扭矩)。屋脊檁條的布置采取雙檁方案,雙脊檁之間的間距為,雙脊檁與跨中線等距(),且此雙檁條由圓鋼相連,其余檁條水平鄰距為,跨度,于1/2跨度處設(shè)一道拉條,在檐口處還設(shè)有撐桿和斜拉條。屋面為壓型鋼板,屋面坡度i=1/10(α=5.71°),為限制檐缺口處邊檁向上或向下兩個方向的側(cè)向彎曲所設(shè)的撐桿的要求為長細(xì)比λ≤,選用外徑Φ20㎜,壁厚3㎜的鋼管。
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3.2檁條計算
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荷載標(biāo)準(zhǔn)值(對水平投影面)
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ⅰ永久荷載
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壓型鋼板(二層含80㎜厚的保溫層)0.30KN/㎡
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檁條(包括拉條)0.05KN/㎡
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0.35KN/㎡
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ⅱ可變荷載
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屋面均布活荷載0.50KN/㎡,雪荷載0.35KN/㎡,計算是兩者取較大值為0.50KN/㎡。
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內(nèi)力計算
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ⅰ永久荷載與屋面活載組合
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檁條線荷載
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彎矩設(shè)計值:
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ⅱ永久荷載與風(fēng)荷載吸力組合
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風(fēng)荷載高度變化系數(shù)取μZ=1.0(高度小于,B類地面粗糙度),按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102:)表A-2,風(fēng)荷載體型系數(shù)取邊緣帶μS=-1.40(吸),則垂直屋面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:
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檁條線荷載
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彎矩設(shè)計值
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截面選擇及截面特性
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ⅰ選用卷邊槽形冷彎薄壁型鋼C180×70×20×2.5
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δ近似取200N/㎜2,截面上翼緣有效寬厚比b2/t=23,b2=㎜,應(yīng)考慮有效截面,同時跨中截面有孔洞削弱,同時考慮用0.9的折減系數(shù),則有效截面抵抗矩為:
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既定屋面能阻止檁條側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn),由此計算檁條截面兩個轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的強(qiáng)度為:
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ⅱ穩(wěn)定性計算
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屋面能阻止檁條的側(cè)向失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn),在此吸力的作用下計算檁條的穩(wěn)定性,受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)。
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查表:跨中無側(cè)向支撐
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由以上計算可知內(nèi)力設(shè)計值由永久荷載與屋面活荷載組合控制,因屋面對上翼緣的約束為有利因素,故可將公式中屋面自重在y方向的分量忽略,即認(rèn)為在y方向產(chǎn)生的彎矩全部由受拉翼緣承受。
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ⅲ撓度計算(簡支梁)
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ⅳ構(gòu)造要求
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故此檁條在平面內(nèi)、外均滿足要求。
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4.墻架設(shè)計
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4.1墻架的選擇與布置
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墻梁選擇帶卷邊的冷彎薄壁型鋼(C型鋼),跨度,墻架采用高頻焊接輕型H型鋼,墻梁與焊于柱上的角鋼支托連接,為防止C型鋼槽內(nèi)積灰積水引起銹蝕,采用開口向下,但同時考慮到槽口向上時便于與柱連接,固定窗框,故根據(jù)設(shè)計來定向上或向下,作為墻架柱兼抗風(fēng)柱與剛架橫梁的連接采用彈簧板,以消除剛架豎向荷載作用的影響,同時,為減小橫梁豎向計算跨度和增強(qiáng)穩(wěn)定性,在橫梁間設(shè)置拉條。
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墻面板采用彩色鍍鋅薄鋼板,厚度0.4㎜~0.7㎜之間,山墻處的墻架布置圖如圖。
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4.2墻架內(nèi)力計算
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計算數(shù)據(jù)和資料
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輕型門式剛架,跨度,柱高,屋面坡度i=1/10(α=5.71o),計算最大梁間距,基本風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值ω0=0.45KN/㎡,根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載
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規(guī)范》地面粗糙度系數(shù)按B類取值,高度5~10m之間,風(fēng)壓高度變化系數(shù)μs=1.0,風(fēng)荷載體型系數(shù)μs按CECS102:2002中,對封閉式房屋,端墻風(fēng)壓力的體型系數(shù)為0.9,風(fēng)吸力的體型系數(shù)μs為-0.2,偏安全地取μs=-1.1或+1.0。
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垂直于房屋墻面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:
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均布風(fēng)荷載設(shè)計值:
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則作用在墻梁上的風(fēng)荷載設(shè)計值:
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墻梁自重:標(biāo)準(zhǔn)值:0.07KN/m
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設(shè)計值:0.07×1.2=0.084KN/㎡(落地墻不計墻重,因墻梁先裝不計拉條作用)
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墻梁間距,墻板上均布風(fēng)荷載設(shè)計值Qx=0.70KN/㎡,由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》表6-1選用YX15--826型壓型鋼板,鋼板厚度0.6㎜,可滿足要求。
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4.3墻梁內(nèi)力計算
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墻板下端與高的磚砌體墻相連接,且板與板之間有可靠的連接,因此,墻梁只承受自重,不考慮拉條作用,墻梁按簡支梁計算
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4.4截面選擇與驗(yàn)算
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截面選擇
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由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》表11-1選用CQL6.0-1.8-1即C180×70×20×2.0型冷彎薄壁型鋼作為墻梁。
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強(qiáng)度驗(yàn)算,C180×70×20×2.0平放,開口朝上
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b/t=70/2.0=35,b/t=b1/t全截面有效
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h/t=/2.0=90,h/t=h1/t全截面有效
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風(fēng)荷載作用下的撓度
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4.5抗風(fēng)柱設(shè)計
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墻梁C180×70×20×2.0,自重/m。
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墻梁自重設(shè)計值:5.39×9.8×1.2=0.0634KN/m
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作用于柱各支托處的垂直力為:0.×6=0.3804KN
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按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》表11-2選用的是普通高頻焊接H型鋼H300××3.2×4.5,因?yàn)橐雎詨艽怪焙奢d的偏心矩,柱重為17.91×9.8×1.2=0.21KN/m。
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墻架柱的最大彎矩=(1/8)×4.39×9.32=47.46KNm
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墻架柱的最大軸力N=7×0.+9.3×0.21=4.686KN
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ⅰ彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定性計算
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=1.0,按《鋼結(jié)構(gòu)手冊》查表4-8得,由附表值查的=0.(b類)
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ⅱ彎矩作用平面外的穩(wěn)定性
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基于墻梁和墻板的支撐作用,可不驗(yàn)算其穩(wěn)定性。
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ⅲ撓度驗(yàn)算
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由于柱為上端鉸接,下端固定,一般可不驗(yàn)算其在水平荷載的撓度。
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5.吊車梁設(shè)計
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5.1吊車梁選用焊接工字形截面的簡支吊車梁系統(tǒng),跨度為,無制動結(jié)構(gòu),支撐與鋼柱,采用加強(qiáng)受壓翼緣的方式提高吊車梁的整體穩(wěn)定性。焊接吊車梁的鋼材型號為Q235鋼,焊條為E43鋼,橋式軟鉤吊車性能參數(shù)如下表所示:
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起重量Q(t)跨度lk(m)工作制吊鉤類型輪距尺寸(m)最大輪壓Pmax(KN)小車重(t)吊車總重(t)輪道型號5輕級軟鉤652.638(38.73KN/m)5.2吊車豎向荷載計算(按兩臺同型號吊車考慮)
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吊車荷載的動力系數(shù)μ=1.05,吊車荷載分項(xiàng)系數(shù)γQ=1.4,n=2(一側(cè)輪子數(shù))
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吊車荷載設(shè)計值為:
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5.3內(nèi)力計算
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吊車梁的最大彎矩及相應(yīng)力剪力
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分析:
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ⅰ兩個輪子作用在梁上
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最大彎矩點(diǎn)(C點(diǎn))的位置為:
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a1=×2=㎜
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a2=a1/4=/4=㎜
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最大彎矩為:
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在處的相應(yīng)剪力為:
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ⅱ三個輪子作用在梁上
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最大彎矩點(diǎn)(C點(diǎn))的位置為:
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a1=×2=㎜
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a2=㎜
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a3=(a2-a1)/6=㎜
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最大彎矩為:
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在處的相應(yīng)剪力為:
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經(jīng)分析得,按兩個輪子作用于梁上時考慮。
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最大剪力(梁端支座處)
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有水平荷載產(chǎn)生的最大彎矩
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5.4截面選擇
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腹板高度的確定
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按容許撓度值?。?/p>
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梁高h(yuǎn)值應(yīng)接近經(jīng)濟(jì)高度h≈hec=㎜
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吊車梁腹板厚度的確定
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因兩種結(jié)果均小于8㎜,故按規(guī)范要求取=8㎜。
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吊車梁翼緣尺寸的確定
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b≈(1/3~1/5)=(1/3~1/5)×=~㎜,
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但應(yīng)大于200㎜,故采用300×12(考慮軌道寬度的要求)。
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5.5截面特性
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吊車梁截面如圖:
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毛截面特性
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A=×12+×12+8×=㎜2=㎝2
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凈截面特性(預(yù)選螺栓為Ф21.5)
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An=-2××12=㎜2=㎝2
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上翼緣對y軸的特性:
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5.6強(qiáng)度計算
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正應(yīng)力
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剪應(yīng)力
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腹板的局部壓應(yīng)力
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集中荷載增大系數(shù)ψ=1.0,F(xiàn)=P=95.55KN
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5.7穩(wěn)定計算
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梁的整體穩(wěn)定性
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則整體穩(wěn)定性:
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腹板的局部穩(wěn)定性
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5.8撓度計算
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按一臺吊車計算撓度,因一臺輪距為,所以求一臺吊車的最大彎矩只能一個吊車輪壓作用在梁上。
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5.9支座加勁肋計算
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支座加勁肋分為平板式支座加勁肋和突緣支座加勁肋,其中后者在工程上使用較為廣泛。取支座加勁肋為:2—×8㎜。
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端面承壓應(yīng)力為:
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穩(wěn)定計算:
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A=10×1.2×1+12×0.8=㎝2
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屬于b類截面,查表得=0.
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則計算支座加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性:
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5.10焊縫計算
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上翼緣與腹板的連接焊縫
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下翼緣與腹板的連接焊縫
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支座加勁肋與腹板的連接焊縫
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采用=8㎜。
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6.剛架內(nèi)力分析及設(shè)計
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6.1門式剛架資料
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單層廠房采用單跨雙坡門式剛架,剛架跨度,柱高,共有8榀剛架,柱距,屋面坡度1/10,地震設(shè)防烈度為8度,屋面及墻面板為壓型鋼板,中間夾有80㎜厚的聚苯板保溫層,檁條墻梁為薄壁卷邊C型鋼,間距,鋼材采用Q235鋼,焊條E43型,剛架尺寸及風(fēng)荷載體型系數(shù)(取端區(qū))如下圖所示:
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6.2荷載取值
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荷載標(biāo)準(zhǔn)值(對水平投影面)
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壓型鋼板(二層含80㎜厚的保溫層)0.30KN/㎡
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檁條(包括拉條)0.05KN/㎡
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剛架斜梁自重 0.15KN/㎡
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0.50KN/㎡
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可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值
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屋面均布活荷載0.50KN/㎡,雪荷載0.35KN/㎡,計算是兩者取較大值為0.50KN/㎡。
這是添加到每個段
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