鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)概況單層工業(yè)廠房，長60米，寬30米，梁與柱均為桁架結(jié)構(gòu)，屋面只有雪荷載和活荷載。二、設(shè)計(jì)條件1.設(shè)計(jì)使用年限：50年2.自然條件（1）地理位置：蘭州市某郊區(qū)（2）環(huán)境條件：除雪荷載外不考慮其他環(huán)境條件3.荷載條件①結(jié)構(gòu)自重（Q235）：容重7.698×10-5N/mm3②靜力荷載（雪荷載）：50年一遇最大雪荷載0.15kN/m2③動(dòng)力荷載（吊車）：起重最大量10噸4.材料（1）Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼（2）①熱軋普通槽鋼（格構(gòu)式柱）②冷彎薄壁方鋼管（橫梁、檁條）③熱軋普通工字鋼（吊車梁）④熱軋普通H型鋼（吊車軌道）⑤鋼板（綴板）⑥壓型鋼板（屋面）4.安裝條件：梁與柱鉸接，柱與基礎(chǔ)固定連接，其他連接部分焊所需截面面積：A=N/(ψf)=50000/(0.856×215)N/cm2=2.7cm2回轉(zhuǎn)半徑：iy=loy/λy=500cm/50=10cm查表試選：2[25aA=2×34.91=69.82cm2，iy=9.81cm，i1=2.42cm,Z0=2.07cm,I1=175.9cm4驗(yàn)算繞實(shí)軸穩(wěn)定：λy=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97<[λ]=150,滿足要求查表得：ψ=0.852(b類截面)N/(ψA)=50000N/(69.82×102)cm2=8.41N/mm2<f=215N/mm2，滿足要求②對虛軸根據(jù)等穩(wěn)條件確定肢間距離假定肢件繞本身軸的長細(xì)比λ1=0.5λy=0.5×50.97=25.49，取λ1=25按照等穩(wěn)原則λox=λy得:λx=(λy2-λ12)1/2=(50.972-252)1/2=44.42ix=lox/λx=500cm/44.2=11.26cmh=11.26cm/0.44=25.59cm,取h=260mm兩槽鋼翼緣間凈距：260-2×78mm=104mm>100mm,滿足構(gòu)造要求驗(yàn)算繞虛軸穩(wěn)定：Ix=2×(175.9cm4+34.91cm2×10.932cm2)=8692.84cm4ix=(Ix/A)1/2=(8692.84cm4/69.82cm2)1/2=11.16cmλx=lox/ix=500cm/11.16cm=44.80λox=(λx2+λ12)1/2=(44.802+252)1/2=51.30<[λ]=150查表得：ψ=0.847(b類截面)N/(ψA)=50000N/(0.847×69.82×102mm2)=8.45N/mm2<215N/mm2,滿足要求③綴板設(shè)計(jì)綴板間凈距：l1=λ1i1=25×2.42cm=60.5cm,取l1=60cm綴板寬：（取肢間距的2/3），b=2/3×21.86cm=14.57cm厚：（取肢間距的1/40），t=1/40×21.86cm=0.55cm取h×t=200mm×6mm綴板軸線間距：l=l1+b=40cm+20cm=60cm柱分肢的線剛度：I1/l=175.9cm4/60cm=2.93cm3兩塊綴板線剛度之和為：[2×1/12×0.6cm×203cm3]/21.86cm=36.57cm3比值36.57cm3/2.93cm3=12.48>6,滿足綴板的剛度要求2.吊車梁設(shè)計(jì)①初選截面（未計(jì)自重）梁跨中最大彎矩：Mmax=1/4×F×l=1/4×50kN×10m=125kN·m所需凈截面抵彎矩:Wnx=Mmax/(γxf)=(125×106)/(1.05×215)mm3=553.71cm3梁的高度在凈空方面限制500cm,根據(jù)剛度要求，梁的容許撓度為l/800，查表可得其容許最小高度為：hmin=l/8=125cm按經(jīng)驗(yàn)公式可得梁的經(jīng)濟(jì)高度為：he=7(Wnx)1/3-30cm=7×(553.71cm3)1/3-30cm=27.48cm考慮剛度要求，初選梁為“工45a”,hw=450mm腹板厚度按負(fù)擔(dān)支點(diǎn)處最大剪力需要，由經(jīng)驗(yàn)公式可得：tw=1.5V/(hwfv)=(1.5×50000N)/(450mm×125N/mm2)=1.3mm依剪力要求所需腹板很小腹板厚度按局部穩(wěn)定性需要，由經(jīng)驗(yàn)公式可得：tw=(hw)1/2/11=(45cm)1/2/11=0.61cm=6.1mm選用“工45a”,腹板厚度為tw=11.5mm按近似公式計(jì)算所需翼緣板面積：bt=Wnx/hw-(twhw/6)=553.71cm3/45cm-(1.15cm×45cm/6)=3.68cm2試選“工45a”,翼緣板寬度為150mm則所需厚度為t=368mm2/150mm=2.45mm選用“工45a”,翼緣寬度t=18mm②驗(yàn)算截面截面的實(shí)際幾何性質(zhì)：A=102cm2Ix=32241cm4Wx=32241cm4/22.5cm=1432.8cm3單位長度梁的自重：g=1.2×(10200mm2×10000mm×7.698×10-5N/mm3）/10m=942.24N/m梁自重產(chǎn)生的最大彎矩：Mg=1.2×1/8×942.24N/m×(10m)2=14133.6N·m=14.13kN·m（1.2為考慮腹板加勁肋等附加構(gòu)造使自重增大的系數(shù)）跨中最大總彎矩為：Mx=125kN·m+14.13kN·m=139.13kN·m正應(yīng)力為：σ=(139.13×106N·mm)/(1.05×1432.89×103)=92.47N/mm2<215N/mm2支座處的最大剪力按梁的支座反力計(jì)算，其值為：V=50000N+(1.2×9422.4N×1/2)=55653.44N=55.65KN切應(yīng)力為τ=55653.44N/(150mm×11.5mm)=32.26N/mm2<125N/mm2切應(yīng)力很小，跨中彎矩最大處的截面切應(yīng)力不再進(jìn)行計(jì)算跨中截面腹板邊緣折算應(yīng)力：σ=(139.13×106N·mm×225mm)/(32241×104mm4)=97.21N/mm2跨中截面剪力:V=50kN切應(yīng)力為：τ=(50000×1.8×15×22.5×103)/(32241×104×11.5)=8.19N/mm2(σ2+3τ2)1/2=(97.212+38.192)1/2N/mm2=98.24N/mm2<1.1f=236.5N/mm2五、其他構(gòu)件校核軸力圖剪力圖彎矩圖位移圖1.橫梁h×b×t=140mm×90mm×5mm①軸力Nmax=13.1N/mm2,彎矩Mmax=72.8N/mm2<[f]=215N/mm2②剪力Vmax=23.8N/mm2<[f]=125N/mm2③撓度Δ=17.3mm<[Δ]=l/400=7500/400=18.8mm2.檁條h×b×t=120mm×80mm×6mm①軸力Nmax=2.4N/mm2，彎矩Mmax=91.8N/mm2<[f]=215N/mm2②剪力Vmax=3.9N/mm2<[f]=125N/mm2③撓度Δ=6.8mm<[Δ]=l/250=7500/250=30mm3.吊車軌道HW250×250，t1=9mm,t2=14mm,r=16mm①軸力Nmax=0.2N/mm2，彎矩Mmax=31.7N/mm2<[f]=215N/mm2②剪力Vmax=8.77N/mm2<[f]=125N/mm2③撓度Δ=23.3mm<[Δ]=l/400=5000/400=12.5mm4.桁架h×b