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

1、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(zhǎng)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.荷載條件結(jié)構(gòu)自重（Q235）：容重7.69810-5 N/mm3靜力荷載（雪荷載）：50年一遇最大雪荷載0.15kN/m2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）熱軋普通槽鋼（格構(gòu)式柱）冷彎薄壁方鋼管（橫梁、檁條）熱軋普通工字鋼（吊車梁）熱軋普通H型鋼（吊車軌道）鋼板（綴板）壓型鋼板（屋面）4.安裝條件：梁

2、與柱鉸接，柱與基礎(chǔ)固定連接，其他連接部分焊接。二、結(jié)構(gòu)尺寸模型透視圖俯視圖長(zhǎng)寬AB=60m30m左視圖柱高H=5.5m 單跨寬度b=30m/3=10m 吊車梁高度h=5m桁架屋蓋高h(yuǎn)=2m正視圖單跨長(zhǎng)度a=60m/8=7.5m 吊車軌道支柱距離a=60m/12=5m三、內(nèi)力計(jì)算及構(gòu)件設(shè)計(jì)1.格構(gòu)式軸心受壓柱設(shè)計(jì)由軟件模擬分析得柱的軸心受壓最大設(shè)計(jì)值為N=50000N=50kN對(duì)實(shí)軸計(jì)算，選擇截面尺寸假定y=50,按Q235鋼b類截面查表得：=0.856，f=215N/mm2所需截面面積： A=N/(f)=50000/(0.856215)N/cm2=2.7cm2回轉(zhuǎn)半徑： iy=loy/y=50

3、0cm/50=10cm查表試選： 225aA=234.91=69.82cm2，iy=9.81cm，i1=2.42cm,Z0=2.07cm,I1=175.9cm4驗(yàn)算繞實(shí)軸穩(wěn)定：y=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97=150,滿足要求查表得：=0.852(b類截面)N/(A)=50000N/(69.82102)cm2=8.41N/mm2100mm,滿足構(gòu)造要求驗(yàn)算繞虛軸穩(wěn)定：Ix=2(175.9cm4+34.91cm210.932cm2)=8692.84cm4 ix=(Ix/A)1/2=(8692.84cm4/69.82cm2)1/2=11.16cm x=lox/ix=500cm

4、/11.16cm=44.80 ox= (x2+12)1/2=(44.802+252)1/2=51.30=150查表得：=0.847(b類截面)N/(A)=50000N/(0.84769.82102mm2)=8.45N/mm26,滿足綴板的剛度要求2.吊車梁設(shè)計(jì)初選截面（未計(jì)自重）梁跨中最大彎矩：Mmax=1/4Fl=1/450kN10m=125kNm所需凈截面抵彎矩:Wnx=Mmax/(xf)=(125106)/(1.05215)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

5、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)=(1.550000N)/(450mm125N/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)= 553.71cm3/45c

6、m-(1.15cm45cm/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=18mm驗(yàn)算截面截面的實(shí)際幾何性質(zhì)：A=102cm2 Ix=32241cm4 Wx=32241cm4/22.5cm=1432.8cm3單位長(zhǎng)度梁的自重：g=1.2(10200mm210000mm7.69810-5 N/mm3）/10m =942.24N/m梁自重產(chǎn)生的最大彎矩：Mg=1.21/8942.24N/m(10m)2 =14133.6Nm =14.13kNm（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

7、大總彎矩為：Mx=125kNm+14.13kNm=139.13 kNm正應(yīng)力為：=(139.13106 Nmm)/(1.051432.89103)=92.47N/mm2215N/mm2支座處的最大剪力按梁的支座反力計(jì)算，其值為： V=50000N+(1.29422.4N1/2)=55653.44N=55.65KN切應(yīng)力為=55653.44N/(150mm11.5mm)=32.26N/mm2125N/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：=(139.13106Nmm225mm)/(32241104mm4)=97.21N/mm2跨中截面剪力:V=50kN

8、切應(yīng)力為：=(500001.81522.5103)/(3224110411.5)=8.19N/mm2(2+32)1/2=(97.212+38.192)1/2N/mm2=98.24N/mm21.1f=236.5 N/mm2五、其他構(gòu)件校核軸力圖剪力圖彎矩圖位移圖1.橫梁hbt=140mm90mm5mm軸力Nmax=13.1N/mm2,彎矩Mmax=72.8N/mm2 f=215N/mm2剪力Vmax=23.8N/mm2 f=125N/mm2撓度=17.3mm = l/400=7500/400=18.8mm2.檁條hbt=120mm80mm6mm軸力Nmax=2.4N/mm2，彎矩Mmax=91.8N/mm2 f=215N/mm2剪力Vmax=3.9N/mm2 f=125N/mm2撓度=6.8mm = l/250=7500/250=30mm3.吊車軌道HW250250，t1=9mm,t2=14mm,r=16mm軸力Nmax=0.2N/mm2，彎矩Mmax=31.7N/mm2 f=215N/mm2剪力Vmax=8.77N/mm2 f=125N/mm2撓度=23.3mm = l/400=5