钢结构工业厂房设计计算书文档格式.docx

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50年一遇最大雪荷载0.15kN/m2

③动力荷载（吊车）：

起重最大量10吨

4.材料

（1）Q235碳素结构钢

（2）①热轧普通槽钢（格构式柱）

②冷弯薄壁方钢管（横梁、檩条）

③热轧普通工字钢（吊车梁）

④热轧普通H型钢（吊车轨道）

⑤钢板（缀板）

⑥压型钢板（屋面）

4.安装条件：

梁与柱铰接，柱与基础固定连接，其他连接部分焊接。

二、结构尺寸

①模型透视图

①俯视图

长宽A×

B=60m×

30m

②左视图

柱高H=5.5m单跨宽度b=30m/3=10m吊车梁高度h=5m

桁架屋盖高h'

=2m

③正视图

单跨长度a=60m/8=7.5m吊车轨道支柱距离a'

=60m/12=5m

三、内力计算及构件设计

1.格构式轴心受压柱设计

由软件模拟分析得柱的轴心受压最大设计值为N=50000N=50kN

①对实轴计算，选择截面尺寸

假定λy=50,按Q235钢b类截面查表得：

ψ=0.856，f=215N/mm2

所需截面面积：

A=N/（ψf）=50000/（0.856×

215）N/cm2=2.7cm2

回转半径：

iy=loy/λy=500cm/50=10cm

查表试选：

2[25a

A=2×

34.91=69.82cm2，iy=9.81cm，i1=2.42cm,Z0=2.07cm,I1=175.9cm4

验算绕实轴稳定：

λy=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97<

[λ]=150,满足要求

查表得：

ψ=0.852（b类截面）

N/（ψA）=50000N/（69.82×

102）cm2=8.41N/mm2<

f=215N/mm2，满足要求

②对虚轴根据等稳条件确定肢间距离

假定肢件绕本身轴的长细比λ1=0.5λy=0.5×

50.97=25.49，取λ1=25

按照等稳原则λox=λy得:

λx=（λy2-λ12）1/2=（50.972-252）1/2=44.42

ix=lox/λx=500cm/44.2=11.26cm

h=11.26cm/0.44=25.59cm,取h=260mm

两槽钢翼缘间净距：

260-2×

78mm=104mm>

100mm,满足构造要求

验算绕虚轴稳定：

Ix=2×

（175.9cm4+34.91cm2×

10.932cm2）=8692.84cm4

ix=（Ix/A）1/2=（8692.84cm4/69.82cm2）1/2=11.16cm

λx=lox/ix=500cm/11.16cm=44.80

λox=（λx2+λ12）1/2=（44.802+252）1/2=51.30<

[λ]=150

ψ=0.847（b类截面）

N/（ψA）=50000N/（0.847×

69.82×

102mm2）=8.45N/mm2<

215N/mm2,满足要求

③缀板设计

缀板间净距：

l1=λ1i1=25×

2.42cm=60.5cm,取l1=60cm

缀板宽：

（取肢间距的2/3），b=2/3×

21.86cm=14.57cm

厚：

（取肢间距的1/40），t=1/40×

21.86cm=0.55cm

取h×

t=200mm×

6mm

缀板轴线间距：

l=l1+b=40cm+20cm=60cm

柱分肢的线刚度：

I1/l=175.9cm4/60cm=2.93cm3

两块缀板线刚度之和为：

[2×

1/12×

0.6cm×

203cm3]/21.86cm=36.57cm3

比值36.57cm3/2.93cm3=12.48>

6,满足缀板的刚度要求

2.吊车梁设计

①初选截面（未计自重）

梁跨中最大弯矩：

Mmax=1/4×

F×

l=1/4×

50kN×

10m=125kN·

m

所需净截面抵弯矩:

Wnx=Mmax/（γxf）=（125×

106）/（1.05×

215）mm3=553.71cm3

梁的高度在净空方面限制500cm,根据刚度要求，梁的容许挠度为l/800，查表可得其容许最小高度为：

hmin=l/8=125cm

按经验公式可得梁的经济高度为：

he=7（Wnx）1/3-30cm=7×

（553.71cm3）1/3-30cm=27.48cm

考虑刚度要求，初选梁为“工45a”,hw=450mm

腹板厚度按负担支点处最大剪力需要，由经验公式可得：

tw=1.5V/（hwfv）=（1.5×

50000N）/（450mm×

125N/mm2）=1.3mm

依剪力要求所需腹板很小

腹板厚度按局部稳定性需要，由经验公式可得：

tw=（hw）1/2/11=（45cm）1/2/11=0.61cm=6.1mm

选用“工45a”,腹板厚度为tw=11.5mm

按近似公式计算所需翼缘板面积：

bt=Wnx/hw-（twhw/6）=553.71cm3/45cm-（1.15cm×

45cm/6）

=3.68cm2

试选“工45a”,翼缘板宽度为150mm

则所需厚度为t=368mm2/150mm=2.45mm

选用“工45a”,翼缘宽度t=18mm

②验算截面

截面的实际几何性质：

A=102cm2

Ix=32241cm4

Wx=32241cm4/22.5cm=1432.8cm3

单位长度梁的自重：

g=1.2×

（10200mm2×

10000mm×

7.698×

10-5N/mm3）/10m

=942.24N/m

梁自重产生的最大弯矩：

Mg=1.2×

1/8×

942.24N/m×

（10m）2

=14133.6N·

=14.13kN·

（1.2为考虑腹板加劲肋等附加构造使自重增大的系数）

跨中最大总弯矩为：

Mx=125kN·

m+14.13kN·

m=139.13kN·

正应力为：

σ=（139.13×

106N·

mm）/（1.05×

1432.89×

103）

=92.47N/mm2<

215N/mm2

支座处的最大剪力按梁的支座反力计算，其值为：

V=50000N+（1.2×

9422.4N×

1/2）=55653.44N=55.65KN

切应力为τ=55653.44N/（150mm×

11.5mm）=32.26N/mm2<

125N/mm2

切应力很小，跨中弯矩最大处的截面切应力不再进行计算

跨中截面腹板边缘折算应力：

106N·

mm×

225mm）/（32241×

104mm4）=97.21N/mm2

跨中截面剪力:

V=50kN

切应力为：

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、其他构件校核

轴力图

剪力图

弯矩图

位移图

1.横梁

h×

b×

t=140mm×

90mm×

5mm

①轴力Nmax=13.1N/mm2,弯矩Mmax=72.8N/mm2<

[f]=215N/mm2

②剪力Vmax=23.8N/mm2<

[f]=125N/mm2

③挠度Δ=17.3mm<

[Δ]=l/400=7500/400=18.8mm

2.檩条

t=120mm×

80mm×

①轴力Nmax=2.4N/mm2，弯矩Mmax=91.8N/mm2<

②剪力Vmax=3.9N/mm2<

③挠度Δ=6.8mm<

[Δ]=l/250=7500/250=30mm

3.吊车轨道

HW250×

250，t1=9mm,t2=14mm,r=16mm

①轴力Nmax=0.2N/mm2，弯矩Mmax=31.7N/mm2<

②剪力Vmax=8.77N/mm2<

③挠度Δ=23.3mm<

[Δ]=l/400=5000/400=12.5mm

4.桁架

①轴力Nmax=23.7N/mm2，弯矩Mmax=82.1N/mm2<

②剪力Vmax=5.48N/mm2<

③挠度Δ=6.9mm<

[Δ]=l/400=10000/400=25mm