钢结构工业厂房设计计算书.docx

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钢结构工业厂房设计计算书

钢结构工业厂房设计

计算书

单层工业厂房设计计算书

一、设计概况

单层工业厂房，长60米，宽30米，梁与柱均为桁架结构，屋面只有雪荷载和活荷载。

二、设计条件

1.设计使用年限：

50年

2.自然条件

（1）地理位置：

兰州市某郊区

（2）环境条件：

除雪荷载外不考虑其他环境条件

3.荷载条件

1结构自重（Q233：

容重7.698X10-5N/mm

2静力荷载（雪荷载）：

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AXB=60rm<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

、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

假定入y=50,按Q235钢b类截面查表得：

书=0.856,f=215N/mnn

所需截面面积：

A=N/（书f）=50000/（0.856X215）N/cm2=2.7cm2

回转半径：

i

y=loy/入y=500cm/50=10cm

查表试选：

2［25a

24

A=2X34.9仁69.82cm,iy=9.81cm,i1=2.42cm,Zo=2.07cm,l1=175.9cm

验算绕实轴稳定：

入y=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97<［入］=150,满足要求

查表得：

书=0.852（b类截面）

2222

N/（书A）=50000N/（69.82X10）cm=8.41N/mm

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入1=0.5入y=0.5X50.97=25.49，取入1=25

按照等稳原则入ox=Xy得：

入x=（入y2-入12）1/2=（50.972-252）1/2=44.42

ix=lox/入x=500cm/44.2=11.26cm

h=11.26cm/0.44=25.59cm,取h=260mm

两槽钢翼缘间净距：

260-2x78mm=104mm>100mf］足构造要求

验算绕虚轴稳定：

Ix=2x（175.9cm4+34.91cm2x10.932cm>8692.84cm4

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

入x=lox/ix=500cm/11.16cm=44.80

入ox=（入x2+入j1/2=（44.802+252）1/2=51.30<［入］=150

查表得：

书=0.847（b类截面）

N/（书A）=50000N/（0.847x69.82x102mm=8.45N/mm2<215N/mri,满足要求

3缀板设计

缀板间净距：

I1=入1i1=25x2.42cm=60.5cm,取I1=60cm

缀板宽：

（取肢间距的2/3）,b=2/3x21.86cm=14.57cm

厚：

（取肢间距的1/40）,t=1/40x21.86cm=0.55cm

取hxt=200mmx6mm

缀板轴线间距：

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

柱分肢的线刚度：

11/l=175.9cm4/60cm=2.93cnf

两块缀板线刚度之和为:

[2X1/12x0.6cmX20cm]/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：

ML=1/4xFX1=1/4x50kNX10m=125kNm

所需净截面抵弯矩：

VU=MU（丫xf）=（125X106）/（1.05X215）mm=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=7X（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）=（1.5X50000N）/（450mmX125N/mri）=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）1/2/1仁（45cm）"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：

3

bt=Wx/hwr（tWhw/6）=553.71cm/45cm-（1.15cmx45cm/6）

=3.68cm2

试选“工45a”,翼缘板宽度为150mm

则所需厚度为t=368mm/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=102crn

Ix=32241cm

Wx=32241cnV22.5cm=1432.8cm3

单位长度梁的自重：

g=1.2x（10200mrfix10000mX7.698x10-5N/mrli）/10m

=942.24N/m

2

梁自重产生的最大弯矩：

Mg=1.2X1/8X942.24N/mX（10m）

=14133.6N•m

=14.13kN•m

（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：

M=125kN・m+14.13kN・m=139.13kN-m

正应力为：

（T=（139.13X106N•mm）/（1.05X1432.89X103）

22

=92.47N/mm<215N/mm

支座处的最大剪力按梁的支座反力计算，其值为：

V=50000N+（1.2X9422.4NX1/2）=55653.44N=55.65KN

22

切应力为t=55653.44N/（150mmX11.5mm）=32.26N/mnr<125N/mm

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：

（T=（139.13X106N-mnX225mm）/；32241X104mri）=97.21N/mm2

跨中截面剪力:

V=50kN

切应力为:

34

t=（50000X1.8X15X22.5X10）/（32241X10X11.5）

=8.19N/mm（/+3t2）1/2=（97.212+38.192）1/2N/mm

=98.24N/mm<1.1f=236.5N/mm

五、其他构件校核

轴力图剪力图弯矩图位移图

1.横梁

hXbXt=140mnX90mnX5mm

①轴力NU=13.1N/mm,弯矩Mna=72.8N/mm<[f]=215N/mm

②剪力Vna=23.8N/mm

<[f]=125N/mm

3挠度△=17.3mm<[△]=l/400=7500/400=18.8mm

2.檩条

hxbxt=120mm<80mM6mm

22

①轴力Nna=2.4N/mm,弯矩Mkx=91.8N/mm<[f]=215N/mm

③挠度△=6.8mm

<[△]=l/250=7500/250=30mm

3.吊车轨道

HW25X250,ti=9mm,t=14mm,r=16mm

①轴力Nk=0.2N/mm，弯矩MnaX=31.7N/mni<[f]=215N/mm

②剪力Vma=8.77N/mm

<[f]=125N/mm

③挠度△=23.3mm

<[△]=l/400=5000/400=12.5mm

4.桁架

hxbxt=120mnX80mnX5mm

①轴力Nk=23.7N/mm，弯矩MLx=82.1N/mm<[f]=215N/mm

②剪力Vma=5.48N/mm

<[f]=125N/mm

③挠度△=6.9mm

<[

△]=l/400=10000/400=25mm