《重型鋼結(jié)構(gòu)廠房畢業(yè)設(shè)計計算書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《重型鋼結(jié)構(gòu)廠房畢業(yè)設(shè)計計算書（50頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1 引言 為了能夠更好地回顧所學的鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的知識，此次的設(shè)計選擇了有吊車的重型鋼結(jié)構(gòu)廠房，并采用輕鋼圍護結(jié)構(gòu)。文章從建筑、結(jié)構(gòu)、施工圖三個方面對廠房的設(shè)計過程作了說明，設(shè)計過程當中難免有遺漏或不妥的地方，希望老師再次指正。 1.1 工程概況 這是一個新建的機械裝配車間，坐落在武漢，廠房的長132m，寬36m，總建筑面積4752m2；內(nèi)設(shè)一臺160/50T橋式吊車；該廠房采用輕鋼圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計。 1.2 地質(zhì)水文及氣象條件 建筑等級 I 地下水性質(zhì) 無侵蝕性 最冷月平均溫度 3.4℃ 地下水位標高 最高-8M 最熱月平均溫度 28.8℃ 土壤情

2、況及性質(zhì) 密實粘性土 室外計算溫度 冬季-2℃ 夏季33℃ 許可耐壓力 砌置深度2米時30N/cm2 常年降雨量 1043.3mm 主導(dǎo)風向及風速 東北 1.9M/s 最大積雪厚度 0 地震設(shè)計烈度 6度 1.3 生產(chǎn)車間工藝、組成及要求 （1）裝配車間設(shè)計主要承擔設(shè)備的加工、裝配任務(wù)，工藝流程為： 倉庫 機械加工 熱處理 中間倉庫 部件裝配 總裝配 油漆 檢驗 （2）總裝配跨：軌頂標高21米，內(nèi)設(shè)160/50T橋式吊車一臺。 （3）總裝配車間是冷加工車間，由于加工

3、零件及加工工序多，精度要求高，地面與上部運輸頻繁，機床設(shè)備及操作工人多，要求車間自然光線好，采光等級為三級，火災(zāi)危險性屬戊類。 2 建筑設(shè)計 2.1 平面設(shè)計 2.1.1 廠房平面的布置形式 由于廠房內(nèi)設(shè)置一臺160/50T橋式吊車，該吊車的跨度為34m，由此確定該廠房為單跨；根據(jù)生產(chǎn)工藝等要求，確定該廠房為單層。所以廠房平面形式為矩形。 2.1.2 柱網(wǎng)的確定 根據(jù)《廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準》（GBJ6-86）的要求：當跨度尺寸≧18m時，按60M模數(shù)遞增，即合理跨度可取18m，24m，30m和36m；柱距采用60M數(shù)列，即6m，12m，18m等。由于廠房為3

4、6132m，綜合規(guī)范要求等方面的影響因素，確定該廠房的跨度為36m，柱距為6m。柱網(wǎng)布置如下圖所示： 2.1.3 定位軸線的確定 （1） 橫向定位軸線 通常以通常以等數(shù)字標識；除了邊柱和變形縫處，其它都是從柱子的中心通過；墻的內(nèi)緣與邊柱的外緣相重合，定位軸線內(nèi)縮750mm。 （2）縱向定位軸線 通常以等字母標識；標定了橫向構(gòu)件屋架， 也是大型屋面板 邊緣的位置。 吊車規(guī)格與工業(yè)建筑跨度的關(guān)系為： L

5、 - LK = 2e 式中 LK——吊車的跨度，取34m； L——廠房的跨度，該廠房為36m； e——吊車軌道中心至縱向定位軸線的距離，由于該吊車為160/50T， 所以 e取1m。 2.1.4 變形縫的設(shè)置 普通鋼結(jié)構(gòu)廠房的溫度區(qū)段的最大長度： 結(jié)構(gòu)情況 溫度區(qū)段長度/m 縱向溫度區(qū)段（垂直屋架跨度方向） 橫向溫度區(qū)段（沿屋架跨度方向） 柱頂剛接 柱頂鉸接 采暖房屋和非采暖地區(qū)的

6、房屋 220 120 150 熱車間和采暖地區(qū)的飛非采暖房屋 180 100 125 露天結(jié)構(gòu) 120 \ \ 由于該廠房長132m，寬36m，按照上表的要求，可以不設(shè)溫度縫。且廠房為規(guī)整的長方形結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)抗震縫和沉降縫。 2.2 剖面設(shè)計 2.2.1 單層工業(yè)廠房相關(guān)高度的確定 （1）廠房柱頂標高的確定 H=H1+h6+h7 式中：H—柱頂標高，應(yīng)符合3M模數(shù)； H1—吊車軌道頂面標高（m），本設(shè)計為21m； h6—吊車軌頂至小車頂面的高度（mm），本設(shè)計為5290mm；

7、 h7—小車頂面至屋架下弦底面之間的安全凈空尺寸（mm），取值為500mm。 則H=21000+5290+500=26790mm，取3M的模數(shù)H=27000mm。 （2）室內(nèi)地坪標高的確定 為了防止雨水浸入室內(nèi)，同時考慮到單層工業(yè)建筑運輸工具進出頻繁，若室內(nèi)外高差過大則出入不便，所以取150mm。 2.2.2采光設(shè)計 設(shè)計要求該廠房的采光等級為三級，查《采光標準》可知，該廠房采光要求的窗地面積比為1:3.5。 由于廠房跨度為36m，超越單側(cè)采光所能解決的范圍，所以該廠房將在側(cè)墻采用雙側(cè)開窗采光。并將側(cè)窗分為

8、上下兩段布置，即高側(cè)窗和低側(cè)窗。高側(cè)窗有兩排，分別為31.5m和31m，低側(cè)窗為3.95.1m，經(jīng)計算滿足窗地比的要求。為方便工作和不使吊車梁遮擋光線，一般高側(cè)窗的下沿比吊車梁頂面高出600mm；低側(cè)窗下沿一般應(yīng)略高于工作面的高度，工作面高度取900mm。 2.2.3 通風設(shè)計 為了節(jié)約環(huán)保，本廠房采用自然通風，除了高低側(cè)窗戶的布置外，在正立面各設(shè)兩道3.63.6的汽車門，在廠房的兩側(cè)立面各設(shè)兩道4.55.4的火車門。 2.3 立面設(shè)計 為了使立面簡潔大方，比例恰當，達到完整均勻，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

9、成水平條帶，增加立體感。在山墻設(shè)有36003600的汽車門，在側(cè)立面45005400的火車門；門上設(shè)有外挑的900mm的雨棚。 2.4 其它節(jié)點設(shè)計 2.4.1 墻面、屋面和地面的設(shè)計 （1）根據(jù)當?shù)氐乃臍庀髼l件，武漢屬于夏熱冬冷地區(qū)，“防熱為主，兼顧保溫”，均采用輕質(zhì)高強度的壓型鋼板，內(nèi)夾發(fā)泡型保溫材料用來保溫隔熱。墻厚240mm，墻板通過墻梁與鋼架柱相連。 （2）屋面采用兩層壓型鋼板，內(nèi)填發(fā)泡型保溫材料，自身就具有良好的防水作用，無需額外做防水層。屋面檐口部分采用有組織排水方式。 （3） 室內(nèi)地面構(gòu)造

10、 2.4.2 排水、散水與坡道設(shè)計 由于該廠房較高，武漢的年降雨量較大，故采用有組織排水的方式。落水管間距為12m。 外圍散水坡度i=5%，寬600㎜；為了方便車輛進出，大門入口的坡道坡度i=7.5%，且設(shè)有防滑條。 坡道地面構(gòu)造 2.4.3 防火設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu)廠房具有耐火性能低的弱點，在未進行防火處理的情況下，其本身雖然不會起火燃燒，但火災(zāi)時，強度會迅速下降。易出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生局部損壞，造成鋼結(jié)構(gòu)整體倒塌失效。 由于該廠房的防

11、火等級為戊類，根據(jù)生產(chǎn)工藝和安全防火要求，在廠房的兩個山墻立面各設(shè)置兩個36003600的汽車門，在側(cè)立面各設(shè)置兩個45005400的火車門。各個鋼構(gòu)件涂防火材料。 2.4.4 樓梯 在廠房兩頭各設(shè)置一個吊車梯，在外墻設(shè)置一個消防檢修梯，由于高度為30.8m，所以樓梯的設(shè)置中，有梯間休息平臺。 3 結(jié)構(gòu)選型及整體布置 3.1 選擇鋼材的必要性 與其他材料的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點：鋼材強度高，結(jié)構(gòu)重量輕；材質(zhì)均勻，且塑性韌性好；加工和焊接性能好；密封性好；鋼材可重復(fù)利用。由于該廠房跨度為36m，高度為30.8m，混凝土結(jié)構(gòu)對這樣的廠房無法勝任，鋼材強度高、自重輕的優(yōu)

12、勢尤為合適。 3.2 柱網(wǎng)布置 廠房的長為132m，跨度為36m，根據(jù)要求取柱距為6m，故采用636m的柱網(wǎng)。 3.3 屋架、框架的形式和相關(guān)尺寸 框架柱與屋架剛接。使其內(nèi)力分布較均勻?？蚣芸缍?6m，端部高度2m。 屋架布置 由于該廠房為重型鋼結(jié)構(gòu)廠房，所以將柱腳做成剛接來增加橫向框架的剛度，承重柱采用階形柱。上柱為工字型鋼柱，下柱為格構(gòu)式鋼柱。 上柱截面尺寸 下柱截面尺寸 3.4 屋蓋支撐的布置 屋蓋支撐包括橫向支撐、縱向

13、支撐、垂直支撐和系桿(檁條)。 3.4.1上弦橫向水平支撐布置 上弦橫向水平支撐設(shè)在橫向溫度區(qū)段的兩端，橫向水平支撐的間距L0不宜超過60m，由于廠房的長132m>60m，所以在溫度區(qū)段中部也設(shè)置一道橫向水平支撐。 3.4.2 下弦橫向水平支撐布置 與上弦支撐布置在同一柱間，它也形成一個平行弦桁架，位于屋架下弦平面。3.4.3 下弦縱向水平支撐 在屋架下弦端節(jié)點間設(shè)置縱向支撐?？v向水平支撐和橫向水平支撐形成封閉合框，加強了屋架的整體穩(wěn)定性，并提高了廠房的縱向剛度。 3.4.4 垂直支撐3.4.5系桿（檁條） 上弦平面內(nèi)，系桿由檁條代替，系桿只在屋脊及屋脊兩邊設(shè)

14、置。下弦平面內(nèi)，在跨中設(shè)置一道系桿，在屋架兩端設(shè)置系桿。 3.5 柱間支撐布置 上層柱間支撐要在下層柱間支撐布置柱間設(shè)置外，還在每個溫度區(qū)段的端布設(shè)置。 3.6 抗風柱的布置 采用整體式體系，山墻柱上搭墻梁，墻梁跨度為6m；在山墻處設(shè)置抗風柱，柱距為6m。 4 荷載計算 4.1計算單元的劃分以及計算簡圖的確定 4.1.1 計算單元的劃分 為了計算方便，將廠房的空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進行計算。并近似地認為各個橫向平面框架之間以及各個縱向平面框架之間是互不影響的，各自獨立工作。橫向框架的間距、荷載相同，因此取出有代表性的一榀中間橫向框架作為計算單元，如圖陰影部

15、分所示。 4.1.2 計算簡圖的確定 計算簡圖中，H為柱腳低至屋架下弦重心線與柱頂交點間的距離,即柱高，H1為上柱高度，為7.6m；H2為下柱高度，為19.4m，總高度為27m。上柱與下柱偏心距e1為500mm。 4.2 永久荷載 4.2.1屋蓋自重 兩層壓型鋼板 （含保溫） 0.30 KN/㎡ 檀條及支撐 0.10 KN/㎡ 鋼架傾斜自重 0.15 KN/㎡ 荷載總和

16、 0.55 KN/㎡ 屋架作用于框架柱的計算簡圖為下圖所示，屋架間距6m。Q為屋蓋線荷載. Q=60.55=3.30KN/m 4.2.2 集中荷載 屋架反力 3.336/2=59.4KN 偏心距e 0.5m 集中荷載產(chǎn)生的彎矩 M1=59.40.5=29.7KNM 4

17、.2.3 柱及吊車梁的自重 （1）上柱自重（上柱自重標準值=上柱體積7850Kg/m31.1） A上=18940+230500=46920mm P上=1.2 A上H17850Kg/m31.1=36.95KN （2）下柱自重（下柱自重標準值=下柱體積7850Kg/m31.3） A下=30530+（200-16）162+161672+230500+16540=66828mm2 P下= 1.2A下H27850Kg/m31.3=174.63KN （3）吊車梁自重 A吊=225500+181300=48400mm2 P吊=1.2A吊H7850Kg/m31

18、.4=38.30KN M1= P吊ac-P上e1=38.300.7-35.010.5=9.31KNm 4.2.4 外墻自重 壓型鋼板（包含填充物） 0.25 KN/㎡ 墻梁自重 0.10 KN/㎡ 支撐自重 0.10 KN/㎡ (+ 合計 0.45 KN/㎡ 開窗處荷載自重 鋼窗自重 0.4 KN/㎡ 墻梁自重 0.10 KN/㎡ 支撐自重

19、 0.10 KN/㎡ (+ 合計 0.6 KN/㎡ 圖4-5 P1= [( 2.9 + 0.70 ) 0.45 + 4 0.6 ] 61.2 =27.648KN P2= [(3.7 + 4.5 ) 0.45 + 4 0. 6] 61.2 = 40.89KN 4.3 可變荷載 4.3.1 屋面活荷載 本廠房屋面為不上人屋面，均布活荷載標準值取0.3KN/㎡，武漢屋面雪荷載值為0.4KN/㎡，在可變荷載計算時，只取均布活荷載與雪荷載兩者中的較大值，本廠房

20、不考慮積灰荷載。 屋面線荷載 q=q06=1.40.46=3.36KN/m 屋架反力 上下柱的偏心距 e=0.5m 集中荷載所產(chǎn)生的彎矩 M1=60.480.5=30.24KNm 4.3.2 吊車荷載 （1）豎向荷載 本廠房采用160/50T橋式吊車，查表得最大輪壓Pmax=335KN，最小輪壓Pmin=103KN。吊車梁支座反力影響線

21、如圖所示： Dmax = Pmax∑yi=1.4335（1+0.86+0.63+0.49+0.59+0.45+0.22+0.08）=2026.08KN Dmin=（Pmin/Pmax）Dmax=（103/335）2026.08=1622.49KN （2）橫向荷載 HK=K(g+Q)/n g=小車自重標準值=63.3t Q=最大起重量=160t K=0.08 因此HK=0.08（630＋1600)/8=22.33KN T=γ.HK.∑y1=1.422.33（0.34+0.49+0.63+0.86+1+0.59

22、+0.45+0.22+0.08）=135.05KN 4.4 風荷載 風荷載的標準值， 式中，βz—z高度處的風振系數(shù)； μs—風荷載體型系數(shù)，根據(jù)表1.1得μs=-0.6； μz—z風壓高度變化系數(shù)，離地面20m時，μz=1.25；離地面30m時，μz=1.42。 風壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外天然地坪的高度27.15m取值，得μz=1.37。 當廠房高寬比小于1.5時，μz=1，本廠房高寬比為0.75<1.5，所以μz=1；查《建筑荷載規(guī)范》可知，武漢的基本風壓W0= 0.35 KN/㎡ ；

23、 計算簡圖如圖所示， α μs ≤150 30 ≥60 -0.6 0 +0.8 風載體型系數(shù) （1）Wk1為屋架端部傳給框架柱的集中荷載 （2）W2為屋面?zhèn)鹘o框架柱的集中荷載 （3）q為墻面?zhèn)鹘o框架柱的線風荷載 集中力的合

24、力 W= （Wk1 + Wk2 ）1.4=2.42KN Wk’=（Wk1’+ Wk2’）1.4 = -6.07 KN 4.5 地震作用 該廠房為6級抗震，根據(jù)抗震設(shè)防烈度的要求，該廠房不考慮地震作用的計算。5 內(nèi)力分析與組合 5.1框架內(nèi)力計算的準備 5.1.1 橫梁及上下柱慣性矩的選取 （1）屋架折算慣性矩的近似計算 I0=(A1y12＋A2y22)k 式中A1，A2－屋架在跨中處的上弦桿和下弦桿的截面面積； y1, y2 –屋架在跨中的上弦桿重心線和下弦桿重心線至中和軸的距離； k為

25、折減系數(shù)，屋架坡度為1/10,查表得k為0.7。 坡度 1/8 1/10 1/12 k 0.65 0.7 0.8 A1 = 43.9 2 = 87.8cm2 A2 = 37.6 2 = 75.2cm2 I0= ( A1y12+A2y22 )k=0.7[87.8(350/2–2.91)2+75.2(350/2-3.98)2 I0= 3.37106cm4 (2)上柱慣性截面（實腹式）： Is=1.8943/12+2(5033/12 + 50348.52)=830487.6cm4 (3)下柱（格構(gòu)柱）折算慣性矩： I下=( A1x1

26、2+A2x22 ) 0.9 A1=223cm2， A2=386.4cm2 A=A1+ A2=609.4cm2 X2=(523(200-1.5)+276.519200-5.69-3.0))/609.4=98.8 cm X2=200-98.8=101.2cm Ix=(223101.2+386.498.8) 0.9=5450095cm4 5.1.2 桿端有單位變形時的支座反力 （1）柱

27、 （2） 梁 橫梁的軸向變形很小，在計算中忽略框架橫向側(cè)移變形。 5.2 框架內(nèi)力分析計算 5.2.1 內(nèi)力分析的幾點說明 （1）橫梁和柱子的軸向變形很小，所以計算中不考慮。 （2） 荷載符號規(guī)定，水平向右為正，豎直向下為正，彎矩順時針方向為正。 （3） M在受拉一側(cè)。 （4） 手算吊車剎車力作用下的內(nèi)力 5.2.2 電算其它荷載內(nèi)力（荷載，彎矩，剪力，軸力圖）

28、 （1）屋蓋自重內(nèi)力圖 (2)外墻自重 （3）吊車豎向荷載 （4） 屋面活荷載 （5） 風荷載 （6）柱及吊車自重內(nèi)力圖 （7）永久荷載作用及內(nèi)力圖 5.3 框架內(nèi)力組合 5.3.1 內(nèi)力組合表 內(nèi)力圖 荷載類型 M N V 1.屋面活荷載 2.豎向吊車荷載Dmax 3.豎向吊車荷載Dmin 4.吊車水平荷載（左剎）

29、 5.吊車水平荷載（右剎） 6.風荷載（左風） 7.永久荷載 5.3.2 1-1截面 柱簡圖： 永久 荷載 屋面 活荷 吊車荷載 風荷載 豎向荷載 水平荷載 Dmax Dmin 左剎 右剎 左吹 截面 1-1 設(shè)計值 M 268.5 135.3 -6.75 6.75 192.5 -192.5 78.19 N 1

30、78.1 43.4 0 0 10.54 -10.54 4.53 V -15.6 -8.66 0 0 0 0 -6.69 組合I （+Mmax ） 選項 √ √ √ √ √ M 1.2268.5+1.40.9(135.3+6.76+192.5+78.19)=842.6 N 1.2178.1+1.40.9(43.4+10.54+4.53)=283.4 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.08 組合II （-Mmax ） 選項 √ √ √ √ M 1.2268.5+1.4

31、0.9(-6.67-192.5-89.3)=-30.36 N 1.2178.1+1.40.9(-10.54-4.53)=194.8 V -1.215.6+1.46.69=-9.4 組合III （+Nmax ） 選項 √ √ √ √ √ M 1.2268.5+1.40.9(135.3+6.76+191.5+78.19)=838.5 N 1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=290 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.06 組合IV （-Nmax ） 選項 √ √ √

32、 √ M 1.2268.5+1.40.9(-6.67-192.5-89.3)=-30.41 N 1.2179.1+1.40.9(-10.64-4.53)=195.8 V -1.215.6+1.46.69=-9.4 組合V（Vmax ） 選項 √ √ √ M 1.2268.5+1.40.9(134.3+78.19)=588.6 N 1.2179.1+1.40.9(44.4+4.53)=276.6 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.06 5.3.2 2-2截面 柱簡圖： 永久 荷載

33、 屋面 活荷 吊車荷載 風荷載 豎向荷載 水平荷載 Dmax Dmin 左剎 右剎 左吹 右吹 截面 1-1 設(shè)計值 M 190.7 85.83 -6.76 6.76 191.5 -191.5 30.13 -30.13 N 179.1 44.4 0 0 10.64 -10.64 4.53 -4.53 V -15.6 -8.66 0 0 0 0 -6.69 6.69 組合I （+Mmax ） 選項 √ √

34、 √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(85.83+6.76+191.5+30.13)=624.8 N 1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=290 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.06 組合II （-Mmax ） 選項 √ √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(-6.67-191.5-30.13)=-58.8 N 1.2179.1+1.40.9(-10.64-4.53)=195.8 V -1.215.6+1.46.69=-9.4 組合I

35、II （+Nmax ） 選項 √ √ √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(85.83+6.76+191.5+30.13)=624.8 N 1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=290 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.06 組合IV （-Nmax ） 選項 √ √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(-6.67-191.5-30.13)=-58.8 N 1.2179.1+1.40.9(-10.64-4.53)=195.8 V -1

36、.215.6+1.46.69=-9.4 組合V（Vmax ） 選項 √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(85.83+30.13)=374.95 N 1.2179.1+1.40.9(44.4+4.53)=276.6 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-6.69)=-38.06 5.3.3 3-3截面 柱簡圖： 永久 荷載 屋面 活荷 吊車荷載 風荷載 豎向荷載 水平荷載 Dmax Dmin 左剎 右剎 左吹 右吹

37、 截面 1-1 設(shè)計值 M 190.7 85.83 -6.58 6.58 191.5 -191.5 48.35 -48.35 N 179.1 44.4 -1379 404 10.64 -10.64 4.53 -4.53 V -15.6 -8.66 0 0 -47.3 47.3 -10.3 13.36 組合I （+Mmax ） 選項 √ √ √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(85.83+6.58+191.5+48.35)=646.5 N 1.2179.1+1.4

38、0.9(44.4+404+10.64+4.53)=798.04 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-10.3)=-102.3 組合II （-Mmax ） 選項 √ √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(-6.58-191.5-48.35)=-81.6 N 1.2179.1+1.40.9(-1379-10.64-4.53)=-1564.4 V -1.215.6+1.4(47.39+13.36)=57.82 組合III （+Nmax ） 選項 √ √ √ √ √ M 1.2190.7+

39、1.40.9(85.83+6.58+191.5+48.35)=647.5 N 1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+404+4.53)=799.04 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-10.3)=-102.2 組合IV （-Nmax ） 選項 √ √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(-6.58-191.5-48.35)=-81.7 N 1.2179.1+1.40.9(-1379-10.64-4.53)=-1564.4 V -1.215.6+1.4(47.39+13.36)=57.82 組合

40、V（Vmax ） 選項 √ √ √ √ M 1.2190.7+1.40.9(85.83+48.35-47.3)=338.31 N 1.2179.1+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=290 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-10.3)=-102.2 5.3.4 4-4截面 柱簡圖： 永久 荷載 屋面 活荷 吊車荷載 風荷載 豎向荷載 水平荷載 Dmax Dmin 左剎 右剎 左吹 右吹

41、 截面 1-1 設(shè)計值 M 218 104.4 -6.58 6.58 803.7 -803.7 527.3 -467.7 N 300.5 44.4 -1379 404 10.64 -10.64 4.53 -4.53 V -15.6 -8.66 0 0 -47.3 47.3 -48.9 37.7 組合I （+Mmax ） 選項 √ √ √ √ √ M 1.2218+1.40.9(104.4+6.58+803.7+527.3)=2077.8 N 1.2300.5+1.40.9(44.

42、4+404+10.64+4.53)=944.7 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-48.9)=-319.3 組合II （-Mmax ） 選項 √ √ √ √ M 1.2218+1.40.9(-6.58-803.7-467.7)=-1348.7 N 1.2300.5+1.40.9(-1379-10.64-4.53)=-1418.7 V -1.215.6+1.4(47.39+37.7)=88.5 組合III （+Nmax ） 選項 √ √ √ √ √ M 1.2218+1.40.9(104.4

43、+6.58+803.7+527.3)=2078.6 N 1.2300.5+1.40.9(44.4+404+10.64+4.53)=944.6 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-48.9)=-319.1 組合IV （-Nmax ） 選項 √ √ √ √ M 1.2218+1.40.9(-6.58-803.7-467.7)=-1348.6 N 1.2300.5+1.40.9(-1379-10.64-4.53)=-1417.7 V -1.215.6+1.4(47.39+37.7)=89.3 組合V（Vmax ） 選項

44、 √ √ √ √ M 1.2218+1.40.9(104.4+803.7+527.3)=2070.1 N 1.2300.5+1.40.9(44.4+10.64+4.53)=435.65 V -1.215.6+1.40.9(-8.66-47.3-48.9)=-319.4 6 柱的計算 6.1 柱的計算長度和容許長細比 6.1.1 各段柱在平面內(nèi)的高度、最大軸向力和相對慣性矩： 上段柱 H1=760cm；N1=-290KN；I1=1 下段柱 H2=1940cm；N2=-242.6KN；I2=6.56 6.1.2 柱段的線剛度比和計算參數(shù)：

45、 由《鋼結(jié)構(gòu)手冊》查得μ值為：μ=2.07,系數(shù)μ還要乘以折減系數(shù)0.8 即，。 6.1.3 各段柱在平面內(nèi)的計算長度為： 上柱: 下柱: 6.1.4 各段柱在平面外的計算長度為： 上段柱： 下段柱： 6.2 柱截面的計算 下柱的截面尺寸 上柱的截面尺寸 6.2.1 上柱（實腹式柱） A1=469.2cm2 I1x=830487.6cm4 W1x=I1x / 50=830487.6/50=16610cm3 回轉(zhuǎn)半徑： i1x

46、= I1y=230502+941.82/12=69078cm4 W1y=I1y / 25=2763cm3 i1y= 第一組合 ： N=290 Mmax=838.5 第二組合：Nmax=290 M=838.5 （1）強度計算 假設(shè)扣除翼緣上2-21.5螺栓孔的面積，即：An=469.2-2(21.5 3)=340.2cm2 Wnx=W1xAn/A1=12043cm3 r=1.05 （滿足要求） （2）穩(wěn)定性驗算 H01=1148cm 焊接工

47、字鋼對x軸為b累截面，查表的 （滿足要求） （3）平面外穩(wěn)定性的驗算 焊接工字鋼對Y軸為b類截面，查表的查表的 （滿足要求） （4）腹板局部穩(wěn)定性計算 計算腹板與上，下翼緣交界處的應(yīng)力 由于 （滿足要求） （5）翼緣局部穩(wěn)定計算 b=(500-18)/2=241mm b/t=241/30=8.0< （滿足規(guī)范要求） 6.2.2 下段柱（格

48、構(gòu)式柱） （1）屋蓋肢AR=223cm2 重心軸 y0=4.6cm IRx=5332/12+533(4.6-1.5)2+22867+261.44(5.69+3-4.6)2=9437cm4 i1x= IRy=5333/12+22867+261.44(30-5.69)2=115513cm4 i1y= （2）吊車肢 Ad=386.4cm2 Idx=23503/12+541.62/12=62518cm4 idx= 12.7cm （3）整體柱的截面特性 A2=223+386.4=609.4

49、cm2 重心軸 y0=386.4 （200-4.6）/609.4=101.2cm I2x=(223101.2+386.498.8)0.9=5450095cm4 i2x= 在計算柱長度系數(shù)時，格構(gòu)式柱的截面慣性矩乘以0.9 即：I‘2x=0.9I2x=5450095cm4 （3）格構(gòu)式柱斜綴條采用L140 換算長細比 =1.0 下柱截面屬于b類截面 查表得 穩(wěn)定性計算 （4）屋蓋肢穩(wěn)定性驗算 格構(gòu)式綴條之間的距離是200cm， 故,平面外計算長度 。 屋

50、蓋肢屬于b類截面 ， （5）吊車肢穩(wěn)定性驗算 故,平面外計算長度 吊車肢截面屬于b類截面，查的 計算穩(wěn)定性 （滿足要求） 6.2.3 綴條的計算 （1）下柱綴條的計算 柱最大剪力為V=319.3kN此值大于154.14kN 應(yīng)采用V=319.3進行計算 （2）橫綴條的計算 橫綴采用L125808 以角鋼長邊與柱子相連，角鋼短邊設(shè)有附加綴條，以減少其計算長度，l0x=195.4cm l0y=120cm 角鋼的面積 A=15.99cm2

51、ix=4.01cm iy=2.29cm 橫綴條的內(nèi)力N=V/2=159.7kN 計算其穩(wěn)定性，綴條截面無任何對稱軸，屬c類截面，查表的 （3）斜綴條的計算 斜綴計算采用 L125808 l0y =120cm Cosθ=195.4/279.6=0.698 斜綴條內(nèi)力N=319.3 / 2 Cosθ=228.7kN 此截面為c類截面查的 6.3 綴條與柱的

52、連接焊縫 6.3.1橫綴條與柱的連接焊縫 設(shè)角鋼背肢焊縫hr1=10mm 肢尖焊縫hf2=6mm 肢背焊縫 取值為130mm； 肢尖焊縫： 取值為80mm 6.3.2 斜綴條與柱連接計算 設(shè)角鋼背肢焊縫hf1=10mm 肢尖焊縫hf2=6mm 肢背焊縫： 取值為180mm； 肢尖焊縫： 取l=165mm 6.4 柱肩梁的計算 (a)

53、 (b) 上柱與下柱連接處設(shè)肩梁；肩梁形式采用單臂式，其高度取下柱截面高度的0.5-0.6，現(xiàn)采用肩梁高1000mm； 上柱最不利組合： M=624.8kN.m N=290kN 選用肩梁腹板厚度tw=30mm, 其截面模量為： W=twh2/6=5000cm3 如圖上圖所示 P2 =145-644.12=-499.12kN RB=789.1297/200=382.7kN RA=789.12-382.7=-42.7kN 6.4.1 肩梁腹板的計

54、算 Mmax=382.7(2-0.97)=394.2kN.m V=449.12-42.7=406.42kN 肩梁腹板的抗彎強度： <215Mpa； 肩梁腹板的抗剪強度： 6.4.2 連接焊縫的計算 焊縫1共2條，取焊縫厚度h1=10mm 有效長度l1=260h1=1200mm 焊縫剪應(yīng)力=449.12103/（0.7101200）=53.5Mpa<160Mpa； 焊縫2共4條，取焊縫厚度hf=10mm 有效長度l1=460h1=2400mm 焊縫剪應(yīng)力=789.12103/（0.7102400）=47Mpa<160Mpa； 焊縫3共4條

55、，取焊縫厚度hf=10mm 有效長度l1=460h1=2400mm 焊縫剪應(yīng)力=382.7103/（0.7102400）=22.8Mpa<160Mpa 6.5 柱腳的計算 柱腳的形式 腳柱計算可采用前面下段柱屋蓋肢和吊車肢截面穩(wěn)定性計算的內(nèi)力，即： 屋蓋肢 N1=1945kN 吊車肢 N2=2418kN 6.5.1 柱腳底板計算 （1）柱底板尺寸 底板高度構(gòu)造要求為： L=600+220+245=730mm，設(shè)底板寬度 B=680mm 基礎(chǔ)采用C20混凝土，fc=9.6N/mm2,不考慮局部承壓提高系數(shù)，則柱底板

56、下混凝土的壓應(yīng)力為： 屋蓋肢 吊車肢 （2）板底厚度的計算 a: 屋蓋肢的底板 a1 b1=310326=101060mm2 查的 故 t =, 采用30mm厚。 b: 吊車肢的底板 a1 b1=310326=101060mm2 查的 故 t =, 采用30mm厚。 6.5.2 錨栓計算 下段柱對錨栓的最不利內(nèi)力組合： 組合1 Mmin=-1349kN.m N=1419kN 組合2

57、 M=-2078kN.m Nmin=945kN 錨栓的最大拉力 組合1： 組合2： 屋蓋肢和吊車肢各采用2個錨栓，每個錨栓的拉力為：1501.3/2=750.65kN 查表得錨栓直徑采用80mm。 6.5.3 錨栓加勁助的計算 （1）加勁助承受剪力為： V = 750.65/2 = 375.3kN 加勁助采用-20014400，其抗剪強度為： （2）加勁助與支承頂板的連接焊縫采用hf=10mm 焊縫長度為：lw=200-210=180mm =375.3103/（0.7210180）=149Mpa<160Mpa

58、 （3）加勁助與靴板的連接焊縫采用hf=10mm 焊縫長度為：lw=400-210=380mm 6.5.4 柱腳底板和靴板的計算 （1） 加勁助 q1 = 3.950=195N/mm q2 = 3.9326/2=635.7N/mm R = 195310/2 + 635.7310/4=79492N M = 1953102/8+ 635.73102/12=7.43106N.mm 設(shè)加勁助高為200mm，厚為20mm；

59、 截面模量：W=202002/6=13333mm3 抗彎強度： 抗剪強度： 設(shè)加勁助與靴板及加勁助的連接焊縫為hf=10mm，所以 =79492/（0.7210160）=35.5Mpa<160Mpa （2）加勁助 q1 = 3.9310=1209N/mm 加勁助傳來的集中荷載：p=2R=279492=158984N 加勁助近似地按照懸臂梁計算。

60、 剪力：R=158984+1209326/2=356051N 彎矩：M=12093262/4 + 158984326=83.95106N/mm 假設(shè)加勁助高為650mm，厚為20mm，計算： 截面模量：W=206502/6=1.408106mm3 抗彎強度： 抗剪強度： 加勁助與柱的連接焊縫hf=10mm (3) 靴板的計算 靴板可近似地按懸臂梁計算。 q1 = 3.945=175.5

61、N/mm q2 = 3.9310/2=604.5N/mm 由加勁助傳來的集中荷載P=79492N 假設(shè)屋蓋肢的靴板高度為650mm，厚為20mm。吊車肢靴板與此同時。靴板的最大剪力為： V=175.5304 + 604.5254/2 + 79492=130123.5N 最大彎矩為： M=175.53042/2+ 604.52542/4 + 79492254=38.05106Nmm 靴板的截面模量為：W=206502/6=1.408106mm3 抗彎強度： 抗剪強度： 靴板與屋蓋肢的角鋼連接焊縫，可取屋蓋

62、肢的內(nèi)力N1=1945kN，設(shè)連接焊縫hf=10mm,共有四條焊縫。 6.5.5 柱肢與柱腳板底的連接計算 屋蓋肢、靴板、加勁助與柱腳的連接焊縫厚度hf=10mm。 （1） 靴板與底板的焊縫有效長度： ； （2）柱腹板與底板的焊縫有效長度： ； （3）加勁助與底板的焊縫有效長度： ； （4）加勁助與底板的焊縫有效長度： ； 焊縫應(yīng)力： 結(jié)論 畢業(yè)

63、設(shè)計是大學四年生活的終結(jié)成果，題目是機械裝配車間的建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計。本次的任務(wù)主要包括廠房的建筑建筑布局、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及圖紙的繪制。我開始很茫然，經(jīng)過查閱大量的資料和老師的指點后，有了明確的方向。一步一個腳印，先是做了建筑設(shè)計，書寫建筑設(shè)計說明書，繪制建筑圖；接下來做結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計是這次設(shè)計的難點，包括支撐的布置、內(nèi)力的計算、各節(jié)點的設(shè)計等。 這次的畢業(yè)設(shè)計使我對本專業(yè)有了更深的認識，更讓我熟悉了土木工程廠房設(shè)計的重點與難點。為了這次設(shè)計，我查閱了大量的學術(shù)資料和我們的專業(yè)課程書籍，消除了很多的知識盲點。 雖然這次設(shè)計的過程很繁瑣，但在導(dǎo)師的耐心指導(dǎo)和同學的幫助下，經(jīng)過一

64、段時間的努力，把整套設(shè)計流程都做完了，形成了最終的設(shè)計成果。通過這次的設(shè)計，更讓我體會到做事的嚴謹性。相信這次的畢業(yè)設(shè)計做完了，從中學到的不僅僅是專業(yè)知識，還有很多做事的態(tài)度。 致謝 我剛拿到設(shè)計題時感覺很迷茫，是惠穎老師細心地指導(dǎo)讓我有了明確的方向。她提供了很多與該廠房設(shè)計相關(guān)的重要信息，在一次又一次的授課后，又幫我們仔細地批改我們的設(shè)計圖和說明書，讓我的設(shè)計有了規(guī)范的樣子。通過這次設(shè)計，培養(yǎng)了我們的嚴謹態(tài)度，鍛煉了我們吃苦耐勞和創(chuàng)新的精神。這將非常有利于我們今后的學習和工作。在此表示衷心的感謝！在這次設(shè)計的過程中，也得到了一些同學的幫助，在此一并表示

65、感謝！ 參考文獻 [1]曹平周、朱召泉.鋼結(jié)構(gòu).第二版[M].北京：科學技術(shù)文獻出版社，2002 [2]李廉錕.結(jié)構(gòu)力學.第五版[M].北京：高等教育出版社，2009 [3]劉鴻文.材料力學.第五版[M].北京：高等教育出版社，2010 [4]郭昌生.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計.第一版[M].杭州：浙江大學出版社，2007 [5] 陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理.第三版[M].北京：科學出版社，2005 [6]沈祖炎.房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計.第一版[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008 [7]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學.第七版[M].北京：高等教育出版社,2009 [8]李愛群、程文瀼.混凝土結(jié)構(gòu).第五版[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2012 [9]同濟大學、西安建筑科技大學、東南大學、重慶大學.房屋建筑學.第四版[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005 [10]陳紹蕃. 鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003 [11]王國周.鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計[M