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（Q235）：容重7.698×10-5N/mm3

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： i y=l oy/λy=500cm/50=10cm

查表试选： 2[25a

A=2×34.91=69.82cm2，i y=9.81cm，

i1=2.42cm,Z0=2.07cm,I1=175.9cm4

验算绕实轴稳定：λy=l oy/i y=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

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

i x=l ox/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：

I x=2×(175.9cm4+34.91cm2×10.932cm2)=8692.84cm4

i x=(I x/A)1/2=(8692.84cm4/69.82cm2)1/2=11.16cm

λx=l ox/i x=500cm/11.16cm=44.80

λox= (λx2+λ12)1/2=(44.802+252)1/2=51.30<[λ]=150

查表得：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：M max=1/4×F×l=1/4×50kN×10m=125kN·m

所需净截面抵弯矩:

W nx=M max/(γx f)=(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：

h min=l/8=125cm

按经验公式可得梁的经济高度为：

h e=7(W nx)1/3-30cm=7×(553.71cm3)1/3-30cm=27.48cm

考虑刚度要求，初选梁为“工45a”,h w=450mm

腹板厚度按负担支点处最大剪力需要，由经验公式可得：t w=1.5V/(h w f v)=(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：

t w=(h w)1/2/11=(45cm)1/2/11=0.61cm=6.1mm

选用“工45a”,腹板厚度为t w=11.5mm

按近似公式计算所需翼缘板面积：

bt=W nx/h w-(t w h w/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

I x=32241cm4

W x=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