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1、 江 苏 科 技 大 学 毕业设计(论文)任务书 学院(系):船舶与建筑工程 专 业:土木工程 学 号:06 姓 名:徐 林 指导教师:邵建华 职 称:讲师 2011 年 2 月 16 日 毕业设计(论文)题目:模具冲压件厂车间单层门式钢架厂房设计 一、毕业设计(论文)内容及要求(包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等)1.设计资料(1)概况:本工程为某门式刚架结构的模具冲压件厂车间,总建筑面积约为 3100。门式刚架结构的平面、立面与剖面图如下图所示,刚架跨度为 L=2=,柱距为,屋面坡度为 1:15。(2)本工程位于 7 度抗震设防区,设计地震基本加速度为;建筑场地为 II 类场
2、地土,设计地震分组为第二组,建筑物属于二级防火标准。(3)吊车自重:吊车的起重量为 50/10t,级别为 A6 的桥式吊车。(4)不考虑地震作用时,作用在屋面上的荷载包括结构自重、屋面永久荷载、屋面活荷载、屋面雪荷载及风荷载,各荷载的标准值分别如下(结构自重由程序自动计算,并参与相应的组合):屋面永久荷载 Gk为 m2(其中屋面板 m2,隔热层 m2,檩条 m2,屋面支撑 m2,设备管线m2)。屋面活荷载 Qik为 m2;屋面基本雪压 S0为 m2;基本风压 w0为 m2,地面粗糙程度为 B 类。(5)材料:刚架、檩条、支撑等采用 Q235 钢;焊接材料 E43 系列;螺栓采用高强度螺栓和普通
3、螺栓。檩条、墙梁为“C”形冷弯薄壁型钢,屋面采用厚的镀锌压型彩涂板。(6)主体承重结构采用焊接的工字形实腹式门式刚架钢结构,刚架斜梁与柱间的连接采用刚性连接。屋面支撑系统的刚性压杆采用圆钢管,交叉支撑采用圆钢,利用花篮螺丝张紧;柱间支撑的构造与屋面支撑类似。墙面维护结构由压型钢板墙板和墙架系统组成。基础为钢筋混凝土独立柱基础,刚架柱与基础的连接为刚接。(a)结构平面与A、C轴剖面A、C轴剖面结构平面布置图123456789101112825007500750075007500750075007500750075007500750010000121110987654321AA3A7BB3B7C3
4、72006200620062006200620062008250075007500750075007500750075007500750075007500 (b)1-12轴剖面2-11轴剖面1、12轴剖面18600186001:151:1537200ABC1000010000CB7B3BA7A3A372006200620062006200620062001:151:15 2、要求(a)、简化结构的力学模型,施加荷载,设计和验算各主要构件;(b)、手工计算基础、梁板、支撑等的设计;(c)、绘制一定量的特征节点的施工图;(d)、所有图纸均用 AUTOCAD 软件绘制;根据设计功能要求作出各楼层建筑
5、平面图、总平面图、屋顶平面图,部分的平面尺寸和建筑物的总长、总宽。立面图主要表达建筑物的造型特点,各部分的高度尺寸。剖面图应表达出各楼层的结构情况,垂直交通组成情况。设计说明应着重表达自己的设计意图,满足使用功能要求的措施,采用新材料、新技术。结构方案选择,结构平面布置。结构基本尺寸确定及截面几何特征。横向水平地震作用下框架结构的内力计算。荷载计算,考虑竖向荷载,水平荷载,包括地震荷载。竖向荷载作用下框架结构的内力计算。横向框架结构的梁柱内力组合,以及内力组合图。框架梁柱截面设计,楼盖设计,基础设计,楼梯设计。二、完成后应交的作业(包括各种说明书、图纸等)1、毕业设计论文一份(不少于万字);2
6、、中英文摘要各一份(不少于300字);3、结构体系设计计算书一份;4、建筑图、结构体系主要施工图一套(设计说明、基础、梁板、柱、屋盖、特征节点施工图等),图纸量不少于12张2#;其中沿垂直方向剖面图和任意立面图需手工绘制,其它图纸均用AutoCAD软件绘制。5、外文资料翻译一份(不少于 5000 英文单词)。三、完成日期及进度 2011 年 3 月 7 日至 2011 年 6 月 17 日,共 15 周。进度安排:1调研,收集并消化资料,开题报告。周 2建筑方案设计及建筑施工图绘制 2 周 3结构设计与计算 5 周 4结构施工图绘制 周 5检查、修改 周 6总结、校对 周 7答辩 周 四、主要
7、参考资料(包括书刊名称、出版年月等):1、建筑结构可靠度设计统一标准 (GB500682001)2、建筑结构荷载规范 (GB500092001)3、建筑抗震设计规范 (GB500112001)4、钢结构设计规范 (GB500172003)5、冷弯薄壁型钢结构技术规范 (GB500182002)6、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 (CECS102:2002)7、轻型钢结构设计指南 中国建筑工业出版社 2001 8、轻型钢结构设计手册 中国建筑工业出版社 2001 9、钢结构基本原理 沈祖炎等 中国建筑工业出版社 2001 10钢结构事故分析与处理雷宏刚 中国建材工业出版社 2003 11、钢结构
8、钢结构基础 陈绍蕃 中国建筑工业出版社 2003 12、建筑地基基础设计规范 (GB 500072002)13、建筑地基基础工程施工质量验收规范 (GB 502022002)14、钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程 (JGJ 82-91)15、建筑钢结构焊接规程 (JGJ81-2002)系(教研室)主任:(签字)年 月 日 学院(系)领导:(签字)年 月 日 摘 要 本次设计的题目为模具冲压件厂车间单层门式钢架厂房设计,其地理位置在设计资料中未给出,现假设位于张家港。采用轻钢结构门式刚架的结构形式。厂房跨度m,柱距7.5m。墙面维护结构由压型钢板墙板和墙架系统组成。围护结构现采用彩钢夹芯
9、板。本设计由建筑设计和结构设计两部分组成。建筑设计是根据整个工程的工程概况、生产工艺概况、自然条件、地理情况以及荷载情况来确定建筑设计方案并优化设计方案。建筑设计包括单层厂房平面设计、立面设计、剖面设计、采光设计、通风设计、屋面排水设计、防腐防锈和防火设计等内容。其中,平面设计有平面形式选择、柱网布置等;立面设计主要是门窗的布置;剖面设计主要有柱顶标高的确定等。结构设计是本次设计的核心内容,其设计的原则是确保厂房的安全、适用、耐久,同时使设计经济合理。结构设计的主要内容有吊车梁设计、荷载统计、内力计算、内力组合、梁柱截面的选取和验算、节点设计、檩条设计、墙梁设计和基础设计等。关键词:结构形式;
10、建筑设计;结构设计;内力组合;设计原则目 录(页码需要改)第 1 章 建筑设计 1.工程概况 根据所给设计资料,建筑面积约为 31002m,结构形式采用轻钢结构单层双跨工业厂房形式,厂房内设有重级(软钩)吊车(资料为指定几台吊车,现定为两台),起重量为 50t,吊车设备的技术指标为:表 1-1 吊车技术指标 台数 起重量 级别 钩制 吊车跨度 吊车总量 小车重 最大轮压 2 50t 重级 软钩 377kN 结构安全等级为级,耐火等级为级,对该模具冲压件厂房的采光等级取为级。围护结构采用双面复合彩钢夹心板。工业建筑设计的任务就是根据我国建筑方针和政策,按照“安全适用,技术先进,经济合理”的设计原
11、则,在满足工艺要求的前提下,处理好厂房的平面、立面、剖面,选择合适的建筑材料,确定合理的承重结构、围护结构和构造做法,同时要满足生产工艺的要求及有关的技术、良好的经济效益、卫生等要求。厂房的平面、立面、剖面设计是不可分割的整体,设计时必须统一考虑,在设计平面的同时需要考虑剖面和立面的设计问题,为了叙述方便并根据设计的先后顺序,现分项予以说明。2.单层厂房平面设计 平面形式的确定 厂房的平面设计除首先满足生产工艺的要求外,在建筑设计中应使厂房的平面形式规整以便节省投资和占地面积,选择经济合理和技术先进的柱网使厂房具有较大的通用性,并使厂房符合工业化施工的要求,正确解决采光和通风,合理地布置生活用
12、房,妥善处理安全疏散及防火措施等。该工业厂房的平面形式采用矩形。这种平面形式容易与其他形式平面各工段之间靠的较紧,运输路线短捷,工艺联系紧密,工程管线较短,形式规整,占地面积少。且该厂房的宽度不大,室内采光通风都较容易解决。柱网布置的确定 柱网尺寸不仅在平面上规定着厂房的跨度、柱距的大小,而且还规定着刚架,屋面板,吊车梁的尺寸。在厂房中,为支撑屋顶和吊车设柱子,根据工艺流程和设备布置对跨度和柱距大小提出了要求。在选择柱网时应考虑以下要求:(1)满足生产工艺要求。(2)遵守厂房建筑模数协调标准,跨度小于 18m 时,跨度的增减采用扩大模数 3M 数列。大于 18m 时,跨度的增减采用扩大模数 6
13、M 数列。厂房山墙出抗风柱柱距宜采用扩大模数 15M 数列。(3)调整和统一柱网。(4)尽量扩大柱网,提高厂房的通用性和经济合理性。由于跨度根据设计资料已定为,因此采用 3M 数列的扩大模数。柱距在综合考虑以上因素的前提下,采用的柱距形式且不采用抽柱的形式,有利于提高结构的稳定性。厂房门的确定 结构耐火等级为级,根据建筑设计防火规范中对丁类生产类别的叙述“1 对不燃烧物质进行加工,并在高温或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产 2 利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其它用的各种生产 3 常温下使用或加工难燃烧物质的生产”可知,该模具冲压件厂房生产类别可定为丁类,防火规
14、范中对此种建筑的最远点至疏散门的允许距离要求为不限,考虑到工艺设计及行走方便,厂房开设六扇门(南北面各一扇,东西面各两扇),平面位置详见建筑平面图,门的宽度和高度为4.54.2mm,厂房门采用双扇平开门。门应该与主要交通干道相近,以便于运输设备进出与人流疏散。散水的确定 为保护外墙不受雨水的侵蚀,在外墙的四周将地面做成向外倾斜的坡度,以便将屋面雨水排至远处,所以设置了散水,散水的坡度可定为 5%,宽度取为900mm,散水的构造做法为:素土夯实,70mm厚 1:3:6 碎石(砖)三合土,10mm水泥砂浆抹面,散水面距地面的距离为20mm。散水做法见下图。10mm厚水泥砂浆抹面20900素土夯实7
15、0mm厚1:3:6碎石三合土5%图 1-1 散水做法 生产辅助用房 设计资料对该部分无相应要求,故而不单独设计之。3.单层厂房剖面设计 柱顶标高的确定 由于厂房内有吊车作业,柱顶标高按下式来确定:761hhHH 式中:H 柱顶标高(m),必须符合 3M 的模数;1H 吊车轨顶标高(m),一般由设计人员提出;6h 吊车轨顶至小车顶面的高度(m),根据吊车资料查出;7h 小车顶面至屋架下弦底面之间的安全净空尺寸(mm)。此间隙尺寸,按国家标准及根据吊车起重量可取 300mm,400mm,1200mm。根据设计要求,1H取 6m,查吊车资料可得:6h取 2734mm,7h取 400mm。确定柱顶标高
16、为:H=6+=,取米,符合3M 要求.。室内地坪标高的确定 在一般情况下,单层厂房室内地坪与室外地面需设置高差,以防止雨水倒灌侵入室内。但为了便于运输工具出入厂房和不加长门口坡道的长度,这个高差又不宜太大,在该厂房设计中高差取值为 450mm。确定室内地坪标高为m000.0,室外标高为0.450m。采光、通风的确定 该厂房设计中采用天然采光。采光设计就是根据采光等级,通过查阅相关规范根据窗地比来确定窗子的面积,从而布置窗户的形式及标高,以保证室内采光强度、均匀度符合要求及避免眩光。该厂房的采光等级虽未由设计资料给出,但根据一般情况可定为级,由于单侧采光不均匀,衰减幅度大,由此考虑采用双侧开窗。
17、根据采光等级查得窗地比为 1:4,且厂房内部设置了吊车,同时采用高低窗。为了便于工作和不使吊车梁遮挡阳光,高侧窗下沿距吊车梁顶面不应太高或太低,规范规定至少高出吊车梁顶面 600mm,在该厂房中取600mm。低侧窗下沿一般略高于工作面的高度900 1200mm,在该厂房中取值为900mm。窗的确定:厂房的总面积:237.282.53069m,由采光等级查得窗地比为 1:4。根据厂房的面积确定采光所需的窗户的总面积为:230694767.25m,采用南北立面双侧开带窗,则窗户总高度为767.25237.282.53.2m,窗户设计兼顾墙梁位置,故设置高窗高度为m,距吊车梁顶面 1200mm;低窗
18、高度为m,距地面 900mm。窗户总高度为m,满足总高米的要求,考虑到带形窗到墙边的距离,再加上由于南北立面开门,带形窗需隔断(距门的距离为1000mm),为了补偿带形窗隔断的采光面积,在两侧山墙开高窗,高窗高度为m,也采用带形窗,到两侧轴线距离为 1500mm,两侧对称布置,窗口高度与南北立面的高窗平齐。南北立面窗户具体标高位置见剖面图,山墙窗高具体位置详见侧立面图。该厂房的通风采用自然通风。在夏季,该车间的热源主要来自设备散热、焊接加工散热、围护结构(包括门窗)向室内传递热量。为排出这些热量,一般采光和运输要求开设的门窗面积已经足够,故低侧窗和中侧窗做成开闭式的,而高侧窗封闭式就可以满足厂
19、房的通风要求。屋面排水的确定 屋面排水形式与屋顶坡度密切相关,主要取决于屋面承重结构的形式和屋面构造形式,屋面排水采用有组织天沟外排水,有组织排水系统主要是由天沟,雨水斗,雨水管组成。天沟的构造形式与屋面构造有关,该屋面采用厚的镀锌压型彩涂板,属于大型板,其接缝处容易做到密实不渗漏,可直接在屋面板上做天沟。为了使天沟内的雨水能顺畅的流向雨水斗,天沟应做垫坡,其坡度不应小于%,也不宜大于%,该厂房的天沟垫坡取%。由于采用槽型天沟,分水线设置应不低于5其他建筑构造 屋顶的确定 本设计中厂房屋面采用有檩体系,即在刚架斜梁上设置 C 型冷弯薄壁型钢檩条,再铺设厚的镀锌压型彩涂板做成屋面。它施工速度快、
20、重量轻、表面带有色彩涂层、防锈、耐腐蚀、美观。屋顶坡度考虑屋面排水需要,根据设计资料所给屋面坡度为 1:15,若化为百分数即有屋面坡度约为%。女儿墙的确定 由于屋面排水采用内天沟外排水,需设女儿墙。女儿墙高度不得超过屋顶高度,取女儿墙标高为米,没有超过屋顶标高,符合要求。女儿墙位置详见剖面图。图 1-2 天沟及女儿墙构造详图 地面的确定 由于厂房内有重型物品的堆放或车辆行驶,由此考虑建筑物的地面构造采用混凝土实铺地面。图 1-4 门口坡道示意图 素土夯实20mm厚1:3水泥砂浆面层c20混凝土填层10%图 1-5 坡道做法示意 雨棚的确定 该厂房设计中取雨棚高出门洞 300mm,由前面确定出的
21、门高,即得雨棚标高为m。雨棚尺寸确定如下:厚度为300mm,外挑为 1500mm,宽度略比门洞尺寸宽,取为 5000mm。屋脊的确定 屋面板采用厚的镀锌压型彩涂板,屋面的连接形式及构造见下图:4x10拉铆钉300彩钢脊托板檩条5x10拉铆钉300EPS填实彩钢板屋脊扣件密封胶图 1-6 屋脊连接构造 门窗表 第 2 章 结构设计 1、吊车梁设计 吊车梁选用焊接工字形截面的简支梁系统,每跨一台吊车,无制动结构,支撑与钢柱采用加强受压翼缘的方式提高吊车梁的整体稳定性。焊接吊车梁的钢材型号为 Q235 钢,焊条为 E43 钢,梁式吊车性能参数如下表所示:起重量 Q(t)工作级别 跨度s(m)基本尺寸
22、(mm)轨道型号(Kg/m)重量(t)轮压(kN)B W H b 小车重 总重 maxP minP 50 A6 6944 4800 2734 300 377 QU80 钢轨是起重机钢轨规格重量中型号 型号 轨高 顶宽 顶下宽 底宽 腰厚 截面积 理 论 重量 QU80 130mm 80mm 87mm 130mm 32mm m 吊车梁上荷载计算 吊车荷载的动力系数1.1,吊车荷载分项系数4.1Q,吊车荷载设计值为:竖向荷载设计值:max1.1 1.4377580.58QPPkN 横向水平荷载设计值:210.25 1.4 0.115.765509.822.564QHmQ gkN KN 内力计算:(
23、1)吊车梁的最大弯矩及相应剪力 两个轮子作用于吊车梁时,最大弯矩点位置为 a2=a1/4=4800/4=1200mm 最大弯矩为:222max()2 377(7.5/2 1.2)2653.718.7.5clPaMKN ml 最大弯矩处的相应剪力为:2()2 377(7.5/2 1.2)21.03264.057.5cwlPaVKNl 最大剪力应在梁端支座处:max377(7.54.8)377512.727.5ARRKN(3)吊车梁在横向水平荷载作用下产生的最大弯矩:Hmax22.56653.71839.12.377ckHMMKN mP 截面选择:f=215N/mm2 .W=6max1.21.26
24、53.718 103648659215Mfmm3 计算梁的经济高度为:h=733648659300777.65mm 按容许挠度值取:66min0.6()100.6 215 7500101200llhfllV1161mm 梁腹板 h 值应接近经济高度,同时应考虑强度设计要求,现取 h=1250mm 腹板所需厚度为:h0=1250-220=1210mm 按经验公式计算:112109.943.5wt mm 按剪力确定:3max01.21.2512.72104.071210125wvVth fmm 取12wt mm 作为腹板的厚度 吊车梁截面尺寸 吊车梁翼缘尺寸的确定:0013648659112101
25、2595.4612106lwWAh thmm2 01111()()1210242 403.33535bhmm 上翼缘尺寸取 400 mm 20 mm,下翼缘尺寸取 300mm 20 mm,见上图所示。截面特征:(1)毛截面特征:402121 1.230280145.260285.2A cm2 012160 1 121 1.2(2)80(2121 1)267.09285.2y cm 32232323311.2 1211.2 125(121267.09)80(12567.091)1211125402121(58.19)30260 1907.5 1021212xIcm 2331402(12567.0
26、91)(12567.092)1.26.43 102Scm 333907.51015.671012567.09xxIWcmy(2)净截面特征(预选螺栓为:228520221.520276.60nAcm 323907.51022.152(12567.091)879.6510nxIcm4 0(4022.15)2(1231)121 1.2(2121/2)60 165.03276.6ny cm 63879.651014668.2(12565.03)10nxW上cm3 63879.651013526.865.03 10nxW下cm3 吊车梁上翼缘对 y 轴的截面特性为:800.240nAcm2 4.710
27、.2)15.2240(上nAcm2 7.106664021213yIcm4 23110666.722.152 11.322 11.39087.612nyI cm4 9087.6454.3820nyWcm3 34.533207.10666yWcm4 强度计算:(1)压应力:上翼缘:66max33653.7181039.121014668.210454.3810HnynxMMWW上 22130.66/215/N mmN mm 下翼缘:622max3653.7181048.33/215/13526.810nxMN mmN mmW下(2)剪应力:3max0512.721035.311210 12wVh
28、 tN/mm2125N/mm2(3)腹板的局部压应力:5505202 130410zyRlahhmm 对重级工作制吊车梁取 1.35.12wt mm.377P kN.计算腹板局部压应力为:3221.3537710103.45/215/12410cw zPNmmNmmt l 稳定性计算:(1)梁的稳定性计算:对该无制动结构的 H 型钢简支吊车梁,因为1750018.7513400lb,故应计算梁的整体稳定性。1117500200.32.0400 1250l tbh 0.730.180.730.180.30.784b 31124010666.712I cm4 3212 30450012I cm4
29、7.045007.106667.10666211IIIb 加强受压翼缘时,32.0)17.02(8.0)12(8.0bb 1210666.745007.291211.26080yIIiAcm 750102.887.29yyli 212432023514.4ybbbyxytAhWhf 2234320285.2 125102.8820.78310.32102.8815.67104.4 1251.060.6 0.2821.070.8041.0bb 则整体稳定性为:66333653.7181039.12100.80415.671010533.3410yxbxyMMWW 22125.24/215/N m
30、mN mm(2)腹板的局部稳定性:因为01210235100.83808012235wht 170235235170,所以应配置横向加劲肋,加劲肋间距min00.50.5 1210605ahmm,max022 12102420ahmm,取mma1500。加劲肋上端与上翼缘板刨平顶紧。外伸宽度:0401210/304080.330shbmm,且宜大于等于 90mm,现取mmbs110 厚度:80.35.361515ssbtmm,且宜大于等于 6mm,现取mmts10 计算跨中处,吊车梁腹板计算高度边缘的弯曲压应力为:629653.718101250670.91840.4199.075 10cMh
31、N mmI 腹板的平均剪应力为:32264.05 1018.191210 12wwVN mmh t 腹板边缘的局部压应力为:32377 100.90.968.9712 410cwzPN mmt l 1)计算cr 221250670.9 18122350.6110.85153153cwbyhtf 则:2215mmNfcr 2)计算cr 015001.241.01210ah 则:02201210122350.8730.8121041 5.34441 5.3441500wsyhtfha 则:210.590.810.590.8730.8125119.62crsvfN mm 3)计算crc,015001
32、.241.51210ah 则:001210122351.010.955 150028 18.928 18.91210wyhtcfah 则:2,10.790.910.791.010.9215196.32crccfN mm 计算跨中区格的局部稳定性为:2222,40.41918.1968.970.41 1.0215119.62196.32ccrcrc cr 其他区格,经计算均能满足,计算从略。支座加劲肋计算:支座加劲肋采用平板式支座加劲肋,预取支座加劲肋为211010mm,支座构造见下图所示。15040Z505两段刨平顶紧10 吊车梁支座构造简图 按承受最大支座反力 R=Vmax=的轴心压杆,验算
33、在腹板平面外的稳定。支座加劲肋的端面承压应力为:3max512.72102(11015)10ceceRA 22269.9/325/ceNmmfNmm 稳定计算:A=(40+10+150)12+211010=4600mm2 33641110(2 11012)4015012121210.4310zImm()610.431047.6254600zzIimmA 0121025.4147.625zzhi 从上得知:属 b 类截面,查表可以知道0.956,所以按照下列公式来计算支座加劲肋在腹板平面外的稳定性:322max512.7210116.59/215/0.9564600ceRNmmNmmA 挠度计算
34、:按一台吊车计算挠度,因一台轮距为,所以求一台吊车的最大弯矩有两个轮压作用在梁上。2222 3777.5/2 1.221.03673.33.7.5kkxwlpaMKN ml 则2620334673.33 1075002.0310101010206 10907.5 1010kxxMllmmmmEI 焊缝连接计算:(1)上翼缘与腹板的连接焊缝:采用焊透的 K 形焊缝,其强度与腹板相近,可不计算。(2)下翼缘与腹板的直角焊缝:下翼缘截面对中和轴的面积矩为:312302(67.09)3965.42Scm 按公式计算焊缝的焊脚尺寸为:33max134512.72 103965.4 101.02 0.72
35、 0.7 160 907.5 1010fwfxVShmmf I 焊脚尺寸采用 8mm(3)支座加劲肋与腹板的连接焊缝:按公式计算的连接焊缝焊脚尺寸为:3max512.72 101.932 0.72 0.7(121024)160fwwfRhmml f 因为fh不应小于倍的腹板厚度并且不应小于 6mm;即=,故采用fh=10mm 2、门式刚架设计 设计资料 本设计中模具冲压件单层厂房采用双跨双坡门式刚架,刚架跨度 2=,柱高 10m,共有 12 榀刚架,柱距m,屋面坡度,抗震设防烈度为 7 度,设计基本地震加速度值。刚架计算简图如图 2-8 所示。屋面采用厚的镀锌压型彩涂板,墙面板为压型钢板墙板;
36、檩条、墙梁为冷弯薄壁卷边 C 型钢,钢材采用 Q235B 钢,焊条为 E43 型,手工焊。图 2-6 刚架计算简图 荷载计算(内力图符号规定:弯矩图:剪力图:轴力图:)(1)永久荷载标准值(对水平投影面):屋面板 20.06kN m 隔热层 20.06kN m 檩条 20.10kN m 屋面支撑 20.05kN m 设备管线 20.15kN m 总计:2mkN 所以,永久荷载标准值为:0.47.53mkN 永久荷载设计值为:3=m(2)可变荷载标准值 屋面活荷载Qik为 m2 屋面基本雪压Sk为 m2 KS雪荷载标准值;可变荷载取屋面活荷载与雪荷载中较大值:0.307.52.25mkN 活荷载
37、设计值为:=m(3)风荷载标准值 基本风压0为20.4kN m;地面粗糙度系数按 B 类取值;风载体形系数s按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)取值,迎风面及柱及屋面分别为+和;背风面柱及屋面分别为和,如图 2-7 所示。图 2-7 风载体型系数 风荷载高度变化系数按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用,当 高 度 为10m时,数 值0.1z,当 高 度 为10+15=时,数 值1(1.141)/5(11.2410)1.035z。风振系数取.01z。风荷载体型系数.31.50.506.0.80s54s3s2ss1,。由0zszk,可得:123451.0 0.8 0.
38、4 1.05 7.52.52kN/1.035(0.6)0.4 1.05 7.51.956kN/1.0350.50.4 1.05 7.51.63kN/1.00.50.4 1.05 7.51.575kN/1.035 1.3 0.4 1.05 7.54.238kN/mmmmm A 轴柱顶上竖向板所受风荷载的作用力可简化为对 A 轴柱顶的集中力:11.3 1.0350.47.5 1.24.84p KN 风荷载作用见图 2-8 图 2-8 风荷载作用简图(4)吊车荷载 最大轮压:max,377kPkN,最小轮压:min,77.8kPkN 吊车竖向荷载标准值:图 2-9 吊车梁支座求maxD、minD时的
39、吊车位置 maxmax,minmin.7.54.8377(1)512.727.57.54.877.8(1)105.8087.5kikiDPykNDPykN 吊车横向水平荷载标准值:对于软钩吊车,额定起重质量50Qt吊车,0.1 max1i11()0.15015.7651016.4444T y16.44 1 16.440.3622.36kTGgkNkNTkN (5)柱荷载计算 柱自重设计值:边柱为10=中柱为=吊车梁及轨道自重在牛腿上产生的弯矩 Q235 钢密度为 7850kg/m3 吊车梁自重 2852007850610m =轨道自重 10-3 10-3=m 吊车梁中线至柱中线的距离 M()最
40、大轮压处形成的弯矩为:377=最小轮压处形成的弯矩为:=内力计算 永久荷载作用下的内力 刚架上的永久荷载如图 2-9 所示。在本设计中柱和梁采用相同的截面形式,抗弯刚度均为 EI(E=105kPa),用结构力学求解器对结构进行计算。图 2-9 永久荷载标准值作用计算简图(kN/m)内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 -9.-9.2 3 -9.-9.4 -9.-9.5 -7.6 7 8 9 10 11 -7.12 9.9.13 9.9.14 9.9.15 -图 2-10 永久荷载标准值作用弯矩图(kN/m)图 2-11 永久荷
41、载标准值作用剪力图()图 2-12 永久荷载标准值作用轴力图()可变荷载作用下的内力 图 2-13 活荷载标准值作用下的计算简图 内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 -8.-8.2 -6.3 4 -6.5 8.8.-图 2-14 活荷载标准值作用下的弯矩图mkN 图 2-15 活荷载标准值作用下的剪力图kN 图 2-16 活荷载标准值作用下的轴力图kN 风荷载作用下的内力(1)左风荷载标准值作用下的内力图 图 2-19 左风荷载标准值作用计算简图mkN/内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力
42、剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 7.2 3 7.9.4 9.2.5 -1.-1.6 6.6.-4.7 6.-4.6.8 6.6.9 10 11 4.4.12 0.5.13 0.5.4.14 4.15 -图2-20a 左风荷载标准值作用下的弯矩图mkN 图 2-20b 左风荷载标准值作用下的剪力图kN 图 2-20c 左风荷载标准值作用下的轴力图kN(2)左风荷载标准值作用下的内力图 图 2-21 右风荷载标准值作用计算简图(kN/m)内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 -4.2 3 -4.-0.5.4 -0.5.5 4.4
43、.6 -6.-6.4.7 -6.4.-6.8 -6.-6.9 10 11 -1.-1.12 -2.-9.13 -9.7.14 7.15 -图 2-22a 右风荷载标准值作用下的弯矩图mkN 图 2-22b 右风荷载标准值作用下的剪力图kN 图 2-22c 右风荷载标准值作用下的轴力图kN (3)柱左侧均布风荷载如图所示:内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 0.0.-6.7.2 -6.-0.7.-6.-0.-7.3 0.3.0.3.4 -3.8.-3.5 -1.-1.-弯矩图为:剪力图为:轴力图为:(4)柱右侧均布风荷载如图所
44、示:内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 0.1.0.1.6.2 1.-0.6.1.-0.-5.3 -0.-0.4 3.-0.4.3.-0.-4.5 -0.-3.-4.-0.-弯矩图为:剪力图为:轴力图为:吊车荷载作用下的内力(水平向右,最大轮压在 A 轴)图 2-23 吊车荷载标准值(水平向右最大在 A 轴)作用下的计算简图(kN)内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 2 3 3.3.4 3.3.5 -6.-6.6 7 8 9 10 11 -6.-6.12
45、-7.-7.13 -7.-7.14 -7.-7.15 -图 2-24a 吊车荷载标准值(水平向右最大在 A 轴)作用下的弯矩图mkN 图 2-24b 吊车荷载标准值(水平向右最大在A 轴)作用下的剪力图kN 图 2-24c 吊车荷载标准值(水平向右最大在 A 轴)作用下的轴力图kN 吊车荷载作用下的内力(水平向右,最大轮压在 B 轴)内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 -7.6.-7.2 3 -7.-7.4 5 6 8.8.7 8.8.8 9 10 11 -3.-3.12 -3.0.-3.0.13 -3.0.-3.0.14
46、-3.0.-3.0.15 -图 2-25a 吊车荷载标准值(水平向右最大在 B 轴)作用下的弯矩图mkN 图 2-25b 吊车荷载标准值(水平向右最大在 B 轴)作用下的剪力图kN 图 2-25c 吊车荷载标准值(水平向右最大在 B 轴)作用下的轴力图kN 吊车荷载作用下的内力(水平向左,最大轮压在 A 轴)内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 2 3 -8.-8.4 -8.-8.5 7.7.6 5.5.7 5.5.8 9 10 11 1.1.12 2.2.-4.13 2.-4.2.14 2.2.15 -图 2-26a 吊车荷
47、载标准值(水平向左最大轮压在 A 轴)作用下的弯矩图mkN 图 2-26b 吊车荷载标准值(水平向左最大轮压在A 轴)作用下的剪力图kN 图 2-26c 吊车荷载标准值(水平向左最大轮压在 A 轴)作用下的轴力图kN 吊车荷载作用下的内力(水平向左,最大轮压 B 轴左)内力计算 杆端内力值 (乘子=1)-杆端 1 杆端 2 -单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 2 3 0.0.4 0.0.5 -2.-2.6 1.1.7 1.3.1.3.8 3.3.9 10 11 -2.-1.-2.-1.12 -1.2.-1.2.-6.13 -1.2.-6.-1.2.0.14 -1.2.0.-1.2
48、.15 -图 2-27a 吊车荷载标准值(水平向左最大在 B 轴左)作用下的弯矩图mkN 图 2-27b 吊车荷载标准值(水平向左最大在右)作用下的剪力图kN 图 2-27c 吊车荷载标准值(水平向左最大在右)作用下的轴力图kN 地震作用:在荷载计算中风荷载相对于地震荷载来说,是风荷载起控制作用,故不需要验算地震荷载。内力组合 根据使用过程中在结构上可能出现的荷载,按承载能力极限状态依照组合规则进行荷载效应组合,并取最不利组合进行设计。这里只按一般情况考虑荷载效应的基本组合。对于压弯构件,只作如下四种内力组合:Mmax及相应的N、V;Mmax及相应的N、V;Nmax及相应的M、V;Nmin及相
49、应的M、V;对于受弯构件,只作如下四种内力组合:Mmax及相应的N、V;Mmax及相应的N、V;Nmax及相应的M、N;Vmax及相应的 M、N 柱和梁的控制截面及内力正方向示意图如下:D(E)梁 截面 内力 1恒载 2活载 3左风 4右风 5吊车水平 向 右最大在A轴 A柱 1-1 M N 19 Q 2-2 M N 19 Q 3-3 M N 19 Q 4-4 M N 19 Q B柱 1-1 M 0 0 N Q 0 0 2-2 M 0 0 N Q 0 0 3-3 M 0 0 N Q 0 0 4-4 M 0 0 N Q 0 0 D梁 1-1 M N Q 2-2 M N Q 3-3 M N Q E
50、梁 1-1 M N Q 2-2 M N Q 3-3 M N Q 6吊车水平 向 右最大在B轴 7吊车水平 向 左最大在A轴 8吊车水平 向 左最大在B轴*1+*2*1+*3*1+*4*1+*2+*5 -10 0 0 0 0 0 0 0 0 *1+*2+*6*1+*2+*7*1+*2+*8*1+*(2+3+5)*1+*(2+3+6)*1+*(2+3+7)*1+*(2+3+8)*1+*(2+4+5)*1+*(2+4+6)*1+*(2+4+7)*1+*(2+4+8)最不利组合表 截面 内力 Mmax 及相应的N,Q Mmin 及相应的N,Q Nmax 及相应的M,Q Nmin 及相应的M,Q A 柱