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1、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.荷载条件结构自重（Q235）：容重 7.69810-5 N/mm3静力荷载（雪荷载）：50 年一遇最大雪荷载 0.15kN/m2动力荷载（吊车）：起重最大量 10 吨4.材料（1）Q235 碳素结构钢（2）热轧普通槽钢（格构式柱）冷弯薄壁方钢管（横梁、檩条）热轧普通工字钢（吊车梁）热轧普通 H 型钢（吊车轨道）钢板（缀板）压型钢
2、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、结构尺寸模型透视图俯视图长宽 AB=60m30m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对实轴计算，选择截面尺寸假定 y=50,按 Q235 钢 b 类截面查表得：=0.856，f=215N/mm 2所需截面面积： A=N/(f)=50000/(0.856215)N/
3、cm 2=2.7cm2回转半径： i y=loy/ y=500cm/50=10cm查表试选： 225aA=234.91=69.82cm2，i y=9.81cm，i 1=2.42cm,Z0=2.07cm,I1=175.9cm4验算绕实轴稳定： y=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97100mm,满足构造要求验算绕虚轴稳定：I x=2(175.9cm4+34.91cm210.932cm2)=8692.84cm4ix=(Ix/A)1/2=(8692.84cm4/69.82cm2)1/2=11.16cm x=lox/ix=500cm/11.16cm=44.80 ox= ( x2+ 12)
4、1/2=(44.802+252)1/2=51.306,满足缀板的刚度要求2.吊车梁设计初选截面（未计自重）梁跨中最大弯矩：M max=1/4Fl=1/450kN10m=125kNm所需净截面抵弯矩:Wnx=Mmax/( xf)=(125106)/(1.05215)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
5、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)=(1.550000N)/(450mm125N/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-(1.15cm45cm/6)=3.68cm2试选“工 45a”,翼缘板宽度为 150mm则所需厚度为 t=368mm 2/150mm=2.45mm选用“工 45
6、a”,翼缘宽度 t=18mm验算截面截面的实际几何性质：A=102cm 2Ix=32241cm4Wx=32241cm4/22.5cm=1432.8cm3单位长度梁的自重：g=1.2(10200mm210000mm7.69810-5 N/mm3）/10m =942.24N/m梁自重产生的最大弯矩：M g=1.21/8942.24N/m(10m)2=14133.6Nm=14.13kNm（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 x=125kNm+14.13kNm=139.13 kNm正应力为：=(139.1310 6 Nmm)/(1.051432.89103)=92
7、.47N/mm2215N/mm2支座处的最大剪力按梁的支座反力计算，其值为：V=50000N+(1.29422.4N1/2)=55653.44N=55.65KN切应力为 =55653.44N/(150mm11.5mm)=32.26N/mm2125N/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：=(139.1310 6Nmm225mm)/(32241104mm4)=97.21N/mm2跨中截面剪力:V=50kN切应力为：=(500001.81522.510 3)/(3224110411.5)=8.19N/mm2( 2+3 2)1/2=(97.212+38.1
8、92)1/2N/mm2=98.24N/mm21.1f=236.5 N/mm2五、其他构件校核轴力图剪力图弯矩图位移图1.横梁hbt=140mm90mm5mm轴力 Nmax=13.1N/mm2,弯矩 Mmax=72.8N/mm2 f=215N/mm2剪力 Vmax=23.8N/mm2 f=125N/mm2挠度 =17.3mm = l/400=7500/400=18.8mm2.檩条hbt=120mm80mm6mm轴力 Nmax=2.4N/mm2，弯矩 Mmax=91.8N/mm2 f=215N/mm2剪力 Vmax=3.9N/mm2 f=125N/mm2挠度 =6.8mm = l/250=7500/250=30mm3.吊车轨道HW250250，t 1=9mm,t2=14mm,r=16mm轴力 Nmax=0.2N/mm2，弯矩 Mmax=31.7N/mm2 f=215N/mm2剪力 Vmax=8.77N/mm2 f=125N/mm2挠度 =23.3mm = l/400=5000/400=12.5mm4.桁架hbt=120mm80mm5mm轴力 Nmax=23.7N/mm2，弯矩 Mmax=82.1N/mm2 f=215N/mm2剪力 Vmax=5.48N/mm2 f=125N/mm2挠度 =6.9mm = l/400=10000/400=25mm
