本科毕业设计:15m×72m单跨双坡门式刚架钢结构工业厂房初步设计(带吊车).doc
《本科毕业设计:15m×72m单跨双坡门式刚架钢结构工业厂房初步设计(带吊车).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《本科毕业设计:15m×72m单跨双坡门式刚架钢结构工业厂房初步设计(带吊车).doc(93页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1设计前言1.1设计题目15m72m单跨双坡门式刚架钢结构工业厂房初步设计(带吊车)1.2设计地点呼和浩特市区1.3设计基本资料某轻钢工业厂房采用单跨双坡门式刚架,刚架跨度15m,柱高10.5m,共有13榀刚架柱距6m,屋面坡度110,地震设防烈度为8度,刚架形式及几何尺寸见图。屋面及墙面板为双层压型钢板带保温层;檩条墙梁为薄壁卷边C型钢,冻土深度1.6m,fk=150,钢材Q235,焊条E43型,采用内天沟。图1 刚架形式及几何尺寸2 荷 载2.1屋面荷载2.1.1 屋盖永久荷载标准值(对水平投影)a. XX75200200600型双色彩色压型钢板0.3 kN/建筑用压型钢板(GB/T 12
2、75591)b.50mm厚保温玻璃棉板 0.05 kN/c. 檩条 0.05kN/d.悬挂管道 取 0.20KN/ 合计 0.60KN/ 恒荷载设计值: 0.601.2(恒载分项系数)=0.72kN/2.1.2 可变荷载 屋面均部活荷载(不上人层)0.5kN/,沿水平投影分布。由钢结构设计规范(GB500172003) 建筑结构设计考虑积雪分布的原则:(1):屋面板和檩条按积雪不均匀分布最不利情况采用:查得 =1.25 Sk=So =1.250.4=0.5 kN/(沿水平投影分布)(2):屋架、框架和柱按积雪全跨均匀分布的情况考虑后=1.0SK=So=1.00.4=0.4kN/ 积灰荷载:屋面
3、积灰荷载一般取为0.30.5 kN/ ,取为0.5 kN/屋面均布活荷载0.5kN/,雪荷载0.4 kN/取较大值 0.5 kN/ 积灰荷载 0.5 kN/ 因此:活荷载标准值Q=0.5 kN/0.5 kN/=1.0kN/ 活荷载设计值q=1.01.4(活荷载分项系数)=1.4KN/荷载效应符合下列原则: 屋面均布活荷载与雪荷载不同时考虑设计时取两者较大的值 积灰荷载与层面均布活荷载或雪荷载两者较大者同时考虑213风荷载由建筑结构荷载规范GB500092001及门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102-2002,可得基本风压,地面粗糙程度类别为B类;风荷载沿高度变化系数对于门式刚架轻型房屋
4、,当其屋面坡度不大于10,屋面平均高度不大于18m,屋面高宽比不大于1,檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸时,风荷载体型系数应按下列规定采用:表1 刚架的风荷载体型系数图2 双坡刚架3檩条设计3.1设计资料屋面材料为双层压型钢板(加保温层),屋面坡度110(=5.71),檩条选用冷弯薄壁卷边槽型钢,按单跨简支构件设计,檩条跨度6m,于跨中设一条拉条,水平檩距1.5m。钢材Q235。3.2荷载标准值永久荷载:a. 双层彩色钢板加保温 0.35kN/b. 檩条(包括拉条) 0.05KN/ 0.40kN/可变荷载:屋面均布活荷载和雪荷载的最大值为1.250.40=0.5 kN/。33内力计算1檩条线荷
5、载标准值檩条线荷载设计值: 由可变荷载效应控制的组合 有永久荷载效应控制的组合 2弯矩设计值 (跨中负弯矩)3.4截面选择及截面特性1选用C18070202.5 ,见图3所示。图3 檩条截面力系图先按毛截面计算截面、点的应力为: (压) (压) (拉)2受压板件的稳定系数(1)腹板腹板为加劲板件,由公式 : 代入(2)上翼缘板上翼缘板为最大压应力作用于支撑边,由公式 : 代入(3) 受压板件的有效宽度1) 腹板,由公式 : 代入由公式 计算板组约束系数,代入由于 则,由公式 : 代入由公式 : 代入2) 上翼缘板 代入 代入由于 ,则 代入3) 下翼缘板下翼缘板全截面受拉,全部有效。4) 有效
6、净截面模量上翼缘板的扣除面积宽度为:7060.8579.143mm ,腹板的扣除面积宽度为:94.04487.3376.708mm ,同时在腹板的计算截面有一10拉条连接孔(距上翼缘板边缘35mm),孔位置与扣除面积基本相同,所以腹板的扣除面积宽度按10mm计算,见图4。图4 檩条有效截面图有效净截面模量为 : , 。为简化计算可取:,。3.5 强度计算屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转,由公式计算、点的强度为:3.6 挠度计算由公式 代入3.7 构造要求长细比验算故此檩条在平面内、外均满足要求。4 吊车梁设计4.1设计资料及说明焊接工字梁简支吊车梁,跨度Lk=12m,钢材选用Q235钢,自动焊采用
7、焊丝配次高锰型焊剂,焊缝质量均不低于二级焊缝标准,其余手工焊采用 E5015型焊条。吊车梁上翼缘板与腹板连接采用焊透的T形接头对接与角接组合焊缝,下翼缘为双面角缝自动焊,采用大连重工起重集田有限公司PQQ型20/5t吊钩起重机技术资料(2003) 表 3 吊车信息表吊车起重重量(t)吊车梁跨度s(m)台数(m)工作制吊钩级别轨道型号最大轮压最小轮压小车总重(t)吊车总重(t)20/5122重级(A6)软钩QU70183KN47KN7.1825.19 轮距宽度如图5所示 图5 单台吊车一侧轮压简图 4.2 吊车荷载计算1 吊车竖向最大轮压标准值:183KN2横向水平荷载(1)有吊车的小车运行机构
8、在启动式制动是引起的惯性力(按建筑结构设计规范2001)标准值: 设计值:(2)由吊车摆动引起的横向水平力标准值: 设计值: 4.3 内力计算1 弯矩及剪力吊车梁最大竖向弯矩设计值和标准值及相应的剪力产生最大弯距的荷载位置如图6、7所示.梁上所有吊车轮压的位置为:图6吊车梁荷载产生最大弯矩处图7吊车梁荷载产生最大弯矩处合力Fr=4281.82=1127.28kN合力作用点到P1的距离为:a=1/4(4400+5000+9400)=4700(mm)合力作用点在P2与P3中间 此时合力Fr与P2原中心的距离为X X=300/2=150(mm) 由于对称P2,P3下的最大弯矩相符,故最大弯矩即为20
9、73.60kN.m相应荷载下(2) (3)处截面的剪力分别为图8 吊车梁最大剪力时轮距图两天吊车属相轮压设计作用下梁端的最大剪力3 两台吊车横向水平荷载设计作用制动梁截面中的绝对最大弯矩4 一台吊车荷载标准作用下的绝对最大弯矩发生在(1)或(2)轮处截面,梁上轮压合力虽然为(1)(2)的中点,竖向轮压标准值作用下绝对最大的弯矩标准值Mxk为用于计算时,Pk=183 用于计算竖向挠度计算值时: 5 一台吊车竖向轮压标准作用下的梁端最大剪力轮压位置把上述计算结果汇总于表 吊车内力汇总表用于计算的项目标准值设计值考虑吊车台数其他说明抗弯强度、整体稳定性折算应力和加劲肋间距Mx=2073.60KN.m
10、相应的剪应力V=182.478KN2台考虑自重影响荷载系数1.05抗剪强度、加劲肋间距、支撑加劲肋Vkmax=720.05KN1台考虑自重影响荷载系数1.05上翼缘抗弯强度My=179.5322台吊车梁疲劳和制动梁水平挠度Mxk=732.305KN.mMyk=41.080KN.m2台疲劳计算Vkmax=298.9KN1台竖向轮距Pk=183P=281.82竖向水平荷载Tk=6.666Hk=18.3T=9.332H=25.624.4 吊车梁的截面选用: 当Q345钢板厚当Q345钢板厚为(1)梁高的确定1腹板的高度: 需要截面模量:估计厚度16mmW=梁的经济高度为he:he=7-30=7-30
11、= 121.019() 梁的最小高度为:容许相对挠度取,系数,则有以下公式可得,综上所述采取腹板高度2腹板厚度 经验公式:1)按经验公式取腹板高度为 选用 腹板厚为101200 3翼缘板截面: (3)翼缘尺寸确定将上、下翼缘面积按总面积的60及40分配,上翼缘面积为13395 ,下翼缘面积为8930 ,于是可得到上、下翼缘宽度的近似值分别为536mm和357mm,可分别取550mm和350mm。显然该处选址接近翼缘宽度的近似条件式=2440进一步考虑到翼缘板的局部稳定条件式,可得翼缘板容许外伸宽度:上翼缘取两柱孔d=24mm,t=63.68/(35-22.4)=21.2mm,取t=22显然初选
12、的上翼缘宽度尺寸满足上述条件,而且也满足轨道连接要求。综合各种条件,最终可初选翼缘板为22230. 4.初选吊车梁、制动梁辅助桁架的上下弦杆,如图吊车跨度为12m,取制动梁宽为1.0m制动梁外弦取2L908.在上翼缘板与制动板需用do=24mm的高强度螺栓摩擦型连接,A=27.9 Iy=467 用2L908,制动板选用8mm厚的装配钢板,制动梁外侧不计入截面。上翼缘板还有2个do=24mm的钢架。4.5吊车梁的验算:1.截面的几何特性:吊车梁净截面:毛截面: 净截面: 制动梁净截面面积: 制动梁形心轴位置: 制动梁对y1y1轴毛截面的惯性矩 制动梁对吊车梁上翼缘外边缘点的净截面模量 4.6截面
13、验算图9吊车梁初选计算截面几何尺寸图1.强度计算上翼缘正应力: (满足要求)剪应力: (满足要求)腹板局部压应力:(满足要求)重级工作制吊车,取,QU120轨道高,可计算如下参数:简支梁各截面折算应力一般不控制,不予验算。4.7吊车梁稳定性计算1梁的整体稳定由于吊车梁设有制动体系,梁的侧向稳定性有可靠保证,故可不计算梁的整体稳定。 2刚度验算吊车梁的竖向相对挠度验算(按两台吊车荷载标准值计算) (满足要求)制动梁的水平相对挠度验算(水平制动结构刚度验算) (满足要求)由于跨度不大,吊车梁的截面沿长度不变。3翼缘与腹板连接的焊接(1) 腹板与上翼缘的连接采用T型对接焊缝,焊缝的质量不低于二级,其
14、强度不必计算。(2) 腹板与下翼缘的连接采用角焊缝,所需的焊脚尺寸为 采用hf=8mm4.8腹板的局部稳定因受压翼缘与制动板相连,可以认为扭转受到完全约束,则有腹板高厚比计算需设置横向加劲肋沿全跨等间距布置,设间距为1200mm,则全跨有10个板段,分别计算最大弯矩和最大剪力的板段:1.靠近跨中的板段V或有最大弯矩,其应力为:=95.11.2= = =234.844 N/mm2a/h01时 =1.161.2 =1-0.59=141.768 N/mm2代入稳定验算公式验算(+(+=(+(+=0.711(通过) 2靠近支座的端部板段,由于的弯曲正应力很小,可假定s=0,板段中部剪力比略小,取=,以
15、弥补略去弯曲正应力影响局部压应力同前,代入局部稳定公式得 (+(+=0+(+=0.581(通过)7 中间横向加劲肋截面设计加劲肋沿腹板两侧成对布置,其外伸宽度为 取120mm 加劲肋厚度 选用加劲肋板为12084.9 支座加劲肋设计支座处设用突缘加劲肋,初选截面为1208,并进行验算稳定性验算:按承受最大支座反力的轴心压杆,验算腹板平面外的稳定 A=502.0+181.2=121.6 =9.16由查表得稳定系数为0.99=59.81f=215N/mm2截面承压应力=72=400 N/mm2支撑加劲肋与腹板的连接焊缝计算焊缝计算比约 =2(120-1)=238cm计算连接焊缝的焊脚尺寸为h=2.
16、16取4.10 吊车梁的拼接由钢板,翼缘板和腹板的长度均可达12m,且运输也无困难,故不需要拼接10吊车梁的疲劳验算1)下翼缘与腹板连接外的主体金属。翼缘应力中高S=-,其中为恒荷载与吊车荷载产生的应力,为恒荷载产生的应力,故吊车在空间荷载作用下产生的应力=59.292 查得此连接类别为3类:2106=118 =0.859.29=47.432=1181) 下翼缘板支撑的螺栓孔处,设一台吊车最大弯矩截面处正好有螺栓孔 =60.436查得此连接类别为3类:=118 =0.860.436=48.349=1183)横向下端的主体金属。对截面沿长度不设弯的梁,只需验算最大弯矩处,此类连接为第5类,查得=
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 本科 毕业设计 15 72 单跨双坡门式 刚架 钢结构 工业 厂房 初步设计 吊车
链接地址:https://www.31doc.com/p-2268438.html