鋼結構多層輕工業廠房設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 合計 = KN/m23）樓面活荷載為：查荷載規范知：對于電子元件生產廠取樓面活載為5 KN/= KN/m2樓面總荷載為 KN/m2+ 截面初選選取次梁CL1和主梁ZL1作為截面初選的計算單元，如下圖所示： 主次梁計算單元（1）截面初選按《建筑結構荷載規范》要求次梁應沿平行于較短的主梁方向布置。本結構沿平行于短邊方向每跨等間距布置兩根次梁，各層取相同的次梁截面，故進行次梁設計時可按最不利荷載進行計算即可，即取屋面荷載和樓面荷載中的較大值進行計算，故取樓面荷載進行計算，樓面荷載值為： KN/m2+ KN/m2= KN/m2。選取計算單元梁CL1如下： CL1的計算簡圖及彎矩圖均布荷載：q= KN/m2 =次梁設計為簡支梁，計算簡圖如上圖所示，梁采用Q345鋼，強度設計值f=310N/mm2。則取彎矩最大的跨中截面，最大彎矩為：Mmax =1/8ql2=1/梁所需凈截面抵抗矩為：Wnx==439697mm3首選型鋼截面，查表的熱軋H型鋼：HN300150 ，梁的自重為 Wnx= 。一般而言，對于跨度和荷載都不是太大時，首選型鋼截面，型鋼截面成本較為低廉，并且由于截面的尺寸是在工廠設計好的，其翼緣和腹板都滿足板件穩定的要求，故對于型鋼構件是不需要驗算其局部穩定性的。由于它的優點，所以在工程中應用廣泛。 （2）次梁截面驗算①強度驗算次梁受均布荷載作用：q= KN/=次梁自重：g=自重產生的跨中最大彎矩： Mg==。支座處最大剪力為： =總的跨中最大彎矩為： +=跨中截面最大正應力： ==假定剪力都有腹板承擔支座處最大剪應力： = = N/故截面的強度滿足要求。一般而言，型鋼梁的腹板較厚，剪應力一般不起控制作用。因此，只在截面有較大削弱時，才必須驗算剪應力。②穩定性由于熱軋型鋼的局部穩定性自然滿足，故不要進行驗算。 ZL2截面初選，ZL2梁采用Q345鋼，設計為兩端剛接梁，計算單元所受均布荷載為：q= KN/=；見下圖： ZL2的計算簡圖及彎矩圖則取彎矩最大的跨中截面：Mmax =1/12ql2=1/12 ， 梁所需凈截面抵抗矩為：Wnx==306000mm3偏安全的取熱軋H型鋼：HN300150，梁的自重為 ，Wnx= 490cm3306cm3滿足要求。 （1）截面初選計算單元見下圖：將主梁設計為兩端剛接梁，梁采用Q345鋼。 ZL1的計算簡圖及彎矩圖兩側次梁對主梁所產生的壓力為：F=+=。主梁的支座反力（未記主梁自重）為：+=梁跨中最大彎矩為：Mmax === 梁所需凈截面抵抗矩為：Wnx= ==983000mm3首選型鋼截面，查表的熱軋H型鋼， ZL1截面簡圖取為HN400200 Wnx=1190cm3983cm3滿足要求。主梁重量為66Kg/m。主梁截面尺寸如下圖：（2）主梁截面驗算① 強度驗算主梁自重： g=自重產生的跨中最大彎矩：Mg== KNm跨最大剪力為：92290N總的跨中最大彎矩為： += KNm跨中截面最大正應力： ==支座處最大剪力為 ：276870+假定剪力都有腹板承擔支座處最大剪應力： ==跨中截面腹板邊緣折算應力： 2= =2= =zs2= = N/故截面的強度滿足要求。②穩定性由于熱軋型鋼的局部穩定性自然滿足，故不要進行驗算。主梁上有現澆混凝土剛性鋪板，故其整體穩定性滿足，不需驗算。對于框架柱截面選擇，近似按軸心受壓構件考慮，并適當的擴大。（1）截面初選 每層中柱所受力為：2（+）++ (+)=每層邊柱所受力為：+++ (+)/2=底層中柱所承受的荷載為：=底層邊柱所承受的荷載為：=考慮到可能出現的偏心作用，水平地震作用及偶然碰撞等作用，故偏安全的將中柱和邊柱取為相同的截面，偏安全的用中柱的軸力進行截面初選。①先假定桿的長細比查《鋼結構基礎》知：，考慮到對于無轉動的固定端部，因實際上很難完全實現。考慮到中柱實際上為偏心受壓構件，則N==所以底層柱的計算長度為l0===；按照《鋼結構基礎》：對于荷載為3000~3500KN的壓桿，可假定=60~70。所以假定=60， 采用Q345；假定采用熱軋型鋼，假設 b/,屬b類截面，查表得軸 心受壓構件的穩定系數= ； 回轉半徑i= l0/= ② 按照整體穩定的要求確定截面面積由軸壓構件整體穩定性得A= = =查鋼結構附表的 ix= iy= Z1截面簡圖 則h=130mm，b=233mm，單位長度的質量=172Kg/m。 考慮到柱子實際受力很復雜，故偏安全的取：HW400400 A= 滿足要求。 （2）截面驗算查表得回轉半徑 ix= iy=x= ==150 規范規定對于柱和主要壓桿，其容許長細比=150， 故柱的剛度滿足要求。查表得穩定系數： = 正應力：= ==故柱的強度滿足要求。截面符合對柱的整體穩定和容許長細比的要求。因為軋制型鋼的翼緣和腹板一般較厚，都能滿足局部穩定要求。 梁柱相對線剛度框架在豎向荷載作用下，可忽略節點側移，按剛性方案設計。在水平荷載作用下，不能忽略節點側移，按彈性方案設計。相對線剛度計算如下：鋼材的彈性模量 E= 206103N/mm2主梁的慣性矩 Ib = 柱的慣性矩 Ic= 考慮到現澆板的作用，對于主梁的截面慣性矩作如下調整：邊跨主梁的計算用慣性矩 Ib1 = = cm4中跨主梁的計算用慣性矩 Ib2 = = cm4邊跨主梁的線剛度：ib1= = 中跨主梁的線剛度：ib2= =底層柱的線剛度：iC1= = 底層柱的線剛度：iC2= =為便于計算，可將梁、柱的線剛度折算為相對線剛度進行計算，因此取邊跨主梁的線剛度為基準值1，算得梁、柱的相對線剛度如下圖所示： 梁柱的相對線剛度3 荷載計算 荷載匯總 （1）屋面恒荷載大型屋面板 整澆混凝土層 25KN/=泡沫混凝土保溫層 6 KN/=二氈三油防水層 鋼梁自重 合計 = KN/m（2）屋面活荷載屋面雪荷載 屋面活荷載（不上人屋面） 按照荷載規范知屋面活載取：屋面雪荷載和屋面活荷載（不上人屋面）的較大值，故取為 。（3）樓面恒荷載15厚水泥砂漿面層 20KN/= KN/m235厚細石混凝土土 25KN/= KN/m2 10KN/=100厚混凝土墊層 25KN/= KN/m2壓型鋼板 合計 = KN/m2樓面恒載為： KN/m2 +（4）樓面活荷載查荷載規范知：對于電子元件生產廠取樓面活載為5 KN/= KN/m2（5）各層框架節點集中荷載 A、D柱列 鋼柱 外墻 合計 = KN 鋼柱 外墻 合計 = KN 鋼柱 外墻 合計 = KN B、C柱列 鋼柱 鋼柱 鋼柱 （6）風載基本風壓 ：w0= KN/ m2地面粗糙度類別為B類=。查《建筑結構荷載規范》得：風壓高度變化系數z=，風載體型系數s=，由于建筑高度H=30m，故取高度Z處的風震系數z=， 風載值為：qw== KN/ = KN/m。結構所受外力見下圖： 框架荷載簡圖其中：PA3=PD3= PA2=PD2= PA1=PD1= PB3=PC3= PB2 =PC2= PB1=PC1= 。 豎向荷載計算框架的近似計算有以下假定：1） 忽略梁、柱軸向變形及剪切變形；2） 桿件為等截面。（等剛度），以桿件軸線作為框架計算軸線；3） 在豎向荷載下結構的側移很小，因此在豎向荷載作用下計算時，假 定結構無側移；對本結構，在豎向荷載作用下，多層框架結構的側移較小，且各層荷載對其它層的水平構件的內力影響不大，可以忽略側移的影響，每層可按無側移框架用彎矩二次分配法計算。彎矩二次分配法的計算步驟為：1） 根據各桿件的線剛度計算各點桿端彎矩的分配系數，并計算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩；2） 計算框架各節點的不平衡彎矩，并對全部節點的不平衡彎矩同時進行第一次分配（期間不進行彎矩傳遞）并且注意要反號分配，之后將所有桿端的分配彎矩同時向其遠端傳遞，傳遞系數取為1/2；3） 將個結點由于傳遞彎矩產生的新的不平衡彎矩進行二次分配（反號分配），不傳遞，使各節點處于平衡狀態。至此，整個彎矩分配和傳遞過程即告結束；4） 將各桿端的固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩疊加，得各桿端彎矩。由于梁柱連接采用剛接，故對于每個桿端的轉動剛度S=4i，則此桿端的彎矩分配系數為節點A3：節點B3： 按照以上的計算方法，可得所有節點的彎矩分配系數，見下圖：節點A各桿端分配系數節點B各桿端分配系數頂層A3B3B3A3A3A2B3C3B3B2標準層A2B2B2A2A2A1B2B1A2A3B2B3B2C2底層A1B1B1A1A1A2B1C1A1AB1BB1B2恒荷載作用下框架所受力如下圖： 恒荷載作用分布圖（KN）（1）固端彎矩的計算恒載為豎向均布力，采用彎矩二次分配法計算，恒載下固端彎矩計算如下：，則取A3B3作為計算單元， 恒載下梁段A3B3彎矩圖則固端彎矩 ： M A3B3 M B3A3 + =0由于本結構為對稱結構，則可知：M D3C3 M C3D3 + =0對于二層和三層而言，僅力的大小不同，利用以上的計算方法同理可求得另外的節點的固端彎矩：M A2B2= M A1B1 M B2A2= M B1A1=0M D2C2 =M D1C1 M C3D3 =M C3D3=0已知固端彎矩和彎矩分配系數，進行彎矩分配，見彎矩分配表：第47頁 恒荷載下彎矩分配上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁下柱上柱