大吨位吊车抽柱式门式刚架的设计研究

来源: www.sblunwen.com 作者:vicky 发布时间:2015-07-16 10:49 论文字数:42584字
论文编号: sb2015071322510613420 论文地区:中国 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文 论文价格: 150
本文是建筑论文,本文结合工程实例针对布置了大吨位吊车且抽柱的门式刚架的设计问题进行探讨,给出应用软件二维设计时遇到此类问题时的解决方法,为工程设计提供参考。
第1章绪论

1.1引言
轻型钢结构,尤其是轻型门式刚架结构,经过了近半个世纪的发展,成为我国目前最受欢迎的轻钢建筑形式。从国内外使用情况来看,轻型钢结构主要应用在工业建筑。轻型钢结构可以用于轻工业厂房,也可以用于类似于钢构件加工、机械装配与修理等属于传统重工业的厂房;它以其外形美观,施工速度快,安装方便,灵活布置大开间、大跨度或大柱距的建筑平面等特点应用到社会的各个领域,并且非承重墙可以灵活布置,比一般结构更符合使用要求,在中国建筑行业占有重要地位。
但这种体系应用到重型厂房中,尤其是遇到需要大空间抽柱的情况,现行规范、规程并没有明确规定。如何保证门式刚架结构厂房设计的安全、合理、经济是在设计中需要考虑的问题。对该结构体系进行深入、系统、细致地研究,准确建立结构的计算模型,以保证计算结果精确度。

1.2门式刚架单层厂房的特点轻
型门式刚架结构是现阶段轻型钢结构应用最多的结构类型,门式刚架的结构体系通常由基础、主刚架、墙梁、檩条、屋面板、墙面板、抗风柱、屋面支撑、柱间支撑等组成。轻型门式刚架房屋体系中屋面一般采用预制大型屋面板或压型钢板,檩条与墙梁一般用冷弯薄壁型钢,外墙围护可采用砌体外墙或底部为砌体墙体上部为轻质外墙。
门式刚架单层厂房特点如下:
第一,门式刚架自重轻,建筑体系简捷、美观。截面尺寸小,可有效地利用建筑空间。
第二,柱网布置比较灵活。门式刚架结构的维护体系采用金属压型板,所以柱网布置不受模数限制,柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定。
第三,采用轻型屋面,不仅可以减小梁柱截面尺寸,基础也相应减小。
第四,门式刚架内力分布较为均匀,有利于充分发挥材料的承载力。刚架可采用变截面,截面与弯矩成正比;变截面时可根据需要改变腹板的高度、厚度及翼缘的宽度,做到才尽其用。
第五,刚架的腹板可按有效宽度设计,即允许部分腹板失稳,并可利用其屈曲后强度。
第六,竖向荷载通常是设计的控制荷载,但当风荷载较大或房屋较高时,风荷载的作用不应忽视。在轻型屋面门式刚架中,地震作用一般不起控制作用。
第七,门式刚架的支撑可做的较轻便,将其直接或用水平节点板连接在腹板上,在非抗震区或有5t及以下吊车时可采用张紧的圆钢。
第八,门式刚架构配件生产的标准化、工业化程度高,大多在工厂制作,仅在工地现场进行简单的拼接和安装。施工速度快、工期短、易维护与拆迁。
第九,门式刚架构件平面内、外的刚度比较接近,有利于制作、运输和安装。

第2章门式刚架单层厂房设计

2.1门式刚架单层厂房概述
2.1.1结构布置
门式刚架单层厂房结构是指以焊接H形钢(等截面或变截面)、热轧形钢(等截面)或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为主要承重骨架,檩条、墙梁用冷弯薄壁型钢(C、Z形钢等)钢材;屋面、墙面用压型金属板(压型钢板、压型铝板)钢材;以聚苯乙烯泡沫塑料、玻璃棉、矿棉、岩棉等作为保温隔热材料;按规范要求在适当位置设置支撑的一种轻型房屋结构体系。轻钢门式刚架的结构体系包括以下组成部分,如图2-1所示:
1、主结构系统:横向刚架(包括中部和端部刚架)、屋面梁、内梁、支撑体系等;
2、次结构系统:屋面檩条和墙面檩条等;
3、围护结构系统:屋面板体系和墙面板体系;
4、辅助结构系统:饰面体系、楼梯体系等;
5、基础。


2.2门式刚架设计
2.2.1基本设计原则
轻型钢结构设计采用以概率论为基础的极限状态设计方法,以分项系数设计表达式进行计算,其承重结构及构件应按承载能力极限状态和正常使用极限状态来设计。
在抗震设防地区,门式刚架轻型房屋钢结构应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011进行抗震验算。地震的作用效应可采用底部剪力法分析确定,抗震验算时,结构的阻尼比可取0.05。结构的受拉强度应按净截面计算,受压强度及稳定性应按有效截面计算,变形和各种稳定系数均可按毛截面计算。

第3章工程实例.........17
3.1工程概况..........17
3.2设计依据...........17
第4章吊车梁及吊车桁架............43
4.1吊车梁(吊车桁架)系统...........43
第5章支撑设计..............55
5.1支撑体系的概述...........55

第6章托梁托架设计

6.1托梁、托架概述
门式刚架纵向刚度可由柱间支撑、水平支撑、系杆、檩条、墙梁、隅撑来提供,其中间力量为柱间支撑。抽柱门刚因为需要大的建筑空间,不好设置柱间支撑,《门刚规程》第4.5.6条规定不容许设置柱间支撑时,可设置纵向刚架。托梁、托架与柱子可以组成纵向刚架,同时该位置设置屋面纵向水平支撑,系杆、纵向水平支撑不仅加强整体刚度,还有保证了托梁托架平面外的稳定。
托架一般为平行弦桁架,腹杆通常采用带竖杆的人字式。托架的形式见图6-1。托梁一般采用焊接工字型截面,当屋架荷载偏心产生较大扭矩时,可采用箱型截面。托架高度应根据所支撑的屋架端部高度、刚度要求、净尺寸,以及构造要求等条件来确定,一般为其跨度的1/5-1/10,跨度大(或承受荷载较小)时取较小值,跨度小(或承受荷载较大)时取较大值。


结论与展望

结论
结合工程实例针对布置了大吨位吊车且抽柱的门式刚架的设计问题进行探讨,给出应用PKPM软件二维设计时遇到此类问题时的解决方法,为工程设计提供参考。本论文的结论总结如下:
(1)抽柱处托梁(托架)对刚架梁的支撑作用简化为弹性支座,根据托梁(托架)的位移调整弹性支座的刚度,建立的抽柱式门式刚架模型与实际受力情况相符;抽柱处设置虚柱解决了吊车荷载依附柱子输入的问题。
(2)抽柱后吊车梁的跨度为18m,采用10mm的花纹钢板把吊车梁与托架(两列吊车梁)连接起来,设置角钢的垂直支撑,来保证吊车梁平面外的稳定和水平挠度。
(3)大吨位吊车超出《门式刚架轻型房屋结构技术规程》规定的范围,建议参考《钢结构设计规范》限值的规定:
①控制刚架梁的挠度、柱顶的水平位移、吊车梁的挠度及一台最大吊车运行时的刚架柱的横向位移限值。
②吊车梁设计时选取焊接工字形截面梁,控制其竖向挠跨比不超过1/1200,控制制动梁的水平挠度与梁跨之比不超过1/2200;
③抽柱后厂房的横、纵向侧移较大,则屋面的水平支撑要密布;门式刚架结构设有大吨位吊车,纵向刹车力较大,故设置刚度大、传力较好的十字交叉的柱间支撑。
参考文献(略)

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