韶关冶炼厂冶炼车间上料平台的结构设计.doc

韶关冶炼厂冶炼车间上料平台的结构设计 12级机械设计及其自动化2班 彭小禹 指导老师：周周 副教授 1 设计概述 1.1基本情况介绍 1.1.1 钢结构设计的背景 我国钢产量大且品种齐全，2010年粗钢产量达到7亿吨，占世界第一位。其中钢结构行业消耗将近4%。钢结构在建筑工程、桥梁工程、地下工程、铁道工程中大量使用。由于钢材的性能优良，钢结构具有现代化、标准化的优势，又是一种可再生的材料，满足“低碳、节能、环保”可持续发展国策的基本要求，有着很好的发展前景与机遇。国内建成的北京奥运会场馆、广州亚运会建筑、横跨长江的多座大型桥梁、遍布全国的高速铁路基础设施等一批钢结构标志性工程，代表了世界的先进水平。钢结构在公共建筑、民用住宅等方面有巨大的发展潜力，今后必将占领更多的市场份额。 新中国成立初期，国民经济处于起步阶段，钢结构仅在大型工业厂房中应用，鞍钢、武钢、包钢等钢铁厂的大型车间基本都采用了钢结构。20世纪50年代末在外国专家的帮助下，南京长江大桥成为我国第一座自己建造的大型钢结构桥梁。改革开放以后我国的钢产量大幅增加，使用钢材的政策由限制转变为推广使用，钢结构在高层和超高层建筑、多层房屋、轻钢建筑、大跨度体育场馆、各种会展中心、大型飞机安装检修库、大跨度公路铁路桥梁、海上采油平台、各种大中型仓库中都得到广泛应用。随着大型计算机的出现，先进的结构分析手段不断更新，大型复杂钢结构项目成为可能，我国出现许多项目的设计制造水平居世界一流。 1.1.2 钢结构的特点 （1）强度高、结构重量轻，但钢结构容易失稳。在承受同样荷载时，钢结构比钢筋混凝土和木材组成的结构重量减轻很多。正是因为强度高，钢结构的杠件就可以做得细长，组成杠件的板件也可能比较薄，这样，结构的整体稳定和板件的局部稳定就变得尤为突出，容易因为整体或局部失稳导致结构破坏。 （2）在复杂情况下性能优越。钢材的弹性模量稳定，材质均匀性好，比较符合理想弹朔性体的力学假定，因而结构分析计算的结果与实际情况很接近；钢材具有良好的朔性、韧性、抗冲击和抗低温冷脆性能，在复杂受力情况下性能较好。 （3）抗震性能好。钢结构可以建造的比较轻柔，受到的地震作用较小，而且其具有良好的能量耗散能力，在历次地震中损害的程度是最小的，钢材已经被工程界确定为最适合的抗震结构材料。 （4）耐热性能好但抗火性能差。在温度不高于250摄氏度的一般受热情况下，钢结构的弹性模量、强度、变形等主要的力学指标变化不大，是一种较好的耐热结构材料。但是钢结构的抗火能力很差，当温度达到300摄氏度以上时，强度逐渐下降，在600摄氏度时强度不足三分之二，模量几乎为零，所以在火灾下不加防护的钢结构很快就会倒塌，需要引起特别的注意。 （5）密封性好但脆性状态下裂纹容易扩展。焊接钢结构不渗漏，密封性好，适用于制造船舶、气柜油罐、压力容器、高压管道等。但是，由于钢结构整体刚度大，当焊接结构设计不当或工艺不好时，在低温和复杂受力情况下，微小裂纹有可能扩展导致整体断裂，这是焊接钢结构的弱点。 （6）材料价格较贵，但钢结构工业化程度高，建筑工期短。使用钢结构与使用钢筋混凝土结构相比，高层建筑的总投资大约增加不到2%，低矮建筑就更少。由于钢结构的工厂化生产，以及施工过程中机械化程度高，工期缩短带来的效益更为明显，越来越多的业主选择钢结构作为主要的土木工程结构。 （7）钢结构耐腐蚀性差。因为易于被腐蚀，隔一段时间业主不得不对结构重新喷涂刷涂料。在海边、腐蚀性气体浓度比较大的环境中，这笔维护费用更大。耐候钢的出现使钢结构在腐蚀环境中有了更大的使用空间。通常情况下钢结构耐腐蚀性差的缺点不足以对钢结构的使用产生明显的负面影响。 1.1.3钢结构合理应用范围 基于它的特点，它的合理应用范围体现在以下方面： （1）大跨度结构。如飞机装配车间、飞机库、大会堂、体育馆、展览馆等。 （2）工业厂房。如冶金厂房的转炉炼钢车间、连铸连轧车间；重型机械厂的铸钢车间、水压机车间锻压车间等。 （3）可拆卸或移动的结构。如塔式起重机、履带式起重机的吊臂、龙门起重机等。 （4）高耸结构和高层结构。钢结构电视塔、输电塔架等自重轻，便于安装和施工；高610米的广州新电视塔是目前世界第一高的电视塔，正在建造中的上海环球金融中心等高层建筑都是钢结构建筑。 （5）密封和压力容器。钢材质地密实，抗拉强度高，做成容器后不渗油不透水，并且能承受较大的内部压力，广泛应用与轮船、各种油罐、气柜等。 （6）版壳结构。如油罐、煤气柜、高炉炉壳、热风炉、漏斗、烟囱、水塔以及各种管道等。 （7）承受动力荷载以及地震作用的结构。 1.1.4钢结构构件的分类 钢结构构件可以分为两类：钢结构杠件和钢结构板件。 （1）钢结构杠件按受力状态可以分为受拉杠件、受压杠件、受弯杠件、拉弯杠件、压弯杠件、受拉索等。