單層廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、單層廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程概況某車(chē)間為單跨廠房，柱高9米，車(chē)間總長(zhǎng)度54米，跨中設(shè)有150/30kN吊車(chē)一臺(tái)，吊車(chē)工作級(jí)別為5A級(jí)，軌頂標(biāo)高10.1米，采用SBS防水卷材屋面。，240mm厚雙面清水墻，鋼窗寬度為5.6米，室內(nèi)外高差為120mm素混凝土地面，廠房所在地的基本風(fēng)壓為，地面粗糙度為B類(lèi)，基本雪壓為，修正后的地基承載力為，活荷載和吊車(chē)荷載組合值系數(shù)為，風(fēng)荷載組合值系數(shù)為0.6，吊車(chē)荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)為，活荷載和風(fēng)荷載組合值系數(shù)均為，環(huán)境類(lèi)別為一類(lèi)，要求進(jìn)行排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（不考慮抗震設(shè)防）梁用砼、柱、基礎(chǔ)用砼，所有受力鋼筋用級(jí)鋼筋，箍筋用（僅考慮左吹風(fēng)）。1結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸的確定圖1

2、 廠房剖面圖表一 主要承重構(gòu)件選型表 構(gòu)件名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)圖集選用型號(hào)重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面板04G410-11.5m9m預(yù)應(yīng)力砼屋面板YWB-2(中間跨)YWB-2s(邊跨)包括灌漿縫天溝板04G410-11.5m9m預(yù)應(yīng)力砼屋面板TGB68-1屋架04G410-11.5m9m預(yù)應(yīng)力砼折線(xiàn)形屋架YWJA-24-1Aa吊車(chē)梁04G323-2鋼砼吊車(chē)梁DL-9Z(中間跨)DL-9B(邊跨)軌道鏈接04G-325吊車(chē)軌道鏈接詳圖基礎(chǔ)梁04G-320鋼砼基礎(chǔ)梁JL-3由圖1可知柱頂標(biāo)高為12.8米牛腿頂面標(biāo)高為8.9米，舍室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5米則計(jì)算柱的總高度，下柱和上柱高度分別為，根據(jù)柱的高度，吊

3、車(chē)起重量及工作級(jí)別等條件，截面尺寸，見(jiàn)表2；表2 柱截面尺寸及相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)參數(shù)柱號(hào)截面尺寸/mm面積/mm2慣性矩/mm4自重/（kN/m） A，B上柱矩400400 4.0下柱6001500200225 4.69 取一榀桁架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元簡(jiǎn)圖如圖2；圖2 計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖2荷載計(jì)算2.1 恒載1.1屋蓋恒載SBS防水 20mm厚水泥砂漿找平層 100mm厚水泥蛭石保溫層 一氈兩油隔氣層 20mm厚水泥砂漿找平層 預(yù)應(yīng)力混凝土板 屋蓋鋼架支撐 屋架重力荷載為，則作用與柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計(jì)值為(1)吊車(chē)及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值(2)柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值2.2 屋面活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值

4、為，雪荷載為則作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計(jì)值為的作用位置與作用位置相同。各項(xiàng)恒荷載作用位置如下圖所示圖3 荷載作用位置圖2.3 風(fēng)荷載風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按式（2.5.2）計(jì)算，其中根據(jù)廠房各部標(biāo)高及B類(lèi)地面粗糙程度，由附表5.1確定；柱頂（標(biāo)高12.8m） 檐口（標(biāo)高15.10m） 屋頂（標(biāo)高16.5m） 如圖4所示，由式（2.5.2）可得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為圖4 風(fēng)荷載體型系數(shù)及排架計(jì)算簡(jiǎn)圖則作用與排架上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為 2.4 吊車(chē)荷載由表2.5.1可得300/50kN吊車(chē)的參數(shù)為：，根據(jù)B及K,可算得吊車(chē)梁支座反力影響線(xiàn)，各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值見(jiàn)圖5所示圖5 吊車(chē)荷載作用下支座反

5、力影響線(xiàn)(1)吊車(chē)豎向荷載由式（2.5.4）和式（2.5.2）可得吊車(chē)豎向荷載設(shè)計(jì)值為(2)吊車(chē)橫向水平荷載作用與每一個(gè)輪子上的吊車(chē)橫向水平制動(dòng)力按式（2.5.6）計(jì)算，即作用與排架上的吊車(chē)橫向水平荷載設(shè)計(jì)值按式（2.5.7）計(jì)算，即3排架內(nèi)力分析該廠房為單跨排架，可用剪力分配法進(jìn)行排架內(nèi)力分析，其中柱的剪力分配系數(shù)按式（2.5.16）計(jì)算，由設(shè)計(jì)概況可知A B柱均相等；，3.1恒荷載作用下的排架內(nèi)力分析恒荷載作用下排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6所示，圖中的重力荷載及力矩M是根據(jù)圖3確定的，即由于排架為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，切荷載對(duì)稱(chēng)，則排架無(wú)側(cè)移，故各柱可按柱頂不動(dòng)鉸支座計(jì)算內(nèi)力。柱頂不動(dòng)鉸支座反力可根據(jù)表2.5.

6、2所列的相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于A B柱則用平衡條件求出各柱截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒荷載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩和軸力圖分別為圖6 bc;圖6 恒荷載作用下排架內(nèi)力圖3.2 屋面活荷載作用下的排架內(nèi)力分析有它在柱頂及變階處引起的彎矩為由由題意可知：，屋面活荷載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩和軸力圖分別為圖7 bc;圖7 屋面活荷載作用下排架3.3 風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力分析風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖8所示，由于由表2.5.2查得各柱頂剪力分別為：排架內(nèi)力如圖8所圖8 左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖3.4 吊車(chē)荷載作用下的排架內(nèi)力分析（1） 作用A柱，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖9所示 圖9 作

7、用在A柱時(shí)的內(nèi)力圖由吊車(chē)豎向荷載在牛腿頂面處的力矩為對(duì)于A B柱排架各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為排架各柱的彎矩圖，剪力圖及柱底剪力值如圖9 bc。（2) 作用于AB跨中的內(nèi)力分析；當(dāng)跨作用吊車(chē)梁橫向水平荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖10所示圖10 作用于跨中的內(nèi)力圖由AB柱 ，則；同理4內(nèi)力組合由設(shè)計(jì)要求AB柱相同，則取一根柱進(jìn)行內(nèi)力組合，以A內(nèi)力組合為列，由表3為各種荷載作用下A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表5為A柱內(nèi)力組合表，這兩個(gè)表格中的控制截面及正號(hào)內(nèi)力方向如表3的列圖所示。內(nèi)力組合按式（2.5.19）（2.5.21）進(jìn)行，表4所列出的內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值已分別是4項(xiàng)組合中的最不利的情況。對(duì)柱進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算時(shí)，內(nèi)力

8、采用準(zhǔn)永久值，同時(shí)只需對(duì)的柱進(jìn)行驗(yàn)算，為此，表4 中已給出了Nq和Mq的組合值，對(duì)本案例來(lái)說(shuō)，這些值均取自Nmin及相應(yīng)的M和V一項(xiàng)。表3 A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表柱號(hào)及正向內(nèi)力荷載類(lèi)型恒載屋面活載 吊車(chē)豎向荷載吊車(chē)水平荷載風(fēng)荷載作用于AB跨作用于A柱作用于B柱作用于跨左風(fēng)序號(hào)-M18.62-2.835-26.83-26.8344.5134.18N382.6256.700000-M-60.18-11.3476.3676.3644.5134.18N440.2256.70343.96343.9600-M28.56-14.1811.6911.69151.80285.24N493.1356.70343.9

9、6343.9600V9.4406.886.8811.41346.78注:1M（單位為KN*m），N（單位為KN）2表中恒載內(nèi)力系數(shù)按所得。如取時(shí)，則恒載內(nèi)力須乘以系數(shù)；如取時(shí)，則恒載內(nèi)力須乘以表4 A柱控制截面組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值表截面及相應(yīng)的及相應(yīng)的及相應(yīng)的及相應(yīng)的備注 -M+0.7+0.7+0.668.301/1.2+0.8+0.7-37.1061.35/1.2+0.718.963 /1.2+0.767.182Nq=318.85N422.31318.85470.138318.85-M/1.2+0.8+0.7+0.662.603+0.7+0.70.8-69.866+0.7+0.7+0.659.90

10、7 /1.2+0.7+47.812 N642.018672.528823.87 607.622-M+0.70.8+0.7426.606/1.2+0.7+0.7-92.386+0.7+0.7+0.6307.728 /1.2+0.7+0.7+405.374Nq=410.942685.748450.632876.78450.632V68.06515.85652.37962.639Mk308.119-62.59223.206292.953Nk548.526380.586684.977380.586Vk49.73512.45038.53745.866注：M（單位為kN*m），N（單位為KN）V（單位為K

11、N）。5 柱截面設(shè)計(jì)仍以A柱為列，砼強(qiáng)度等級(jí)為C35，縱向鋼筋用，上柱采用對(duì)稱(chēng)配筋。5.1 選取控制界面最不利內(nèi)力對(duì)上柱截面的有效高度取則大偏心受壓界限破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的軸向壓力為。由表4可見(jiàn)，上柱-截面共有四組內(nèi)力均滿(mǎn)足，故均為大偏心受壓。對(duì)這四組內(nèi)力按照“彎矩相差不多時(shí)，軸力越大越不利；軸力相差不多時(shí)，彎矩越大越不利”的原則，可確定上柱的最不利內(nèi)力為；對(duì)下柱截面的有效高度取則大偏心受壓接界限破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的軸向壓力為由表4可見(jiàn)，下柱-，-截面有8組不利內(nèi)力均滿(mǎn)，對(duì)這8組內(nèi)力采用與上柱-截面相同的分析方法，可得下柱的最不利內(nèi)力為；- - 5.2 上柱配筋計(jì)算上柱的最不利內(nèi)力為由附表11.1，可得有吊車(chē)

12、廠房排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度為故取進(jìn)行計(jì)算選3C18（），滿(mǎn)足要求。由附表11.1，可得垂直于排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度滿(mǎn)足彎矩作用平面外的承載力要求。5.3 下柱的配筋計(jì)算由分析結(jié)果可知，下柱取下列兩組最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算； （1） 按由附表11.1，的下柱計(jì)算長(zhǎng)度，截面尺寸。先假定中和軸在受壓翼緣內(nèi)，則為大偏心受壓構(gòu)件。由（2） 按先假定中和軸在受壓翼緣內(nèi)，則選4C18（）按構(gòu)造選用箍筋A(yù)8250。（3） 驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力回轉(zhuǎn)半徑 當(dāng)構(gòu)件一端固定，一端為不動(dòng)鉸支座是，取滿(mǎn)足要求。5.4 柱的裂縫寬度驗(yàn)算規(guī)范規(guī)定，對(duì)的柱應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，由表4可知，按荷載準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí)，上柱及

13、下注的偏心距分別為：故不需寬度驗(yàn)算。6牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車(chē)梁支撐位置截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖11其中牛腿寬度為，牛腿截面高度為。6.1 牛腿截面高度驗(yàn)算按式（2.6.5）計(jì)算得：由式（2.6.5）故牛腿的截面高度滿(mǎn)足要求. 圖11牛腿尺寸簡(jiǎn)圖6.2 牛腿配筋計(jì)算由于，因而該牛腿可構(gòu)造要求配筋，根據(jù)構(gòu)造要求實(shí)際選用3C16（）水平箍筋選用A8100。7柱的吊裝驗(yàn)算 7.1 內(nèi)力計(jì)算柱的吊裝采用翻身吊法，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部，砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后起吊，由表2.4.6可得，柱插入杯口的深度為， ，取,則柱吊裝時(shí)的總長(zhǎng)度為計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖14；柱吊裝階段荷載為柱自重重力荷載（應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)）即；在上

14、述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為；由得則下柱段彎矩為圖12 柱吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖7.2 承載力和裂縫寬度驗(yàn)算上柱配筋為3C18，其受彎承載力按下式進(jìn)行驗(yàn)算；上柱裂縫寬度驗(yàn)算如下；滿(mǎn)足要求。下柱配筋4C18，其受彎承載力按下式進(jìn)行驗(yàn)算；上柱裂縫寬度驗(yàn)算如下；滿(mǎn)足要求。8基礎(chǔ)設(shè)計(jì)GB5007-2002建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于9m柱距的單層一跨廠房，其地基承載力特征值，吊車(chē)起重量200kN-300kN，廠房跨度設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)，可不做地基變形驗(yàn)算，本案例滿(mǎn)足上述要求，故不做地基變形驗(yàn)算。8.1 作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載驗(yàn)算作用于基礎(chǔ)頂面的荷載包括柱低（-截面）傳給基礎(chǔ)的M，N，V以及外墻自重重力荷載，前者可有表4 的-截面選取，見(jiàn)表5，其中內(nèi)力包括標(biāo)準(zhǔn)值組合值，用于低級(jí)承載力驗(yàn)算，基本組合值用于受沖切承載力驗(yàn)算和底板配筋驗(yàn)算，內(nèi)力的正號(hào)規(guī)定見(jiàn)圖13，基礎(chǔ)砼強(qiáng)度C35下設(shè)100mmC10砼墊層。表5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的不利內(nèi)力組別荷載效應(yīng)基本組合荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合M（kN.m）N(kN)V(kN)Mk（kN.m）Nk(kN)Vk(kN)第一組426.