單層單跨工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)

1、 4州次修混凝土與砌體結(jié)構(gòu) 課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)螌訂慰绻I(yè)廠房課程設(shè)計(jì)-14 -2011年 06 月 15日一經(jīng)設(shè)計(jì)確定以下做法和相應(yīng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值：1本工程為某單層單跨工業(yè)產(chǎn)房，無抗震設(shè)防要求?？缍葹?4m,長(zhǎng)度為66m,柱距為6 m。選用二臺(tái)q=10t的中級(jí)工作制 a5橋式吊車，吊車軌頂標(biāo)高為9.2 m,廠房采用鋼筋混凝土裝配式結(jié)構(gòu)。2(1)屋面板：選自g410,板重： 1.3kn/ m2嵌縫重：0.1kn/ m2 (2)天溝板：選自g410(3)天溝重(包括水重)：17.4kn/根(4)天窗架：口形鋼筋混凝土天窗架選自g316。天窗架及擋風(fēng)板傳到屋架上的重量(5)預(yù)應(yīng)力鋼混筋凝土

2、折線形屋架選自g415,屋架軸線圖尺寸如圖 23所示。每根屋架重 60.5kn。(6)屋蓋支撐：選自g415重量為：0.05kn/ m2 (沿水平面)(7)基礎(chǔ)梁：選自g320 , bx h=250x 450mm,每根自重：16.90kn(8)吊車梁：選自g323,見圖24每根自重：50kn軌道及墊層重：0.6kn/ m9)連系梁與過梁，截面與尺寸見剖面圖。(10)柱間支撐：選自g142.1二柱截面尺寸與高度的確定基礎(chǔ)采用單獨(dú)杯形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為-0.6m柱頂標(biāo)高為11.4m,牛腿頂面標(biāo)高為 7.8m。柱子尺寸：a)、柱子高度：上柱高 h u =11.4m 7.8m = 3.6m下柱高 h

3、 l =7.8m 0.6m =8.4m柱總高 h = 11.4m 0.6m = 12.0m0 400 11.40011.10 3|240 31 i 1075004001-17.800on2doo20l4 +0.000w25 u150150,-800-2-2圖25b）、柱截面尺寸：建議上柱為方形截面，bx h=400x 400mm ,下柱為工字形截面，bxhxh f =400 x 800 x 150mm,牛腿尺寸、柱下端矩形截面部分高度尺寸見圖25。柱截面幾何特征值為：g1 = 4.0kn /m. 一 一 52人=1.6 10 mm. 一 一 92i1 =2.13 10 mm52a2 =1.77

4、5 105mm292i2 =14.38 109mm2g2=4.44kn/m三荷載計(jì)算1、恒載（1）屋蓋恒載（防水層+隔氣層）自重0.35kn /m220mm厚水泥砂漿找平層20kn / m3 0.02m = 0.40kn / m3預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括灌縫）21.40kn / m屋蓋鋼支撐20.05kn/m天窗架天溝重（包括水重）2.2kn /m237.7kn17.4kn /根屋架重力荷載為60.5kn/根，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計(jì)值:2 一一 一 一一 一一 一gi =1.2 父(2.2kn /m 父6mm18m/2+ 60.5kn /2+37.7kn + 17.4kn ) =

5、244.98kn(2)吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值：g3 =1.2 x(50kn +0.8kn /m x6m) =65.76kn(3)柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值：下柱 g5a =g5b =1.2m4.44kn /mx8.4m =1 9(口小j 3郵u|5c75c(j=65. /6kn172 內(nèi)1ja2、屋面活荷裁屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.5kn / m2,學(xué)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為44.76kn胃|.41、江川1湖二 ,7hgj=65 /6kxp4lif1_1用健0.2kn / m2,故僅麗4kn /m 3.6m = 17.28kn者計(jì)算。屋面積灰荷載為(0.3kn/m2 3m 0.75kn/m2 3m 0.3kn

6、 / m2 3m) 6m =24.3kn作用于柱頂屋面活荷載設(shè)計(jì)值為：q1 =1.4 父(0.5kn/m2 x6m 父 18m/2 + 24.3kn) =71.82knq乍用位置與g1作用位置相同。如圖26。3、風(fēng)荷載按% =pz%nzgoo計(jì)算，其中 % =0.55kn/m2,pz =1.0,匕根據(jù)廠房各部分標(biāo)高及b類地面粗糙度確定：柱頂（標(biāo)高11.4m）nz =1.039檐口（標(biāo)高13.5m）巴=1.098屋頂（標(biāo)高16.92m）也=1.182排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為：1k =。=1.0 0.8 1.039 0.55kn/m2 = 0.457kn/m2ik z si z o2

7、k =% =1.0 0.4 1.039 0.55kn/m2 = 0.286kn/m22 k z s2 z oft4初體慈上及麟計(jì)算雕則作用于排架計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖 27）上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為：2 一一q1 =1.4 0.457kn/m 6m=3.84kn/m 2_q2 =1.4 0.286kn/m 6m =2.40kn/m屋架各點(diǎn)處的nz：標(biāo)高(m)l13.951.11116.621.17614.551.12716.591.175nfw =yq(x 巴匕h)pzco0b0 =(0.8+0.5)父2.1父1.098 +(0.3 + 0.6)x 0.45x1.111 n 4+1.4x2.67x1.176

8、+( 0.8+06)黑 2.04 黑 1.175 + 0 =33.40kn4、吊車荷載150/30kn 吊車的參數(shù)為：b=5.5m,k =4.4m,g = 71.9kn,q = 150kn, fp,max = 152kn。根據(jù)重力荷載之間的平衡關(guān)系：2(fp,max +fp,min)=g+q + g得：fp,min =65.5kn 。根28。據(jù)b及k,可算得吊車梁支座反力影響線中各輪對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)，如圖ff ，p r tnr | r nr r 1r |i nn=i0。i i4qqji-g -1-1工_*即8吊車府就作用下支口一 1 ”(1) 吊車豎向荷載吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值為：dmax =qf

9、p,max yi =1.4m152kn(1 +0.808 + 0.267+0.075) =457.52kndmin = qfpmiyi =1.4 65.5 2.15 = 197.155kn i hinp ,i hin(2) 吊車橫向水平荷載作用于每個(gè)輪子上的吊車橫向水平制動(dòng)力計(jì)算：1 -1,、t =一 口(q +g)=父0.1父(150kn +71.9kn) =5.548kn44作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算tmax = qryi =1.4 5.548 2.15 =16.7kn四排架內(nèi)力分析 柱剪力分配系數(shù)柱子n = i u /11九=h u / h_3co =3/1+ 人（1/n

10、1）6 = h 3/coeiini_1 i工1/加a, bn =0.148九=0.300co =2.596h 36a =6b =0.268黑10,一ena =rb =0.51、恒載作用下的排架內(nèi)力分析，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖29 (a)gi =g1 =244.98kn,g2 =g3 +g 上1 =62.32kn +17.28kn = 81.60kng3 =g 下i 二 44.76kn.m1 =g?s = 244.98kn 0.05m = 12.25kn /mm2 =(可而)e0 -g303= (244.98kn 17.28kn) 0.2m -64.32kn 0.35m = 29.94kn排架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)且

11、作用對(duì)稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動(dòng)錢支座計(jì)算內(nèi)力。對(duì)于 a、b 柱 n =0.148，九= 0.300。2-=1.1812 1+.3（1-1）n3 1 一 九2（1g=- = 1.971, c323 131（- -1）nra =m1c112.25kn m父 1.971 +29.94kn mm1.18412=4.96knrb =-4.96kn求得r后，由于平衡條件可得各柱截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該界面以上重力荷載之和，恒載作用下的軸力彎矩如圖29 (b) (c)。2、屋面活荷載作用下的排架內(nèi)力分析排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖30 (a)。其中qi =71.82kn ,它在柱頂及變階

12、處引起的力矩為:mia, =71.82kn m 0.05m =3.59kn m,m 2a = 71.82 父 0.20 = 14.36kn m,ci =1.971,c3 =1.181 則c macrac1hm?acc3h3.59kn mm 1.971+14.36kn m )排架各柱的彎矩軸力圖如圖30 (b) (c)。3、風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力分析(1) 左風(fēng)吹時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖31 (a)。a,b 柱 n = 0.148,兒=0.300有表 2.5.2 得131-4(，-1)cii tn=0.340一3 1_813(- -1)nra - -q1hc11 - -3.84kn/m 12m 0.34

13、- -15.7kn)rb 二q2hcn =2.4kn/m 12m 0.34 =-9.792kn()r = ra rb fw - -15.7kn -9.79kn - 33.43kn - -58.92kn(，)各柱頂剪力分別為：va =ra-ar = t5.7kn0.558.92kn =17.36kn(，)vb =rb-br =-9.79kn0.558.92kn =19.67kn()排架內(nèi)力如圖31 (b)i 1 內(nèi)力翎1(2) 右風(fēng)吹時(shí)由于死單跨，與左風(fēng)吹情況相同，內(nèi)力反向，計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力圖如圖32。4、吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析(1)dmax作用于a柱計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖33 (a),其中吊車豎向荷載

14、 dmax,dmin在牛腿頂面處引起的力矩為m a = dmaxg = 457.52kn 父 0.35m = 160.13kn m a max 3m b = dmin e3 = 197.16kn 父 0.35m = 69kn m對(duì)于a柱,c3=1.18,則ra =mac3160.13knm12m1.18 =-15.7kn()rbc369kn m12m1.18 = 6.79kn( )r = ra rb - -15.7kn 6.79kn - -8.91kn()排架各柱頂剪力分別為:va =ra- ar - -15.7kn0.58.91kn - -11.25kn()vb =rb- br - -6.7

15、9kn0.58.91kn =6.79kn( )排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖33 (b) (c)。(1)dmax作用于b柱由同理可得，內(nèi)力圖如圖34。934的赫內(nèi)力輔(3) tmax作用下當(dāng)作用吊車橫向水平荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖35 (b)。對(duì)于 a柱，n =0.148，九=0.300,a = (3.6m 1.2m)/3.6m = 0.670，則2-3a.3(1a)(1-a)2c5- -(2 -3a)二 0.627ra = -tmax c5 = -16.70kn 0.627 = -10.48kn( )同理，對(duì)于 b柱，n =0.148，九=0.305,a = 0.670,c5 =0.

16、627則rb - -tmaxc5 - -16.70kn 0.627 - -10.48kn( )排架柱頂總反力r為：r = ra rb - -10.48kn (-10.48kn) - -20.96kn(r)各柱頂剪力為：va = ra - ar = -10.48kn 0.5 (-20.96)kn = 0vb =rb - br = -10.48kn 0.5 (-20.96)kn =0排架各柱的彎矩圖及柱底剪力如圖35 (a)oii li i削力分析五、內(nèi)力組合表1 a柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表柱號(hào)及正向內(nèi)力荷載類別恒載屋面活載吊車豎向荷裁吊車水平向 載風(fēng)荷載dmax作用在a柱dmax作用在b柱左風(fēng)右風(fēng)序號(hào)

17、pl t.i im5.613.61-40.57-40.57士 23.3874.41-86.26 11口n262.2671.82000001n 一 nm-24.33-10.75119.5628.43士 23.3874.41-86.26n326.5871.82457.52197.16000m-mm17.336.0524.89-66.24士 163.66441.6-408.48n371.3171.82457.52197.16000v4.962.00-11.27-11.27士 16.7059.8448.44注：m（單位為kn m）, v（單位為kn）。表2a柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值組合表截回+ m max及相應(yīng)m

18、, nm max及相應(yīng)n,vnmax及相應(yīng)m ,vnmin及相應(yīng)m ,vmk,nk備注i im+0.9( + )75.83+0.90.9(+)+-123.82+0.9 +0.9 ( + )+-82.02+0.90.9(+)+-123.82-87.78nmax 一項(xiàng)取 1.35sgk+ 0.7x1.4sqkn326.90262.26345.32262.26218.55n nm+0.90.9(+)+158.42+0.9( + )-111.64+0.9 +0.9 ( +)+152.84+0.9-101.96n697.17391.22761.81326.58m mm +0.9 +0.9 ( +)+57

19、2.94+0.90.9(+)+-536.52+0.9 +0.9 ( +)+572.94+0.9414.77n806.54531.01806.54371.31v65.01-61.2965.0158.82mk411.31-381.17411.31298.33nk620.30423.50620.30309.42vk47.03-43.1947.0342.60注：m（單位為kn m）, n（單位為kn）, v（單位為kn）-16 -六、柱截面設(shè)計(jì)22 一.混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 c30, fc =14.3n/mm , ftk =2.01n/mm ；米用 hrb335 級(jí)鋼筋，fy = fy =300n/mm2

20、,4 =0.518。上下柱均采用對(duì)稱鋼筋。1、上柱配筋計(jì)算有內(nèi)力組合表可見，上柱截面共有4組內(nèi)力取h0 = 400mm _ 40mm = 360mm,經(jīng)判別，均為大偏壓，選取一組最不利荷載組合。m = -123.82, n = 262.26由附表11.1查的有吊車廠房排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0 =2x3.6m = 7.2mo附加偏心距ea取20mm(大于 400mm/30)。eo123.82 m106n mm262260n=472.1mm, ei = e0 ea = 472.1mm 20mm = 270mm24262260n400mm由l0 / h = 7200mm/ 400mm = 18 5

21、,故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù) n 。2220.5fca0.5 14.3n /mm 400 mm=4.362 1.0取 =1.0。l0/7800mm、二1二1ei 1400 , “ /270mm、1400 )7800mm()1.0 0.97 =1.164400mm二 1 fcbh。取x = 2as進(jìn)行計(jì)算。h0360mm262260n1.0 14.3n /mm2 400mm 360mm2as = 0.127 :二一sh080 mm0.222360mme = e-h/2 as =1.164 270mm-400mm/2 40mm = 412.8mmne262260n 412.8mm2 ,f (h _a

22、)300n / mm (360mm - 40mm)2-1127.7mm2選用 420(as = 1256mm2),貝u p = as/(bh) = 1256mm2 /(400mm + 400mm)= 0.785% 0.2%,滿足要求由附表11.1,得垂直于排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0 =1.25父3.6m = 4.5m,則l0/b =j =1.150.01 工=1.15 0.01 父()=0.974500mm/400mm =11.25,中=0.961。nu =0.95(fca+fy as ) =0.9父0.961 父(14.3n / mm2 x 400mmx 400mm + 300n/mm2 12

23、56mm2 2) = 2630.94kn nmax = 345.32kn 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。2、下柱的配筋計(jì)算取h0 = 800mm -40mm = 760mm ,與上柱分析方法類似，在內(nèi)力組合表的8組內(nèi)力中選取下列2組最不利內(nèi)力。m =414.77kn m, n =371.31kn.m = -536.52kn m, n = 531.01kn.(1)按 m =414.77kn m, n =371.31kn.計(jì)算下柱計(jì)算長(zhǎng)度取l0 =1.0,hl =8.6m,附加偏心距ea = 800mm/30 = 26.67mm(大于 20mm), b = 100mm,bf = 400mm, h

24、f = 150mm。， 一 一6 一m 414.77父10 n mm ceo = = =1117mm,ei = e0 ea = 1117mm 26.67mm = 1143.7mmn 371310n5由l0/h =8600mm/800mm =10.75 5,故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。且取0.55的柱應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。上柱及下住均出現(xiàn)2e。/% 0.55的內(nèi)力。故應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。 驗(yàn)算過程見表3,其中上柱as = 1256mm ,下柱as =1964mm2,es = 2.0父105 n/mm2 ；構(gòu)件特征系數(shù)=2.1,混凝土保護(hù)層厚度c取25mm。表3主的裂縫寬度驗(yàn)算表柱截回上柱下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值

25、m k /(kn m)88.78381.17nk/kn218.55423.50e0 = m k / n k / mm406.2 0.55h0900 a 0.55h0paste 一 一.一0.5bh +(bf -b)hf0.0157 0.01，取pte =0.010.02313 =1十1也)2 4000e0 / h0 h1.072l0 1.0(- 14) he = e0 +h/2as/mm595.41260丁f = hf (bf -b)/bh000.592“h0z =0.87 -0.12(1 -vf )(-0-)h0/mm e297.4647.7n k (e z)2仃sk =/(n / mm )

26、asz174.4203.8v =1.1 - 0.65 ftkpte 仃 sk0.620.82仃 skd eq8 max-5(1.9c + 0.08)/mmest te0.170.3(滿足要求)0.240.3（滿足要求）4、柱的箍筋配置非地震區(qū)的單層廠房柱，其箍筋數(shù)量一般有構(gòu)造要求，上、下柱均選用e8 200箍筋。5、牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸， 如圖36.o其中牛腿截面寬度b= 400mm,牛腿截面高度h = 600mm, h0 = 565mm。（1）牛腿截面高度驗(yàn)算其中: =0.65, ftk =2.01n/mm2,fhk = 0（牛柱腿頂面沒水平荷載 ），a =-150mm +20mm = -130mm 0,取a = 0, fvk按下式確定：fvkdmax . g3457.53kn 64.32kn , =380.41kn1.41.21(1fhk、ftkbh。 - 0.5)fvk 0.5 h0= 0.6522.01n /mm 400mm 565mm0.5= 590.54kn fvk故牛腿截面高度滿足要求。圖36牛腳尺寸簡(jiǎn)圖(2) 牛腿配筋計(jì)算由于a = -150mm + 20mm = -130mm 0 ,因而該牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造2要求,as