單層廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、塔里木大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計單層廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計工程概況某車間為單跨廠房，柱高9米，車間總長度54米，跨中設(shè)有150/30kn吊車一臺，吊車工作級別為5a級，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，基本雪壓為，修正后的地基承載力為，活荷載和吊車荷載組合值系數(shù)為，風(fēng)荷載組合值系數(shù)為0.6，吊車荷載準(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)境類別為一類，要求進(jìn)行排架結(jié)構(gòu)設(shè)計（不考慮抗震設(shè)防）梁用砼、柱、基礎(chǔ)用砼，所有受力鋼筋用級鋼筋，箍筋用（僅考慮左吹風(fēng)）。1結(jié)構(gòu)構(gòu)

2、件選型及柱截面尺寸的確定圖1 廠房剖面圖表一 主要承重構(gòu)件選型表 構(gòu)件名稱標(biāo)準(zhǔn)圖集選用型號重力荷載標(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)力砼折線形屋架ywja-24-1aa吊車梁04g323-2鋼砼吊車梁dl-9z(中間跨)dl-9b(邊跨)軌道鏈接04g-325吊車軌道鏈接詳圖基礎(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米則計算柱的總高度，下柱和上柱

3、高度分別為，根據(jù)柱的高度，吊車起重量及工作級別等條件，截面尺寸，見表2；表2 柱截面尺寸及相應(yīng)的計算參數(shù)參數(shù)柱號截面尺寸/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)行計算，計算單元簡圖如圖2；圖2 計算單元和計算簡圖2荷載計算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)計值為(1)吊車及軌道重力荷載設(shè)計值(2)柱自重重力荷載設(shè)計值2.2

4、 屋面活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，雪荷載為則作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計值為的作用位置與作用位置相同。各項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）計算，其中根據(jù)廠房各部標(biāo)高及b類地面粗糙程度，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)計值為圖4 風(fēng)荷載體型系數(shù)及排架計算簡圖則作用與排架上的風(fēng)荷載設(shè)計值為 2.4 吊車荷載由表2.5.1可得300/50kn吊車的參數(shù)為：，根據(jù)b及k,可算得吊車梁支座反力影響線，各輪壓對應(yīng)點的豎向坐標(biāo)值見圖5所

5、示圖5 吊車荷載作用下支座反力影響線(1)吊車豎向荷載由式（2.5.4）和式（2.5.2）可得吊車豎向荷載設(shè)計值為(2)吊車橫向水平荷載作用與每一個輪子上的吊車橫向水平制動力按式（2.5.6）計算，即作用與排架上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值按式（2.5.7）計算，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）計算，由設(shè)計概況可知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算簡圖如圖6所示，圖中的重力荷載及力矩m是根據(jù)圖3確定的，即由于排架為對稱結(jié)構(gòu)，切荷載對稱，則排架無側(cè)移，故各柱可按柱頂不動鉸支座計算內(nèi)力。柱頂不

6、動鉸支座反力可根據(jù)表2.5.2所列的相應(yīng)公式進(jìn)行計算。對于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)力計算簡圖見圖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)時排架內(nèi)力圖3.4 吊車荷載作用下的排架內(nèi)力分析（1） 作用a柱，

7、計算簡圖如圖9所示 圖9 作用在a柱時的內(nèi)力圖由吊車豎向荷載在牛腿頂面處的力矩為對于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)跨作用吊車梁橫向水平荷載時，排架計算簡圖，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)計值匯總表5為a柱內(nèi)力組合表，這兩個表格中的控制截面及正號內(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)計值已分別是4項組合中的最不利的情況。

8、對柱進(jìn)行裂縫寬度驗算時，內(nèi)力采用準(zhǔn)永久值，同時只需對的柱進(jìn)行驗算，為此，表4 中已給出了nq和mq的組合值，對本案例來說，這些值均取自nmin及相應(yīng)的m和v一項。表3 a柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表柱號及正向內(nèi)力荷載類型恒載屋面活載 吊車豎向荷載吊車水平荷載風(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-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-m28.56-14.1811.6911.69151.80285.24n49

9、3.1356.70343.96343.9600v9.4406.886.8811.41346.78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，則恒載內(nèi)力須乘以系數(shù)；如取時，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.

10、7+0.7+0.659.907 /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），

11、n（單位為kn）v（單位為kn）。5 柱截面設(shè)計仍以a柱為列，砼強(qiáng)度等級為c35，縱向鋼筋用，上柱采用對稱配筋。5.1 選取控制界面最不利內(nèi)力對上柱截面的有效高度取則大偏心受壓界限破壞時對應(yīng)的軸向壓力為。由表4可見，上柱-截面共有四組內(nèi)力均滿足，故均為大偏心受壓。對這四組內(nèi)力按照“彎矩相差不多時，軸力越大越不利；軸力相差不多時，彎矩越大越不利”的原則，可確定上柱的最不利內(nèi)力為；對下柱截面的有效高度取則大偏心受壓接界限破壞時對應(yīng)的軸向壓力為由表4可見，下柱-，-截面有8組不利內(nèi)力均滿，對這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 上柱配筋計算上柱的最不利內(nèi)力

12、為由附表11.1，可得有吊車廠房排架方向柱的計算長度為故取進(jìn)行計算選3c18（），滿足要求。由附表11.1，可得垂直于排架方向柱的計算長度滿足彎矩作用平面外的承載力要求。5.3 下柱的配筋計算由分析結(jié)果可知，下柱取下列兩組最不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計算； （1） 按由附表11.1，的下柱計算長度，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a8250。（3） 驗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，一端為不動鉸支座是，取滿足要求。5.4 柱的裂縫寬度驗算規(guī)范規(guī)定，對的柱應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗算，由表4可知，按

13、荷載準(zhǔn)永久組合計算時，上柱及下注的偏心距分別為：故不需寬度驗算。6牛腿設(shè)計根據(jù)吊車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 牛腿截面高度驗算按式（2.6.5）計算得：由式（2.6.5）故牛腿的截面高度滿足要求. 圖11牛腿尺寸簡圖6.2 牛腿配筋計算由于，因而該牛腿可構(gòu)造要求配筋，根據(jù)構(gòu)造要求實際選用3c16（）水平箍筋選用a8100。7柱的吊裝驗算 7.1 內(nèi)力計算柱的吊裝采用翻身吊法，吊點設(shè)在牛腿下部，砼達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后起吊，由表2.4.6可得，柱插入杯口的深度為， ，取,則柱吊裝時的總長度為計算簡圖見圖14；柱吊裝階段荷載為柱自重重力荷

14、載（應(yīng)考慮動力系數(shù)）即；在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為；由得則下柱段彎矩為圖12 柱吊裝計算簡圖7.2 承載力和裂縫寬度驗算上柱配筋為3c18，其受彎承載力按下式進(jìn)行驗算；上柱裂縫寬度驗算如下；滿足要求。下柱配筋4c18，其受彎承載力按下式進(jìn)行驗算；上柱裂縫寬度驗算如下；滿足要求。8基礎(chǔ)設(shè)計gb5007-2002建筑基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，對于9m柱距的單層一跨廠房，其地基承載力特征值，吊車起重量200kn-300kn，廠房跨度設(shè)計等級為丙級，可不做地基變形驗算，本案例滿足上述要求，故不做地基變形驗算。8.1 作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載驗算作用于基礎(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，見表5，其中內(nèi)力包括標(biāo)準(zhǔn)值組合值，用于低級承載力驗算，基本組合值用于受沖切承載力驗算和底板配筋驗算，內(nèi)力的正號規(guī)定見圖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426.606