單層單跨廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、單層單跨廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計一設(shè)計容和條件某廠裝配車間，該車間為單跨廠房，柱距距為6米，廠房縱向長度為96米，跨度為27米, 15/3t中級工作制吊車二臺，牛腿面標(biāo)高9.00米，柱頂標(biāo)高為13米。設(shè)計條件1屋面活荷載：q = 0.5KN/M,不考慮積灰荷載，雪荷載q = Q25KNM2 基本風(fēng)壓：W° =0.40KN/M3屋面做法三氈四油：0.35KW/AT2011U11水泥砂漿找平層0 AKN/M2合計g以=g = 0.75KN/M2屋面活荷載：q = 05KN!M屋面板采用G410標(biāo)準(zhǔn)圖集預(yù)應(yīng)力混泥土屋面板（卷材防水）允許外荷載：2.5KN/M'（板自重：g次=1.40KN/

2、M，灌縫重：g=0lKN/M）大型屋面板（包括填縫1.50KW/M，屋 架： 屋 架 自 重 g#=133KN/M，則久=（g + g“ + gQx 柱距x-±| + g4, x 0.5 = 248.75KW4采用370mm厚燒結(jié)粘土空心磚（重度8KN/M，）吊車梁以上設(shè)高側(cè)窗，洞I尺寸為吊車梁以下設(shè)低側(cè)窗，洞II尺寸寬x高4.2x4m，圈梁設(shè)在柱頂處。5排架柱：混泥土 C30鋼筋：縱向受力鋼筋HRB400級 箍筋：HPB235級柱下獨(dú)立基礎(chǔ)：混泥土： C20,鋼筋：HRB335級6吊車：Q15/3t橋式吊車中級工作制吊車梁：先法預(yù)應(yīng)力混泥土吊車梁，自重47.5KW"艮軌道

3、及聯(lián)結(jié)重量1.5KN/M橋跨：Lk = 25.5m橋?qū)挘築 = 6400/7?輪距：K = 5250mm小車重：g = 74KN最大輪壓：Pg = '95KN最小輪壓：m = 60/C/V7 柱高：柱頂 H =13m 檐 I l = 15.1m 屋頂=17.35m二荷載及力計算1柱截面尺寸的確定Q在1520t之間：107<12加，由于是單跨結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式對稱，因此A、B柱截面尺寸相同。A 柱：上柱：400x400 (mm) 下柱：400x800mm2荷載計算永久荷載A屋面板及每跨屋架傳給每個柱子的荷載標(biāo)準(zhǔn)值= 248.75 KN荷載設(shè)計值：B柱自重A、 E 柱： 上柱： g* =

4、25x0.4=4KN/M下柱：g , » K貝Ij：=1.2x4x4 = 19.2 G” =1.2x8x9 = 864KNC 吊車梁自重：G館=1.2X(47.5+ 1.5x6) = 67.8KN永久荷載作用如圖：屋面活荷載q = Q.5KN/M2,不考慮積灰荷載，雪荷載q = 0.25KN/M2,不同時考慮可變 荷載與雪荷載，取其中的人值，作用于每跨屋面下的柱可變荷載為：可變荷載作用如圖:已知 Lk = 25.57 B = 6400/7/7? K = 5250mm= 195 KN Pmin = 60KN貝|J：查表知0 = 0.9 a = 0.1Dg = pPk Yjyi = 0.

5、9x 195x (0.808+1 + 0.125) = 339.247GVDg=0-9x60x(0.808+1 + 0.125) = 104.11A7V=人Dg = 474.94 KN Dmin = 7qD_ = 145.75 KNj = 土 a 叫 + G J =卜 0.1 x 0.9 x (74 +150) = 5.04KN風(fēng)荷載由已知條件可知：基本風(fēng)壓W°=0.40KN/M,風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類地面(城市郊區(qū))% = 0。"$“嚴(yán)0 其中：0。為 10由建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)E類地面查10m處“：=1.015m處/A =1.1420m處心=1.25中間值按插值法求得，因此可

6、得：柱頂：H= Bin 則“：=1.084檐I I： H=15.1 則”.=1.142屋頂：H=17.35則/A =1.192 風(fēng)荷載體形系數(shù)如下:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:叱* =“刈“： 2% = 0.173 KN / M'作用在排架上的風(fēng)荷載為：q、=B = 1.4 x 0.347 x 6 = 2.91 KN / Mq2 = yQW2kB =作用在柱頂?shù)募泻奢dFw 即將柱頂以上風(fēng)荷載算作集中力作用柱頂，一按房屋檐II標(biāo)高Z=15.1m處計“.=1.142Fw =1.4x2.1x(0.8 + 0.5) + 1.5x(0.6 + 0.5)xl.l42 x 0.4 x 6 = 9.90KN/M風(fēng)

7、荷載作用示意圖如下：剛度：A、E 柱：/ =3 =21.33x10-4/h41212/ =J-b/P =2xO4xO8' =170.67x1()7十1212I永久荷載作用永久荷載作用包括物價自重、上柱自重、吊車梁自重等。永久荷載作用示意圖如下：在永久荷載作用下排架的力如圖：= Gmx (0.5 x 0.4 - 0.15) = 298.5 x 0.05 = 14.925 KNMM2 = -G4A X(0.75-0.4) + (G“ + G2A)xQ.2 =+ (298.5 +19.2)x 02 = 39.81KNMA、Bft：21.33170.67= 0.1252 = = = 0.308

8、H 13I-才(1 -丄) 由 C； = 1.5嚴(yán)-=2.071 +才(丄-1)n= 1.13=1.5-f1+小丄1)nM14 925MR.= hC= i3 x2.07 = 2.38 R廠日 C,39 81-xl.13 3.46KN13V = &+r；=584KN (-)I【可變荷載作用可變荷載作用簡化作用于柱頂如圖，可變荷載作用下排架力圖如卜= a 0.2 = 56.7 x0.2 = 11.34 KN M查表得 cx = 2.07 C3 =1.13詈 x2.07”KWM 1 1 34v = Ri+R2=iMKN (-)II【吊車豎向荷載：= YQD_k = 474.94 KN Dmi

9、n = 7qD_ = 145.75 KN當(dāng)Dmnx作用在A柱，Qmg作用在B柱時，吊車豎向荷載作用見圖如下:在吊車豎向荷載作用下力如圖；M2A = 474.94 x 0.35 = 166.229KN =51.01KNA、It 170.67=0.1254130.308Bft：166.229-/R* = C, =xl13 = 144K/V (" H 313R =歸q =xl.l3 = 4.43KN (T"H '13R = R2A + R2/i=-10.02KN (-)由于A、B柱 剪力分配系數(shù)A=nH =0.5各柱上的剪力分配值：匕=匕兀=5.01 14.45 =9.4

10、4KN ()匕=叫兒 =501 + 443 = 944KN (-)在吊車豎向荷載作用下的力圖如下：13.251 474.94145.75當(dāng)Dmm作用在A柱，DmaJ乍用在E柱上時，吊車荷載作用見圖及在吊車豎向荷載作用下的力圖如下：力圖:13.25145.75474.94IV水平剎車力作用下水平剎車力：你技= l4 x 5.04 = 7.056KN作用于牛腿頂面1.4米處，當(dāng)剎車力向右時，作用見圖如下力圖如下由于化同向作用在A、B柱上，因此排架的橫向力為零，剪力V = 7.056KN同理得當(dāng)剎 車力向左時排架的受力簡圖和力圖如下r =7.056V風(fēng)荷載的作用將柱頂以上風(fēng)荷載作集中力作用于柱頂，柱

11、上的風(fēng)荷載看做是水平均布荷載。當(dāng) 左風(fēng)作用時作用簡圖如下：9.9KNA、Bft：厶 170.67= 0.1252 = = = 0.308H 133 1 + 才(丄 _1)= 0.331n8 1 + /P(丄一 1)n-) = 1x(2.91-1.45)x13x0.331 = 3.14RA2 = * 耳=0.5 x 9.9 = 4.45 KNR = Rm + RA2 =3.14 + 4.45 = 7.59 KNM = (Fw - R)x+ qYx22V = (Fw-R) + qlx匕=4014KN 匕=1126KN在風(fēng)荷載作用下的力圖當(dāng)右風(fēng)作用時作用簡圖及力圖如下:20.84152.569.9K

12、N4520.84152.56A柱在各種荷載作用下的力見表:N(KN)317.756.7一一一一一一II-1IM(KNM)-31. 375-8. 115128.46913. 2510. 16-10. 1632.52-20.84N(KN)385.556.7474. 91145.75一一一ill-IllM(KNM)21. 1854. 54543. 509-43.50973.38-73. 38275. 93-152. 56N(KN)171.956.7474. 91145.75一一一一一VKN)5. 811. 11-9.44-9. 447. 056-7. 05610.1411.26柱的力組合:截面力+及

13、相應(yīng)的N、V及相賊的N、V%及相應(yīng)的M. VN“及相應(yīng)的M. V組合項數(shù)值組合項數(shù)值組合項數(shù)值組合項數(shù)值D0 11M(KNM)1+0. 9 x(2+740. 341+0. 9x(3P+8)-53. 451+0. 9 x(2+7)40. 311+0. 9 x(3+6+8)NgV)368. 73317.7368. 73IIIIM(KNM)1+0. 9 x(3+5+7)122. 661+0. 9x(2+S)-57.71+0. 9 x (2+3+5+7)115. 091+0. 9x (2+8)1I INgV)812. 95436. 53863. 98illillM(KN M)1+0. 9 x(2+3+

14、5T378. 811+0. 9x (4+e+8)-221. 321+0. 9 x (2+3+5+7)378. 811+0. 9 x4+6+8)NgV)950. 38603.08950. 38V(KN)41. 121. 1341. 121. 13柱的截面設(shè)計：1選取控制截面的大偏心受壓界限破壞時的軸力Nh為:上柱： M =0/城九=1x143 x 400 x 055x360 = 1132.56KN下柱：M =4/爲(wèi)九=1x14.3 x 400x0.55x760 =2390 .96 KN經(jīng)比較A柱的所有NN”所以A柱組合后的力值均為人偏心受壓，對人偏心受壓，對稱配筋的柱，在“|M|”相差不多時，N

15、越小越不利，N相差不大時，|M|越大越不利,由此可以確定各柱的最不利力oAtt：I-【= 40.34KMMN = 36&73KNN_ W = 53.45KMMQN = 3177KNWM =37&81KNMIll-Ill(N = 950.38KMNV = 4112KNM =22132KNM(N = 603.08KN.NV = L13KN截面縱向配筋計算表:截面I-II-IIII-IIIIII-IIIM(KMM)40.34-53.45378.81-221.32N(KN)368.73317.7950.38603.08M（、 =宦 WE1091683993675取丄與20mm中的較03

16、0大值20202727匕=6+5（呦）1291884263940.5 匚N3.13.62.43.79/°=2.0H “上柱 /0 = 1.0/7z 下柱8899k h202011.2511.25爪呵化L01N3.1>1 取 13.6>1 取 12.4>1 取 13.79>1 取 1< =1.15-0.01“h0.950.9511-1+V/14OOe(./Ao1.761.521.611.170.3九108108228228/%227286686461£ =+ as (nun)67126326101A ANeA = &=人(九一 a;)21

17、43471195235實配鋼筋(mm-)4224224224221251125112511251A川則=bh0.39%>0.2%039%>02%039%>02%0.39%>0.2%部-4 + A%bh0.78%>0.6%0.78%>0.6%0.78%>0.6%0.78%>0.6%即上柱：422 下柱：4223箍筋的配置因柱底剪力較?。篤“ = 41.12KN1,75171若剪跨比2=3則;xl.43x 400x760 = 190.19KN3 + 1遠(yuǎn)人于柱底的剪力值(還沒有考慮軸向壓力對斜截面的有利影響)，所以排架柱的箍筋按構(gòu)造配置為eio2oo

18、,柱箍筋加密區(qū)取為e loioo4牛腿的設(shè)計牛腿幾何尺寸的確定牛腿截面寬度與柱寬度相等為400mm,若取吊車梁外側(cè)至牛腿外邊緣的距離Cx = 80/m?, 吊車梁端部寬為340mm,吊車梁軸線到柱外側(cè)的距離為750mm則牛腿面的長度為600mm,牛腿外緣高度為500mm,牛腿的截面高度為700mm,牛腿的幾何尺寸及配筋示意圖如下:牛腿高度驗算作用于牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計算的豎向力值;F、. =Dmax+G44 = 474.94 + 67.8 = 542.74 KN幾"心+Gw = 339.24 + 56.5 = 395.74KN牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計算水平拉力值；Fhk = 0.

19、97；Fh = 0.9 x 7.506 = 6.35 KN牛腿截面有效高度：h0 =/?-«, = 700 - 40 = 760 mm豎向力尸皿作用點位于下柱截面，a=00(1 _ 0.5 復(fù))加嘰 =0.65 x 2 01x400x660 = 685.88KN > 只乂 滿足要求 © 0.5+ 05+ °牛腿的配筋由于吊車垂直荷載作用于下柱截面，故該牛腿可按構(gòu)造要求配筋，縱向鋼筋取416，箍筋取©8100。牛腿局部受壓驗算0.754/； = 0.75 x 400 x 340x 14.3 = 1458.6KN > Fvk,滿足要求牛腿縱向受壓

20、鋼筋的計算因為a V 0.3/?0,取4 = O.3ho = 0.3x 660 = 198mm=340.64”Fva仇32586xl98xl(r+ 12 =0.85川。* fy360取 416, 804mm2取 0.2%°= 0.45 碁=0.45 x = 0.18%fv360AQA4%bh = 400x700 = °'287% < °'6%柱的吊裝驗算采用翻身吊，吊點設(shè)牛腿與下柱的交接處，起吊時，混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%,計算 簡圖如下荷載計算根據(jù)構(gòu)造要求，取柱插入基礎(chǔ)的深度0.911=720,取800mm自重線荷載，考慮動力系數(shù)1.5

21、 ,各段荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為上柱：/ =1.5x(1.6x107)x25 = 6KN/M 牛腿：g?=】5x(0.24x1)x25 = 9K/V/Mgs = 1.5x(6.4xl()T)x25 = 24KN/M力分析=2g】厶'=1x6x4 =48KMM24M2 =丄 g(厶 + 厶J+(g2gj"/2 = 1x6x(4 + 0.7):+ 丄 X (9 - 6) X 0.7? =67KNM 由心厶+ M,*g3厶0得：心=| g厶'一嘰/厶=卜 24x 9 一 等=89.76KN所以M3 = RAx-g.x2, 令RA-g5x = 0得柱下最大彎矩發(fā)生在： x=0=歲竺=

22、 3.74米處gs 24則 -丄X 24x3.74, =167.85KNM2上柱吊裝驗算：上柱配筋：As = & = 760nun2受彎承載力驗算：Mit = f;.&(%a;) = 360x760x(36040)x10y =87.55KN>YoMYg =0.9 x 48x1.2 = 51.84K2VM 滿足要求。700.37407r裂縫寬度驗算：從彎矩圖上可以看出，只需對上柱處的裂縫寬度進(jìn)行驗算即可。67x10°0.87x360x760= 140725N/加加'丄=O5bh12510.5x400x400= 0.01560 = 1 1 一 0.656 f

23、tk /怎 J =1.1-0.65 x 2.01/(0.0156 x 140.725) = 0.5=a 0(i.9c + 0.08如)=2.1 x0.5x 九 x(1.9x30 + 0.08x 22 ) cr Espu.2xl050.0156= 0.153/rnH<wmm = 0.3/wn滿足要求卜柱驗算：人=4; =1251"'受彎承載力驗算M“ =360x 1251 x(760-40) = 324.26KN M > 乙M/。=。9x 167.85 xl.2 = 181.28KN(裂縫不需要驗算)柱的配筋圖：基礎(chǔ)設(shè)計：M =378.81KNM順時針(W = 95

24、O.38KNN 41.12KNM = -2232KNM逆時針= 603.08KNNV = 1.13KN由基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)頂面的外墻重量的設(shè)計值為G緲(370mm厚墻容重取為8K7V/M)G“. =1.2x16.1x6-(1.8 + 4)x4.2x8 = 693.5KN確定基礎(chǔ)尺寸：柱插入深 h = 0.9/? = 0.9 x 800 = 72O/7/77 取九=800 mm杯底厚度 200mm 選71 = 250mm 杯丨1底墊層為50mm,則基礎(chǔ)的高度即為1100mm,由于杯壁厚度t 300”，且人于基礎(chǔ)梁寬，取/ = 375/77/7? °基礎(chǔ)底面尺寸地基承載力設(shè)計值按下式計算/

25、=3) +久人(一05)并由表查的 =10 7/, = 0 ,取土平均自重7o=20KN/M，則得 / = 280 + lx20x(1.1-0.5) = 292/C/M2由的一組荷載，按軸壓基礎(chǔ)初估其底面尺寸= 950.38+ 693.5 = 6.08加292 -20x1.1因該基礎(chǔ)為偏心受壓，故取4 加'底面選為矩形axb = = 10.64滬。則基礎(chǔ)底面的 W = -ba2 = 2 = 6.739”，6 6I = ba' = 3=12.8w412 12基礎(chǔ)及其上填土重 G = l.2yoabHKN地基承載力驗算：作用于基礎(chǔ)底面的力矩及軸力設(shè)計值：第一組荷載：Mb =+ VJ

26、i + Gwe = 378+ 693.5x(0.185 + 0.4) = 833.85KN MNh = NL+G + Gw = 950.38 + 251.328 + 693.5 = 1895 21KN第二組荷載：Mh =M2+VJi-GweM（順時針）Nh = N2+G + G”. = 603.08 + 251.328 + 693.5 = 1547.91KN驗算基地應(yīng)力：計算公式：/ = A± ：且滿足：pm3X < 1.2/ = 1.2x 292 = 350 AKN/M -A w:|（Pmax + Pmm） / =/M2> 0 由前：A = dxb = 3.8x 2.8

27、 = 10.64W = 6.739/w3按上式計算公式的計算結(jié)果列于下表：荷載組別P maxP min2 ?max+ Pmm）301.8554.39178.12216.5674.4145.48故按所設(shè)計的基礎(chǔ)底面尺寸合適 基礎(chǔ)受沖切承載力驗算按第一組荷載驗算（因改組荷載產(chǎn)生的基礎(chǔ)底邊凈反力為最人）。此時，= 833.85KN ,Nb-G = 1895 .21 -251 328 = 1641.88KN:則基礎(chǔ)底邊凈反力為:宀g30.61/ mina柱邊沖切面承載力驗算：因 Nb = 2.8加 > bt + 2ho = 0.4 + 2x1.16 = 2.72m則人= （*-今一%）”-（&#

28、163;-!-他）'=（竽一罟-1.055）x 2.8-（孕一罟-1.055）' =1.225”F沖切荷載設(shè)計值：Fl = pmax= 340.6 KN沖切投影面積:人=（切 + ho ）ho =（0.4 + 1.055）x1.055 =1.535 加?抗沖切承載能力：0.6£=116.67KN> 巧=340.6KN故抗沖切承載力滿足變階處沖切承載力驗算：此時沖切破壞面與柱邊破壞邊重合，故可不驗算 基礎(chǔ)底邊凈反力計算公式同前：.vmin + (Pymax1.9 + 0.45P'U =代mg +(代mnx 一2 8pvmJx °各組荷載作用下的結(jié)果列于下表，以上公式中3.85 maxPsmin/Amm)XA = 1.3A = 1.3x 6.088 = 7.92m2, psl 及 p,u 見下圖基礎(chǔ)長邊方向配筋取以上二組荷載中（P,max