單層單跨工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)

1、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：單層單跨工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)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?？缍葹閨24m，長度為|66m，柱距為6 m。選用二臺Q=10t的中級工作制 A5橋式吊車，吊車軌頂標(biāo)高為 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：m2嵌縫重：m2 （ 2）天溝板：選自G410（3）天溝重（包括水重）：根（4 ）天窗架：n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)力鋼混筋凝土折線形屋架選自G415，屋架軸線圖尺寸如圖 23所示。

2、每榀屋架重。（6 ）屋蓋支撐：選自G415重量為：m2 （沿水平面）（7）基礎(chǔ)梁：選自G320, b X h=250 X 450mm ,每根自重：（8）吊車梁：選自G323，見圖24每根自重：50kN軌道及墊層重：m9）連系梁與過梁，截面與尺寸見剖面圖。（10）柱間支撐：選自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-柱頂標(biāo)高為，牛腿頂面標(biāo)高為。柱子尺寸:a）、柱子高度：上柱高 Hu11.4m 7.8m3.6m下柱咼 Hl 7.8m0.6m8.4m柱總高H11.4m 0.6m 12.0mb）、柱截面尺寸：建議上柱為方形截面,h f=400 x 800 x 150mm ,牛腿尺

3、寸、何特征值為:52A11.6 10 mmA21.775 105mm2三荷載計(jì)算1、恒載（1 ）屋蓋恒載（防水層+隔氣層）自重圖25bx h=400x 400mm，下柱為工字形截面，bx hx柱下端矩形截面部分高度尺寸見圖92I12.13 10 mm1214.38 109mm225。柱截面幾g14.0kN /mg24.44kN/m0.35kN /m220mm厚水泥砂漿找平層預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括灌縫）屋蓋鋼支撐天窗架天溝重（包括水重）20kN/m30.02m0.40kN/m31.40kN /m20.05kN /m方 fAl.- til /I ' I1 作用位直2、屋面活荷載2 2屋面

4、活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.5kN/m，學(xué)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.2kN/m，后者大于前者，故僅按 前者計(jì)算。屋面積灰荷載為2 2 2(0.3kN/m 3m 0.75kN /m 3m 0.3kN/m3m) 6m 24.3kN作用于柱頂屋面活荷載設(shè)計(jì)值為：Qi 1.4 (0.5kN/m2 6m 18m/224.3kN)71.82kNQr作用位置與G1作用位置相同。如圖26。3、風(fēng)荷載及B類地面粗糙度確定:柱頂（標(biāo)高）1.039檐口（標(biāo)高）1.098屋頂（標(biāo)高）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:1.0 0.8 1.0391.0 0.4 1.0392k0.286kN /m220.55kN / m20

5、.457kN /m20.55kN /mL |F*-丿.0 Jf 1 J.® 04 慨伽血亦則作用于排架計(jì)算簡圖（圖 27）上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為:q11.4 0.457kN/m2 6m 3.84kN/m屋架各點(diǎn)處的q21.4 0.286kN /m2 6m 2.40kN /m標(biāo)咼13.9516.6214.55FWQ(s zh) z 0 B0n 1(0.80.5) 2.11.098 (0.3 0.6)0.45 1.11133.40kN1.4 2.67 1.176 (0.8 0.6)2.04 1.17504、吊車荷載150/30kN 吊車的參數(shù)為： B 5.2m, K 4.1m,g66.1kN

6、,Q150kN,Fp,max 183kN。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 33kN。根據(jù)B及K,可算得吊車梁支座反力影響線中各輪對應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)，如圖28。1冗. 承匚)F FnfcF(>- r v50f - m il b orpimriZ 1KJ5k 11II$車戢作用下支座反力(1)吊車豎向荷載吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值為:Dmax QFp,max %1.4 183kN(1 0.808 0.267 0.075)550.83kNDminQFp,min %14 33 2.15 99.33kN(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

7、力計(jì)算：11T (Q g) 0.1 (150kN 66.1kN)5.403kN44作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算TmaxqTyi 1.4 5.403 2.15 16.3kN四排架內(nèi)力分析對于 A、B 柱 n 0.148,0.300。Ra213d(11)1.971, C31.181M1HC1C312.25kN m 1.97129.94kN m 1.1844.96kN柱剪力分配系數(shù)柱子n lu/hHu/HCo3/13(1/n 1)H 3/CoEIl1/ ii1/ iA, Bn 0.1480.300CO 2.596A B 0.268 10 10 H EAB0.51、恒載作用下的排架內(nèi)力分

8、析，計(jì)算簡圖如圖29 (a)G1G1244.98kN,G2G3G ±162.32kN17.28kN81.60kNG3G下144.76kN.M1Ge244.98kN0.05m12.25kN/mM2(G1G上 1 )o)G3©3(244.98kN17.28kN)0.2m64.32kN 0.35m29.94kN排架為對稱結(jié)構(gòu)且作用對稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動鉸支座計(jì)算內(nèi)力。Rb4.96kN2d I 9:211 也:血前Jie.bs1®29求得Ri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2

9、9（b）（c）。2、屋面活荷載作用下的排架內(nèi)力分析排架計(jì)算簡圖如圖30（ a ）。其中Qi 71.82kN，它在柱頂及變階處引起的力矩為:M1A,71.82kN 0.05mC31.181 則RaM1AHC1M2AHC33.59kN m,M 2A 71.82 0.20 14.36kN m,C11.971,3.59kN m 1.971 14.36kN m 1.1812.00kN()12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)算簡圖如圖31 (a)。A,B 柱 n 0.148,0.300 有表得1314(- 1)C1110.340813(- 1)n

10、Raq1 HC113.84kN/m12m 0.3415.7kN()Rbq2HC112.4kN/m '12m 0.349.792kN()RRaRbFW15.7kN9.79kN33.43kN58.92kN()各柱頂剪力分別為:VaRaaR15.7kN 0.558.92kN17.36kN()VbRbbR9.79kN 0.558.92kN19.67kN()排架內(nèi)力如圖31 (b)/ 1.11186./ r /111.形廠59.84Z106JflW4&存【lil. ,'ti(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)算簡圖和內(nèi)力圖如圖32。4、吊車荷載作用下排架內(nèi)力分

11、析(1)Dmax作用于A柱計(jì)算簡圖如圖33Ma右風(fēng)此的朋.1. Il(a),其中吊車豎向荷載 Dmax, Dmin在牛腿頂面處引起的力矩為D max e3457.52kN 0.35m160.13kN mD min ©3 對于A柱, C3 業(yè)HIMbHMbRaRb排架各柱頂剪力分別為:C3C3Ra Rb197.16kN 0.35m 69kN m1.18,則160.13kN m 彳1.1815.7kN()12m69kN m /1.186.79kN ()12m15.7kN6.79kN8.91kN()VARAAR15.7kN0.5 8.91kN11.25kN()VBRBBR6.79kN0.5

12、 8.91kN6.79kN()排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖33 (b) (c)。D fr.j.ir ffl ilMi丄世 1架內(nèi)力獅(1 ) Dmax作用于B柱由同理可得，內(nèi)力圖如圖34。4爲(wèi)恥訂山對I堤內(nèi)冊析（3）Tmax作用下當(dāng)作用吊車橫向水平荷載時(shí)，排架計(jì)算簡圖如圖35 ( b)。對于 A柱，n 0.148,0.300, a (3.6m 1.2m)/3.6m0.670,貝V2 3a 3(1 a)(1 a)2(2 3a)C5n0.627nRaTmaxC516.70kN 0.62710.48kN()同理，對于 B柱，n 0.148,0.305, a 0.670,C50.627則RB

13、Tmax C516.70kN0.62710.48kN()排架柱頂總反力R為：R Ra RB10.48kN(10.48kN)20.96kN()各柱頂剪力為：VaRaa R10.48kN0.5 ( 20.96)kN0VbRbb r10.48kN0.5 ( 20.96)kN0排架各柱的彎矩圖及柱底剪力如圖35 (a)。五、內(nèi)力組合A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表吊車豎向荷載吊車水平何載風(fēng)荷載柱號及正向內(nèi)力何載類別恒載屋面活載Dmax作用在A柱Dmax作用在B柱左風(fēng)右風(fēng)序-口 pI IM±111HN00000n nM±N000r1mmM±N000K-11V±注：M（單位為k

14、Nm）, V（單位為kN）。表2A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值組合表截面M max及相應(yīng)M , NM max及相應(yīng)N,VNmax及相應(yīng)M ,VNmin及相應(yīng)M,VM k, N k備注M+（+（+（+Nmax 一項(xiàng)取 1.35Sgk0.7 1.4Sqk-1N）+（+）+）+M+（+（+n-nN）+）（+）+M出-出N+（+）+（+（+）+V）+MkNkVk注：M（單位為kN m ）, N（單位為kN）, V（單位為kN）六、柱截面設(shè)計(jì)2 2混凝土強(qiáng)度等級為 C30, fc 14.3N/mm , &2.01N / mm ；采用HRB335級鋼筋，fyfy300N/mm2, b 0.518。上下柱均采用對稱

15、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由附表查的有吊車廠房排架方向上柱的計(jì)算長度I。2 3.6m7.2m。附加偏心距ea取 20mm (大于 400mm/30 )。e。6M 123.82 10 N mm ,472.1mm,ei262260Ne0 ea 472.1mm20mm 270mml°/h7200mm/400mm185，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)0.5fcA2 2 20.5 14.3N/mm400 mm 4.362262260N1.01 1.

16、0。21.151.150.01(7800mm)0.97400mm亠（91400 邑h。0.971.164262260N1 fcbh°1.0214.3N / mm 400mm 360mm0.1272 ash0如旦0.222360mmx 2as進(jìn)行計(jì)算。h/2as 1.164 270mm 400mm/240mm412.8mmNe262260N 412.8mm2f (ho a) 300N/ mm (360mm 40mm)1127.7 mm2選用4 20(As21256mm )，則2AS/(bh)1256mm /(400mm400mm)0.785%0.2%，滿足要求4500 mm/ 400m

17、m11.25,0.961。Nu 0.9 (fcA fy AS ) 0.9 0.961 (14.3N / mm2 400mm 400mm300N / mm2 1256mm2 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h°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 414.77kNm,N371.31kN.計(jì)算下柱計(jì)算長度取l0 1.0,匕8.6m，附加偏心距e

18、a 800mm/30 26.67mm(大于 20mm), b 100mm, bf400mm, hf150mm。M414.77 106 N mme。1117mm, eie0 ea 1117mm 26.67mm1143.7 mmN371310N由 l°/h8600mm/800mm510.755,故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。且取152 1.0。0.5fcA1N0.5 14.3N /mm2 400mm 800mm 300mm (800mm 2 150mm 25mm)371310N3.421.0取 11.0。1400 応 1h。1.8600mm.( )1.0 1.01400 ( 1143-7mm)

19、 800mm760mm1.055ei 1.055 1143.7mm1206.6mm O.3h00.3 760mm228mm故為大偏心受壓。先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則264.9mm150mm1.0 14.3N / mm 400mmh800mme e as 1206.6mm 40mm 1566.6 mm1442.6mm2 2AsASNe1 fcbf x(h) x/2)2-371310N 1566.6mm 1.0 14.3N/mm2fy(h。as)400mm264.9mm(760mm 64.9mm/2)/300N /mm (760mm 40mm)2(2)按 M536.52kN m, N 531.01

20、kN.計(jì)算計(jì)算方法同上述相同。計(jì)算過程從略，計(jì)算結(jié)果A As 1833.6mm2。綜合上述計(jì)算結(jié)果，下柱截面選用4 25(AS 1964mm2)按此配筋，經(jīng)驗(yàn)算柱彎矩作用平面外的承載力亦，滿足要求。3、柱的裂縫寬度驗(yàn)算規(guī)范規(guī)定，對e°/h°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°/h° 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,252下柱As 1964mm ,Es 2.0 10 N /mm ；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)算表柱截面上柱下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值M k

21、 /(kN m)Nk/kNe0 M k / N k /mm406.20.55h09000.55 h0Aste0.5bh (Bf b)hf0.0157 0.01,取te0.01s 11(上)24000e0 / h0 h1.0(上 14) hee0h / 2 as / mm1260fhf (bfb)/bh。0h0z 0.870.12(1f )()h°/mmeNK(e z)2、sk/(N / mm )Asz1.1 0.65ftkte skd eqmaxcr (1.9c 0.08) / mmEste<（滿足要求）<（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

22、有構(gòu)造要求，上、下柱均選用 8200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.。其中牛腿截面寬度b 400mm，牛腿截面高度h 600mm, h0565mm。（1）牛腿截面高度驗(yàn)算其中065, ftk 2.01N/mm2,Fhk 0（牛柱腿頂面沒水平荷載 ），a150mm 20mm 130mm0,取a 0, FVK按下式確定vkDmax G3457.53kN64.32kN1.41.2380.41kN(10.5F hkftkbh。0.650.522.01N /mm 400mm 565mm05590.54kNvkho故牛腿截面高度滿足要求。圖36牛腳尺寸

23、簡圖(2)牛腿配筋計(jì)算由于 a 150mm 20mm130mm0，因而該牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求，ASminbh20.02 400mm 600mm480mm。實(shí)際選用4 14 (As 616mm2)。水平箍筋選用 8100。6、柱的吊裝驗(yàn)算采用翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部，混凝土達(dá)到強(qiáng)度后起吊。由表3可得柱插入杯口深度為h 0.9 800mm720mm，取h1850mm,則柱吊裝時(shí)總長度為rmTn1 Mi-_L_-圖37柱吊裝計(jì)算簡圖iSS5O|600 i拠L1r1柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載（應(yīng)考慮動力系數(shù)），即qi32Gq1k1.5 1.35 25kN /m 0.16m8.1kN /mq2Gq2k 1.5 1.35 25kN /m30.4m 1.0m20.25kN /mq3Gq3k 1.5 1.35 25k