鋼混廠房設(shè)計(jì)

1、塔里木大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)1工程概況某金工車(chē)間為兩跨廠房，跨度為18m，柱距均為6m，車(chē)間總長(zhǎng)度66m。該跨設(shè)有500/50kN吊車(chē)2臺(tái)，吊車(chē)工作等級(jí)為A5級(jí)，軌頂標(biāo)高為11.1m。采用卷材防水屋面，240mm厚雙面清水圍護(hù)磚墻，鋼窗寬度3.6m，室內(nèi)外高差為150mm，素混凝土地面，廠房建筑剖面如圖所示。廠房所在地點(diǎn)的基本風(fēng)壓0.53kN/m2，地面粗糙度為B類；基本雪壓為0.61KN/m2修正后的地基承載力特征值為170kN/m2?；詈奢d和吊車(chē)組合值系數(shù)；風(fēng)荷載組合值系數(shù)取0.6，吊車(chē)荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)，活荷載和風(fēng)荷載準(zhǔn)永久值系數(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(jì)（不考慮抗震設(shè)防）

2、。2結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型與柱截面尺寸確定因該廠房跨度在1536m之間，且柱頂標(biāo)高大于8m，故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架及預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車(chē)梁及基礎(chǔ)梁，廠房各主要構(gòu)件選型見(jiàn)表1。表1 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(hào)重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面板04G4101.5m×6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板YWB-2(中間跨)YWB-2s(端跨)1.4kN/m2(包括灌縫重)天溝板G4101.5m×6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（卷材防水天溝板）TGB68-11.91kN/m2屋架G415預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架（跨度24m）YWJA-24-1

3、Aa106kN/榀0.05kN/m2（屋蓋鋼支撐）吊車(chē)梁G323鋼筋混凝土吊車(chē)梁（吊車(chē)工作級(jí)別A1A5）DL-9Z（中間跨）DL-9B（邊跨）39.5kN/根40.8kN/根軌道連接G325吊車(chē)軌道連接詳圖0.80kN/根基礎(chǔ)梁G320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁JL-316.7kN/根圖1 廠房剖面圖 由圖1可知柱頂標(biāo)高為13.8m，牛腿頂面標(biāo)高為9.6m，設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m，則計(jì)算簡(jiǎn)圖中柱的總高度H，下柱Hl和上柱高度Hu分別為：H=13.8m+0.5m=14.3mHl=9.6m+0.5m=10.1m Hu=14.3m-10.1m=4.2m根據(jù)柱的高度，吊車(chē)起重量及工作級(jí)別等條件，可

4、確定柱截面尺寸，見(jiàn)表2。表2 柱截面尺寸及相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)柱號(hào)截面尺寸/mm面積/mm2慣性矩/mm4自重/（KN/m）A,C上柱矩500×6003×1059×1097.5下柱I500×1400×100×2002.7×10585.75×1096.7536B上柱矩500×7003.5×10514.3×1098.75下柱I I500×1600×120×3001.55×105142.09×1093.88 圖2 計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖3 荷載

5、計(jì)算3.1 恒載（1）屋蓋恒載 SBS防水層 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 屋蓋鋼支撐 合計(jì) 屋架重力荷載為，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計(jì)值為:（2）吊車(chē)梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值 （3）柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值A(chǔ)，C柱：上柱： 下柱：B柱；上柱：下柱：各柱恒載作用位置如圖3.1所示。 圖3 荷載作用位置圖（單位：）3.2屋面活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為。雪載小于屋面活載，故按屋面活載計(jì)算，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。如圖3所示。3.3風(fēng)荷載，根據(jù)廠房各部分標(biāo)高及類地面粗糙度由附表確定如下

6、：柱頂（標(biāo)高） 檐口（標(biāo)高） 屋頂（標(biāo)高） 排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為：則作用于排架上的風(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3.4吊車(chē)荷載由表可知吊車(chē)參數(shù)為：,，。根據(jù)及，可算得吊車(chē)梁支座反力影響線中各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值，如圖所示。 圖5 吊車(chē)荷載作用下支座反力影響線(1)吊車(chē)豎向荷載吊車(chē)豎向荷載設(shè)計(jì)值為：+(2)吊車(chē)橫向水平荷載橫向水平制動(dòng)力:橫向水平荷載設(shè)計(jì)值:4.排架內(nèi)力分析該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進(jìn)行排架內(nèi)力分析。表3柱剪力分配系柱別A，C柱B柱4.1恒載作用下排架內(nèi)力分析圖6 恒載作用下的排架內(nèi)力圖 排架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)且作用對(duì)稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無(wú)

7、側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動(dòng)鉸支座計(jì)算內(nèi)力。柱頂不動(dòng)鉸支座反力可根據(jù)所列的相應(yīng)公式計(jì)算。 4.2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析跨作用屋面活荷載： 圖7 AB跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖對(duì)于柱，（柱與其相同）。對(duì)于柱: ，排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力為：BC跨作用屋面活荷載：由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，且BC跨與AB跨作用荷載相同，因此，內(nèi)力圖位置及方向與AB跨內(nèi)力圖對(duì)稱。圖8 BC跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖4.3風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）左吹風(fēng)時(shí)，對(duì)于A,C柱,， 各柱頂剪力分別為： 圖9 左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖(2)右吹風(fēng)時(shí)，將左吹風(fēng)時(shí)內(nèi)力圖對(duì)換且改變內(nèi)力符號(hào)。圖9 右吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖4.4吊車(chē)荷載作用下排架內(nèi)

8、力分析（1）作用于A柱對(duì)于柱，則 對(duì)于B柱，則排架各柱頂剪力分別為： 圖10 作用于A柱時(shí)排架內(nèi)力圖(2)作用于B柱左柱頂不動(dòng)叫鉸支座反力RA,RB及總反力R分別為；排架各柱頂剪力分別為：圖11 作用于B柱左時(shí)排架內(nèi)力圖(3)作用于B柱右根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱性及吊車(chē)噸位相等的條件，內(nèi)里計(jì)算與DMAX作用于B柱左的情況相同，只需將A，C柱內(nèi)里對(duì)換并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ?hào)。圖12 作用于B柱右時(shí)排架內(nèi)力圖（4）作用于C柱將“作用于A柱”的情況的A，C柱內(nèi)里對(duì)換，并改變符號(hào)即可得圖13 作用于c柱左時(shí)排架內(nèi)力圖(5)作用于跨柱對(duì)于柱， 則對(duì)于B柱：則 排架柱頂總反力R為：各柱頂剪力為：圖14 作用于AB跨柱

9、時(shí)排架內(nèi)力圖(6) 作用于跨柱由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱及吊車(chē)噸位相等，故排架內(nèi)里計(jì)算與“作用于跨柱”的情況相同，僅需將A柱與C柱的內(nèi)里對(duì)換。圖15 作用于BC跨柱時(shí)排架內(nèi)力圖5.內(nèi)力組合33風(fēng)荷載右風(fēng)-122.110-122.110-109.920-17.85表24 A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表左風(fēng)5.8905.890168.050-17.85吊車(chē)水平荷載Tmax作用在BC跨±33.940±33.940±115.540±8.08Tmax作用在AB跨±21.350±32.350±1221.40±22.01吊車(chē)豎向荷載Dmax作用在C柱-

10、12.470-12.470-30.010-2.97Dmax作用在B柱右12.52012.52030.0902.98 Dmax作用在B柱左-65.10-93.67158.76-165.55158.76-15.5Dmax作用在A柱-81.440247.44351.392.54351.39-24.79屋面活載作用在BC跨6.1706.17021.0101.47作用在AB跨24.07151.2-13.73151.2-62.32151.21.47恒載19.732412.44-58.82465.631.41547.459.0荷載類別序號(hào)MNMNMNV-柱號(hào)及正向內(nèi)力表25 A柱內(nèi)力組合表備注M =51.1

11、7N =343.7M =167.52N =249.16Nmin及相應(yīng)的M，V50.71343.7-160.8388227.89461.3045.87166.52394.7133.84+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6 /1.2+0.7+ 0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Nmax及相應(yīng)的M，V51.25185.09198.66719.84230.381109.0215.31168.29857.2912.011.35/1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.

12、6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6/1.2+0.7+0.7 +0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Mmax及相應(yīng)的M，V-162.244343.7-239.11556.61-371.28257.58-175.29-258.36249.1622.52/1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6/1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6/1.2+0.7+0.7 +0.7×0.9+0.7+0.7+0.7Mmax及相應(yīng)的M，V77.084518.28210.80704

13、.25374.21768.83400.54290.81613.8130.03 /1.2+0.9+0.7（+）+0.7×0.9+0.6 /1.2+0.9+0.7+0.7×0.9+0.7×0.9+0.6+0.7+0.7+0.7×0.9+ 0.7+0.7+0.7截面?zhèn)渥NMNMNVMKNKVK-6.柱截面設(shè)計(jì)混凝土：,， 鋼筋：受力鋼筋為，。上下柱均采用對(duì)稱配筋。6.1上柱配筋計(jì)算取 上柱最不利內(nèi)力為：查附表11.1可得有吊車(chē)廠房排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度為：，取，取 取進(jìn)行計(jì)算。選用318 (),則由附表11.1得垂直于排架方向柱的長(zhǎng)度則，滿足彎矩作用平面外的承

14、載力要求。6.2下柱配筋計(jì)算下柱的最不利內(nèi)力： 下柱計(jì)算長(zhǎng)度取，附加偏心，。 ，取。先假定中和軸位于受壓翼緣內(nèi)，則且，為大偏心受壓構(gòu)件，受壓區(qū)在受壓翼緣內(nèi)，取進(jìn)行計(jì)算 下柱截面選用318（）。6.3驗(yàn)算垂直于彎矩作用面的受壓承載力，滿足要求。6.4柱的裂縫寬度驗(yàn)算 按荷載準(zhǔn)永久組合計(jì)算，上柱及下柱的偏心距分別為：上柱：,下, .故可不進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算.6.5柱箍筋配置非地震區(qū)的單層廠房柱，其箍筋數(shù)量一般由構(gòu)造要求控制。根據(jù)構(gòu)造要求，上下柱均選用8200箍筋。6.6牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車(chē)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所示。其中牛腿截面寬度，牛腿截面高度。（1）牛腿截面高度驗(yàn)算，（

15、牛腿頂面無(wú)水平荷載） 故牛腿截面高度滿足要求。圖16 牛腿尺寸簡(jiǎn)圖牛腿配筋計(jì)算由于，因而該牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求，選用416。水平箍筋選用8100。6.7柱的吊裝驗(yàn)算 （1）內(nèi)力計(jì)算 插入杯口深度為。則柱吊裝時(shí)總長(zhǎng)為：，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。圖17 柱吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載，則在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為：由得， ，則 令，得則下柱段最大彎矩為：（2）承載力和裂縫寬度驗(yàn)算 上柱受彎承載力驗(yàn)算： 上柱裂縫寬度驗(yàn)算如下：，取0.01.滿足要求。下柱承載力驗(yàn)算：下柱裂縫寬度驗(yàn)算：，取0.01.滿足要求。7.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用，下設(shè)厚素混凝土墊層。7

16、.1作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計(jì)算作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱底（-截面）傳給基礎(chǔ)的以及外墻自重重力荷載。前者可由前表控制截面組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值表中的-截面選取，其中內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)組合值用于地基承載力驗(yàn)算，基本組合值用于受沖切承載力驗(yàn)算和底板配筋計(jì)算。表6 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)組合第1組第2組第3組圖18 基礎(chǔ)荷載示意圖每個(gè)基礎(chǔ)承受的外墻總寬度為，總高度為，墻體為厚雙面清水磚墻（）。鋼框玻璃窗（）基礎(chǔ)梁重量為.每個(gè)基礎(chǔ)承受的由墻體傳來(lái)的重力荷載為：厚磚墻 鋼框玻璃窗 基礎(chǔ)梁 距基礎(chǔ)形心的偏心距為：7.2基礎(chǔ)尺寸及埋置深度（1）按構(gòu)造要求擬定高度h柱的插入深度，取杯底厚度應(yīng)大于，

17、取，則基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為，故基礎(chǔ)埋置深度為：杯壁厚度，?。换A(chǔ)邊緣高度取，臺(tái)階高度取。（2）擬定基礎(chǔ)地面尺寸取（3）計(jì)算基底壓力及驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算地基承載力，其中驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)下表，基礎(chǔ)底面尺寸滿足要求。表7 基礎(chǔ)底面壓力計(jì)算及地基承載力驗(yàn)算表類別第1組第2組第3組7.3基礎(chǔ)高度驗(yàn)算這時(shí)采用基地凈反力設(shè)計(jì)值，和計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)下表7.3。表8 基礎(chǔ)底面凈反力設(shè)計(jì)值計(jì)算表類別第1組第2組第3組因臺(tái)階高度與臺(tái)階寬度相等，所以只需驗(yàn)算變階處的受沖切承載力。變階處受沖切承載力截面如圖所示。變階處截面有效高度。因?yàn)榧矗海灰?，所以取，??；故基礎(chǔ)高度滿足要求。圖19 變階處的沖切破環(huán)截面7.4基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算（1）柱邊及變階處基底反力計(jì)算基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算時(shí)長(zhǎng)邊和短邊方向的計(jì)算截面簡(jiǎn)圖如圖7.3所示。三組不利內(nèi)力設(shè)計(jì)