廠房鋼筋混凝土柱設(shè)計任務(wù)書

1、廠房鋼筋混凝土柱設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計資料廠房總長90m，跨度根據(jù)不同學(xué)號為18m1、 結(jié)構(gòu)形式：，梯形鋼屋架。柱的混凝土強度等級為 C30,屋面坡度為i=1 : 10; L為屋架跨度。地區(qū)計算溫度高于一20C,無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為8度, 屋架下弦標(biāo)高為18m ;廠房橋式吊車為2臺150/30 t （中級工作制），鍛錘為2 臺5 t。2、 屋架形式及荷載屋架形式、幾何尺寸及力系數(shù)（節(jié)點荷載 P=1.0 作用下桿件 的力）如附表圖所示。屋架采用的鋼材、焊條為：學(xué)號為單號用 Q235鋼，焊條 為 E43 型。采用無檁體系。用1.5 X 6.0預(yù)應(yīng)力混凝土屋板。荷載：屋架及支撐自重：按經(jīng)驗公式

2、q=0.12+0.11L , L為屋架跨度，以m為單 位，q為屋架及支撐自重，以 KN/m為單位；屋面活荷載：施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7 KN/m，雪荷載的基本雪壓標(biāo)準(zhǔn)值為S0 =0.35 KN/m，施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值與雪荷載不同時考慮， 而是取兩者的較大值; 積灰荷載根據(jù)不同學(xué)號按附表?。?.7KN/n2；屋面?zhèn)€構(gòu)造層的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：三氈四油（上鋪綠豆沙）防水層 0.4 KN/m水泥砂漿找平層 保溫層 一氈二油隔氣層 水泥砂漿找平層 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板0.4 KN/m0.7 KN/m0.05 KN/m0.3 KN/m1.45 KN/m222222二、屋架形式和幾何尺寸屋面材料為大型屋面板，故采用無

3、檁體系平破梯形屋架。屋面坡度 i=1/10 ；屋架計算跨度 Lq = 18000- 300= 17700mm2875mm。端部高度取 H=1990m,跨中高度：H=0 i 1990 17700/2 0.1 2屋架幾何尺寸如圖1所示：C -米跨屋架半跨單位荷載作用下各桿件的內(nèi)力值圖1: 18米跨屋架幾何尺寸3、支撐布置由于房屋長度有90米，故在房屋兩端及中間設(shè)置上、下橫向水平支撐和屋架兩 端及跨中三處設(shè)置垂直支撐。其他屋架則在垂直支撐處分別于上、 下弦設(shè)置三道 系桿，其中屋脊和兩支座處為剛性系桿，其余三道為柔性系桿。（如圖2所示）上弦橫向水平支撐布置圖屋架、下弦水平支撐布置圖4、屋架節(jié)點荷載屋面

4、坡度較小，故對所有荷載均按水平投影面計算: 荷載計算表表1荷載名稱標(biāo)準(zhǔn)值（kN/mi）設(shè)計值（kN/mi）預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.451.451.35=1.958三氈四油（上鋪綠豆沙）防水層0.40.41.35=0.54水泥砂漿找平層0.40.41.35=0.54保溫層0.70.71.35=0.945一氈二油隔氣層0.050.051.35=0.068找平層0.30.31.35=0.405屋架和支撐自重q=0.12+0.011L=0.3180.3181.35=0.429永久何載總和3.6184.885屋面活荷載0.70.71.4=0.98積灰何載0.70.71.4=0.98可變何載總和1.41

5、.96計算屋架時考慮下列三種荷載組合情況1）滿載（全跨永久荷載加全跨可變荷載）F=（ 4.885+1.96 ） X 1.5 X 6= 61.605kN2）全跨永久荷載和半跨可變荷F1=4.885 X 1.5 X 6= 43.965kN半垮節(jié)點可變荷載F2= 1.96 X 1.5 X 6= 17.64kN3）全跨屋架和支撐自重、半跨屋面板荷載、半跨活荷載全跨節(jié)點屋架自重：F3=0.429 X 1.5 X 6= 3.861KN半跨屋面板自重及半跨活荷載F4=（ 1.958+0.98 ） X 1.5 X 6= 26.442k五、屋架桿件力計算桿件名稱力系數(shù)(F=1)第一種 組合FT第二種組合第二種組

6、合桿件計 算力(kN)全跨左半跨右半 跨F1X +F2XRX+ F2XFaX +F4XF3 X +F4XAB0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000上BC;CD-6.221-4.371-1.850-383.2-350.61-306.1-148.21-72.93-383.2545弦-8.99-3.35-554.0-494.8-454.0-178.2-554.0桿DE;EF-5.636-123.483710651FG-9.10-4.551-4.55-560.7-480.4-480.4-200.6-155.47-560.72135523下ac3.47

7、2.5370.933213.77197.31169.0283.5438.06213.77弦ce7.9625.3252.637490.45443.98396.57187.32100.46490.45桿eg9.2795.3123.967571.63501.65477.93210.44140.72571.63aB-6.50-7.454-1.74-400.5-417.3-316.6-227.9-71.32-400.5斜 腹 桿Bc4.7393.1581.581299526406236.241用3960.102995cD-3.38-1.862-1.52-208.3-181.5-175.4-76.05-5

8、3.25-208.2De1.8840.54-9001106926-7773-146.2-233.41116.06eF-0.690.6153.47。-42.51-19.4930.8777%758.55-42.51Fg-0.06-1.6321.170-28.46-49.100.3422.5129.15-28.46Aa-0%-0.50-30.80-30.80-21.98-13.22-1.93-30.80豎Cc-1-10-61.61-61.60-43.96-26.44-3.86-61.61桿Ee-1-10-61.61-61.60-4396-264-3.86-61.61Gg0.8120.4060.406

9、50.0242642雖617%010.2950.02六、桿件截面設(shè)計按腹桿最大力Nab= - 400.56KN,查表7.4，選中間節(jié)點板厚度為10mm支座節(jié)點板厚度12mm1) 上弦桿整個上弦桿采用等截面，按最大力 N6=-560.73KN計算在屋架平面：計算長度為節(jié)間軸線長度，即I °x=l °=1508m, I oy =3000m2X1 oxl Oy ,故截面宜選用兩個不等肢角鋼。=0.807 A rX 215）=3231.78mmN/假定i+ixreqyreqoy /l ox/= 1508/60 = 25.13mm=3000/60 = 50mm由附表7選2 L125

10、X 80X12，短肢相并,肢背間距a=10如下圖所示,102L125*80*12A= 2X 23.4 X 100= 4680 mnl、i x =2.24cm、i y =6.16cmxy截面驗算：x = lox/i x = 1508/22.4=67.32< = 150（滿足）y = l oy/ i y=3000/61.6=48.70< = 150（滿足）b/t=125/12=10.62 v 0.58 X 3000/125=13.92故 yz y =48.70 v x=67.32max = x=67.32查附表4.2得 =0.769由 N/ A=560730/（0.769 X 4680

11、） = 155.81N/ mm2 <215（滿足）故上弦桿采用2 L125 X 80X12截面形式2）、下弦桿整個下弦桿采用等截面，按最大力 N12=571.63K N計算I ox = 300cm l oy =1800/2=900cm,Anreq =N/f=571.63 X 1000/（ 215X 100）=26.59cm2由附表7選2 L125 X 80X 12短肢相并A= 2X 23.4 = 46.8 cm 2 , i x = 2.24cm, i y = 6.16cm322=N/An=571.63 X 10/（46.8 X 10）= 122.14N/ mm2< 215（滿足）x

12、 = l ox/ i x = 300/2.24=133.93< = 350（滿足）y = loy/i y=900/6.16=146.10< = 350（滿足）故下弦桿采用2 L125X 80X12短肢相并,如下圖所示：3）、腹桿aBN=- 400.56,ox = 253cm loy =253cm,A= 3852mm2ix 3.05cm iy =4.60cm選用2L100X 10的角鋼，查角鋼規(guī)格表得:l ox253ix3.0582.95 150loy253iy4.6055150b/t=100/10=10v 0.58 X 253/100=14.7故:yzy"0.475 10

13、04/30002 102） 5882.95因x> y，只需求x，查表得 x=0.668則 =N/ xA= 400.56 X 103/0.667 X 3852= 155.90N/ mm2< 215（滿足）圖7:斜腹桿aB截面4）腹桿BeN=291.95KNloy = 2613mm lox=2613X 0.8=2090.4mm采用等肢角鋼初步選用2L100X 10,A= 3852mm2ix 3.05 cmiy 4.52cmxloxix2090.430.51 UU'll 他人二yl oy261357.81150滿足要求iy45.2因x>y，只需求 x ,查表得 x=0.76

14、3則 =n/ xA= 291.95 X 103/0.763 X 3852= 99.33N/ mm2< 215（滿足）5）腹桿cDN=-208.25KNl °y = 2864mm lox=2864X 0.8=2291.2mm采用等肢角鋼初步選用2L100X 10,A= 3852mm2 ix 3.05 cmiy 4.52cmlox 2291.2ix 30.575.12150滿足要求l oyly286445.263.36150滿足要求因x> y，只需求x，查表得x=0.721則 =N / xA= 208.25 X 103/0.721 X 3852=74.98N/ mm2<

15、 215（滿足）圖9:豎桿bC截面De6）斜腹桿采用等肢角鋼初步選用2L70X 16,N=116.06KNl oy = 2864mmox =2864X 0.8=2291.2mmA=1632mmix21.5mmly33.3mmloxx ix2291.221.5106.57150滿足要求l oyy iy2864莎 86.01150滿足要求因 x> y，只需求 X，查表得 x=0.514 貝U = N/ xA= 116.06 X 103/0.514X 1632=138.36N/ mm2< 215（滿足）圖10:斜腹桿bD截面7）斜腹桿eF （桿件33）N=- 42.51KN采用等肢角鋼初

16、步選用2L70X 16,I oy = 3124mm loX=3124X 0.8=2499.2mmA=1632mmix 21.5mm iyyXix2499.2116.2415021.5l oy3124y93.81150iy33.3因x> y，只需求X ,查表得x=0.4581632=56.87N/ mm2< 215（滿足）33.3mm,滿足要求滿足要求3貝U = N/ XA= 42.51 X 10/0.458 X圖11：斜腹桿cF截面8）斜腹桿FgN=-28.46 KNl oy = 3124mml°x=3124X 0.8=2499.2mm采用等肢角鋼初步選用2L63X 6,

17、2A=1458mm ix 19.3mmiy 30.6mmlox 2499.2ix 19.3150滿足要求l oyiy312430.6102.09150滿足要求因x> y，只需求x，查表得x=0.390則 =N/ xA=28.46 X 103/0.390 X 2780= 26.25N/ mm2< 215（滿足）圖12:斜腹桿dF截面9）、Aa桿NAa =-30.80KN , I ox=l oy=L=199.0cm選用2 L63X5A= 2X 6.14 = 12.28 cm 2 , i x = 1.94cm, i y = 2.89cmx 二 I ox/ i x 二 199/1.94=1

18、02.28< = 150（滿足）y = loy/i y=199/2.89=68.86< = 150（滿足）因為 b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy/b=0.58 X 200.5/6.3=18. 46, J則yz= y （1+0.475b4 / l 2yt2） =68.86 X （1+0.475 X 6.34 /199 2 X 0.5 2）=69.19由于由于x> yz,則由x查附表1.2得=0.543，貝U:322=N / An =30.8 X 10/（0.543 X 12.28 X 10）=46.19N/ mm2<f=215（滿足）Jf Cc.

19、Ee.NCc= NEe=-61.61KN力大小相同，選用長細(xì)比較大的Ee.豎桿進(jìn)行設(shè)計，可保證其他豎桿的安全。則:l °% =0.8L = 0.8 X 259=207.2cm, l oy =L=259cm選用2 L63X5A= 2X 6.14 = 12.28 cm 2 , i x = 1.94cm, i y = 2.89cmx 二 l ox/ i x 二207.2/1.94=106.80<150（滿足）y = loy/i y =259/2.89=89.62< = 150（滿足）因為 b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy/b=0.58 X2 59/6.

20、3=23.84,貝Uyz= y (1+o.475b4/l Oyt2) =89.62 X (1+0.475 X 6.34 /259 2 X 0.5 2 )=93.62由于由于 x> yz,則由x查附表1.2得 =0.512，貝U:=N / An =61.6 X 103/(0.512 X 12.28 X 102)=97.97 N/ mm2<f=215(滿足) /J oGg桿NIi = 50.02KN,l ox =0.8L = 0.8 X 289=231.2cm, l Oy =L=289cm;選用 2 L 63X5A= 2X 6.14 = 12.28 cm 2 , i x = 1.94c

21、m, i y = 2.89cmx = l ox/ i x 二231.2/1.94=119.18<= 150(滿足)y = l oy/ i y=289/2.89=100< = 150(滿足)因為 b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy/b=0.58 X2 89/6.3=26.61,貝Uyz= y (1+0.475b4 / l oyt2) =100X (1+0.475 X 6.34 /289 2 X 0.5 2 )=103.58由于由于x> yz,則由x查附表1.2得=0.442，貝U:N / An =50.02 X 103/(0.442 X 12.28 X

22、102)=92.16N/ mm2<f=215(滿足)七、節(jié)點設(shè)計選用E43焊條，則腳焊縫的抗壓、抗拉和抗剪強度設(shè)計值為：ffw l60N/mm，設(shè)計時候考慮無引弧的影響。 、上弦“ B'節(jié)點（見附圖）計算腹桿Ba的桿端焊縫。Nca -400.56； Nbc 291.95 ；設(shè)“ Ba”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為hf8mm和 hf 6mm肢背：lw 2 400.56 1 03 / 3 2 0.7 81602 8 148.58取 150mm肢尖：3lw 1 400.56 10 /3 2 0.7 61602 699.05取 105mm設(shè)“Bc”桿的肢背和肢尖焊縫尺寸分別為hf6mm和

23、 hf 5mm肢背：lw 2 291.95 103/3 2 0.7 61602 6144.34取 150mm肢尖：lw 1 291.95 103/3 2 0.7 61602 672.19取 80mm驗算上弦桿與節(jié)點板的連接假定上弦桿的形心線至肢背的距離為 30mm 上弦節(jié)點板的上邊緣縮進(jìn)上弦肢背 8mm肢背采用塞焊縫。hfi t/2 12/2 6mm,由斜桿焊縫決定的節(jié)點板尺寸，量的節(jié)點板長度是：350mm則焊縫的計算長度為lwi lw2 350 12 338mm。則肢背焊縫強度為：f F/2 0.7hf1lw 50.02 1000/2 0.7 6 338 17.62N / mm2 1.22

24、160 195.2N / mm2偏心力矩 M= Ne 383.25 X 103 X 95=36.41 X 106N/mm初選hf2 10mm，則:380.99N/mm* 2383.25 1032 0.7 10 33866 36.41 102136.59N / mm則肢尖焊縫強度為:Ff 22136.59f ） 0.7 10 3382 、（）2 80.992 138.18N /mm2 160N/mm2fY 1.22都滿足要求。上弦桿B節(jié)點圖 、下弦節(jié)點“ C”NcD =-208.25 ； Nbc =291.95 ； N Cc =-61.61計算腹板與節(jié)點板的連接焊縫B-c 桿肢背及肢尖焊腳尺寸分

25、別取 hf1=8mm hf2=6mm則所需焊縫長度（考慮 起滅弧缺陷）：肢背：lw 2 291.95 103/3 2 0.7 6 160 2 6 144.34取 150mm肢尖：lw 1 291.95 103/3 2 0.7 6 160 2 6 72.19取 80mm腹桿cD桿肢背及肢尖焊腳尺寸分別取：hf1 =8mm, h2=6mm肢背：lw 1 208.25 102 0.7 425 10/3 2 0.7 6 160 2 651.50lw2取 60mmC-c桿因力很小，焊縫尺寸可按構(gòu)造確定為5mm驗算下弦桿與節(jié)點板的連接力差N=490.45-213.77=276.68KN。由斜腹桿焊縫決定的

26、節(jié)點板尺寸， 量得 實際節(jié)點板長度為445cm肢背及肢尖焊腳尺寸均取為10mm則計算長度 l w=445-20=425cm肢背焊縫應(yīng)力為：2 231.00N/mm 160 N/mm2 276.68 103F弦桿c節(jié)點圖 、屋脊節(jié)點N=50.02KN腹桿桿端焊縫計算從略。弦桿與節(jié)點板連接焊縫受力不大，按構(gòu)造要求決定焊縫 尺寸，一般可不計算。這里只進(jìn)行拼接計算，拼接角鋼采用與上弦桿相同截面2L125X 12.豎肢需切去12 10 5 27mm，取30mm并按上弦坡度熱彎。拼接角鋼與上弦連接焊縫在接頭一側(cè)的總長度（設(shè) hf 10mm ）N0.7hf ffw500200.7 10 16044.66mm

27、共有四條焊縫，認(rèn)為平均受力，每條焊縫實際長度:44.66lw20 31.17mm4拼接角鋼總長度為：l 2lw 20 2 32 20 84mm取拼接角鋼長度為：100mm根據(jù)端斜桿和下弦桿桿端焊縫，節(jié)點板采用380 10 440。為便于施焊，取底板上表面至下弦軸線的距離為160m m。且在支座中線處設(shè)加勁肋90 10，高度與節(jié)點板相同也為440mm。底板計算支座反力：R= 7 X 50.02=350.14kN柱采用的C30混凝土 fc 14.3。則所需底板凈面積為 An=350.14X 1000/14.3=24485.31m m 1214134 a1= (140- 一)2 (140 -)2 =189mm b1=133X=93.4mm錨栓直徑取用d=25mm錨栓孔直徑取用50mm則所需底板毛面積為：A=An+Ao=24485.