單層單跨廠(chǎng)房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、.單層單跨廠(chǎng)房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鋼筋混凝土課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)期限： 實(shí)用專(zhuān)業(yè)： 學(xué)生班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 廠(chǎng)裝配車(chē)間 二周 建筑工程 武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 2010年12月 - 1 - * 一設(shè)計(jì)內(nèi)容和條件 某廠(chǎng)裝配車(chē)間，該車(chē)間為單跨廠(chǎng)房，柱距距為6米，廠(chǎng)房縱向長(zhǎng)度為96米，跨度為27米，15/3t中級(jí)工作制吊車(chē)二臺(tái)，牛腿面標(biāo)高9.00米，柱頂標(biāo)高為13米。 設(shè)計(jì)條件 1屋面活荷載：q?0.5KN/M2,不考慮積灰荷載，雪荷載q?0.25KN/M2 2基本風(fēng)壓: W0?0.40KN/M2 3屋面做法 三氈四油：0.35KN/M2 20mm水泥砂漿找平層0.4KN/M2 合計(jì)

2、g1k? 屋面活荷載：q?0.5KN/M2 屋面板采用G410標(biāo)準(zhǔn)圖集1.5?1.6m預(yù)應(yīng)力混泥土屋面板（卷材防水） 允許外荷載：2.5KN/M2 2 （板自重：g2k?1.40KN/M 灌縫重：g3k?0.1KN/M2?g?0.75KN/M 2）大型屋面板（包括填縫 1.50KN/M 2 屋架：屋架自 廠(chǎng)房跨度 2重g4k?1KN3/M32 則G1k?(g1k?g2k?g3k)?柱距?g4k?0.5?248.75KN 24采用370mm厚燒結(jié)粘土空心磚（重度8KN/M）吊車(chē)梁以上設(shè)高側(cè)窗，洞口尺寸為 4.2?1.8m，吊車(chē)梁以下設(shè)低側(cè)窗，洞口尺寸寬?高4.2?4m，圈梁設(shè)在柱頂處。 5排架柱

3、：混泥土C30 鋼筋：縱向受力鋼筋HRB400級(jí) 箍筋：HPB235級(jí) 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)：混泥土：C20，鋼筋：HRB335級(jí) 6吊車(chē)：Q15/3t橋式吊車(chē) 中級(jí)工作制 吊車(chē)梁：先張法預(yù)應(yīng)力混泥土吊車(chē)梁，自重47.5KN/根 軌道及聯(lián)結(jié)重量1.5KN/M 橋跨：Lk?25.5m 橋?qū)挘築?6400m 輪距：K?5250mm 小車(chē)重：g?74KN - 2 - 最大輪壓：Pmax?195KN 最小輪壓：Pmin?60KN 7柱高：柱頂H=13m 檐口=15.1m 屋頂=17.35m 二荷載及內(nèi)力計(jì)算 1柱截面尺寸的確定 Q在1520t之間：10m?Hk?12m，由于是單跨結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式對(duì)稱(chēng)，因此A、B

4、柱截 面尺寸相同。 A柱：上柱：400?400（mm） 下柱：400?800mm 2荷載計(jì)算 永久荷載 A屋面板及每跨屋架傳給每個(gè)柱子的荷載標(biāo)準(zhǔn)值G1k?248.75KN 荷載設(shè)計(jì)值：G1A?1.2?248.75?298.5KN B柱自重 A、 B柱：上柱：g2k/?25?0.42?4KN/M g3k/?25?0.4?0.8?8KN/M 則：G2A?1.2?4?4?19.2KN G3A?1.2?8?9?86.4KN C吊車(chē)梁自重：G4A?1.2?(47.5?1.5?6)?67.8KN 永久荷載作用如圖： - 3 - 下柱： 可變荷載 屋面活荷載q?0.5KN/M2,不考慮積灰荷載，雪荷載q?0

5、.25KN/M2,不同時(shí)考慮可變荷載與雪荷載，取其中的大值，作用于每跨屋面下的柱 可變荷載為：Q1?1.4?0.5?6?13.5?56.7KN 可變荷載作用如圖： 吊車(chē)荷載 已知Lk?25.5m B?6400mm K?5250mm Pmax?195KN Pmin?60KN 則：查表知?0.9 ?0.1 Dmax,k?Pmax,k?yi?0.9?195?(0.808?1?0.125)?339.24KN Dmin,k?Pmin,k?yi?0.9?60?(0.808?1?0.125)?104.11KN Dmax?QDmax,k?474.94KN Dmin?QDmin?145.75KN Tmax,k?

6、 風(fēng)荷載 2 由已知條件可知：基本風(fēng)壓W0?0.40KN/M，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類(lèi)地面（城市郊14?(G2,k?G3,k)?14?0.1?0.9?(74?150)?5.04KN - 4 - 區(qū)） Wk?0?s?zw0 其中：?0為1.0 由建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范B類(lèi)地面查10m處?z?1.0 15m處?z?1.14 20m處?z?1.25 中間值按插值法求得，因此可得： 柱頂：H=13m 則?z?1.084 檐口：H=15.1 則?z?1.142 屋頂：H=17.35 則?z?1.192 風(fēng)荷載體形系數(shù)如下： 2風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：W1k?s1?zw0?0.8?1.084?0.4?0.347KN/M 2

7、 W2k?s2?zw0?0.4?1.084?0.4?0.173KN/M 作用在排架上的風(fēng)荷載為： q1?QW1kB?1.4?0.347?6?2.91KN/M q2?QW2kB?1.4?0.173?6?1.45KN/M 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，?z按房屋檐口標(biāo)高Z=15.1m處計(jì)?z?1.142 FW?1.4?2.1?(0.8?0.5)?1.5?(?0.6?0.5)?1.142?0.4?6?9.90KN/M 風(fēng)荷載作用示意圖如下： - 5 - 3內(nèi)力計(jì)算： 剛度：A、B柱：Iu? Il? 112112bhbh 3 ? 112112 ?0.4?0.4?21.

8、33?10 3 3?4 m ?4 4 3 ?0.4?0.8?170.67?10m 4 永久荷載作用 永久荷載作用包括物價(jià)自重、上柱自重、吊車(chē)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內(nèi)力如圖： M1?G1A?(0.5?0.4?0.15)?298.5?0.05?14.925KN·M M 2 ?G4A?(0.75?0.4)?(G1A?G2A)?0.2?67.8?0.35?(298.5?19.2)? 0.2?39.81KN·M IuIl ?21.33170.67 ?0.125 ? A、 B柱：n? HuH ? 413 ?0.308 12 1?（1?) n?2.0

9、7 由C1?1.5 13 1?(?1) n ?1.13 C3?1.513 1?(?1) n 1? 2 R1? M1H C1? 14.92513 ?2.07?2.38KN R2? MH 2 C3? 39.8113 ?1.13?3.46KN V?R1?R2?5.84KN（） - 6 - 可變荷載作用 可變荷載作用簡(jiǎn)化作用于柱頂如圖，可變荷載作用下排架內(nèi)力圖如下 M1?Q1（·12?0.4?0.15）?56.7?0.05?2.835KN·M M1?Q1·0.2?56.7?0.2?11.34KN·M 查表得C1?2.07 C3?1.13 M1 H M H2.83

10、513 R1?C1?2.07?0.45KN R2?2C3?11.3413?1.13?0.99KN - 7 - V?R1?R2?1.44KN（） 吊車(chē)豎向荷載： Dmax?QDmax,k?474.94KN Dmin?QDmin?145.75KN 當(dāng)Dmax作用在A(yíng)柱，Dmin作用在B柱時(shí)，吊車(chē)豎向荷載作用見(jiàn)圖如下： 在吊車(chē)豎向荷載作用下內(nèi)力如圖; - 8 - M2A?474.94?0.35?166.229KN M Iu Il21.33170.672B?51.01KN A、 B柱：n?0.125 ?HuH?413?0.308 C3?1.13 R2A?M2AH 2BC3?166.22913?1.13

11、?14.45KN（） R2B?MHC3?51.0113?1.13?4.43KN（） R?R2A?R2B?10.02KN（） 由于A(yíng)、B柱 剪力分配系數(shù)?A?B?0.5 各柱上的剪力分配值： 、 VA?VA?R2A?5.01?14.45?9.44KN（） VB?VB、?R2B?5.01?4.43?9.44KN（） 在吊車(chē)豎向荷載作用下的內(nèi)力圖如下： 當(dāng)Dmin作用在A(yíng)柱，Dmax作用在B柱上時(shí)，吊車(chē)荷載作用見(jiàn)圖及在吊車(chē)豎向荷載作用下的 內(nèi)力圖如下： - 9 - 內(nèi)力圖： 水平剎車(chē)力作用下 水平剎車(chē)力：Tmax?1.4?5.04?7.056KN作用于牛腿頂面1.4米處，當(dāng)剎車(chē)力向右時(shí)，作用見(jiàn)圖如下

12、 - 10 - 內(nèi)力圖如下 由于Fn同向作用在A(yíng)、B柱上，因此排架的橫向內(nèi)力為零，剪力V?7.056KN 剎車(chē)力向左時(shí)排架的受力簡(jiǎn)圖 和內(nèi)力圖如下 - 11 - 同理得當(dāng) 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，柱上的風(fēng)荷載看做是水平均布荷載。當(dāng)左風(fēng)作用時(shí)作用簡(jiǎn)圖如下： A、 B柱：n?Iu Il?21.33170.67?0.125 ?HuH?413?0.308 C11?413?1?（?1)?n?0.331 1?38?1?(?1)?n? 1 2 1 2(q1?q2)?12?(2.91?1.45)?13?0.331?3.14KN RA1?RA2?FW?0.5?9.9?4.45KN R?

13、RA1?RA2?3.14?4.45?7.59KN M?(FW?R)x?12q1x V?(FW?R)?q1x 2 VA?40.14KN VB?11.26KN 在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖 - 12 - 當(dāng)右風(fēng)作用時(shí)作用簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖如下： A柱在各種荷載作用下的內(nèi)力見(jiàn)表： - 13 - - 14 - - 15 - - 16 - 柱的截面設(shè)計(jì)： 1選取控制截面的大偏心受壓界限破壞時(shí)的軸力Nb為： 上柱：Nb?1fcb?bh0?1?14.3?400?0.55?360?1132.56KN 下柱：Nb?1fcb?bh0?1?14.3?400?0.55?760?2390.96KN 經(jīng)比較A柱的所有N&lt

14、;Nb,所以A柱組合后的內(nèi)力值均為大偏心受壓，對(duì)大偏心受壓， 對(duì)稱(chēng)配筋的柱，在“M”相差不多時(shí)，N越小越不利，N相差不大時(shí)，M越大越不利，由此可以確定各柱的最不利內(nèi)力。 A柱：-? M?M?40.34KN·N?N?368.73KN· ? M?M?53.45KN·N?N?317.7KN· MM?M?378.81KN·?M?221.32KN· ? N ?N?603.08KN·N -?N?950.38KN· ?V?41.12KN?V?1.13KN? 截面縱向配筋計(jì)算表： - 17 - 即上柱：422 下柱：422 3箍筋

15、的配置 因柱底剪力較?。篤max?41.12KN 若剪跨比?=3 則; 1.75 1.75 ?13?1遠(yuǎn)大于柱底的剪力值（還沒(méi)有考慮軸向壓力對(duì)斜截面的有利影響），所以排架柱的箍筋按構(gòu) ftbh0? ?1.43?400?760?190.19KN 造配置為10200，柱箍筋加密區(qū)取為10100 4牛腿的設(shè)計(jì) 牛腿幾何尺寸的確定 - 18 - 牛腿截面寬度與柱寬度相等為400mm，若取吊車(chē)梁外側(cè)至牛腿外邊緣的距離C1?80mm， 吊車(chē)梁端部寬為340mm,吊車(chē)梁軸線(xiàn)到柱外側(cè)的距離為750mm則牛腿面的長(zhǎng)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

16、下： 牛腿高度驗(yàn)算 作用于牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力值; Fv?Dmax?GA4?474.94?67.8?542.74KN Fvk?Dmax,k?GA4,k?339.24?56.5?395.74KN 牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算水平拉力值; Fhk?0.9Tk?0.9?5.04?4.536KN Fh?0.9?7.506?6.35KN 牛腿截面有效高度： h0?h?as?700?40?760mm 豎向力Fvk作用點(diǎn)位于下柱截面內(nèi)，a=0 ?(1?0.5Fhk Fvk)ftkbh00.5?a h0?0.65?2.01?400?6600.5?0?685.88KN?Fvk滿(mǎn)足要求 牛腿的配筋 由

17、于吊車(chē)垂直荷載作用于下柱截面內(nèi)，故該牛腿可按構(gòu)造要求配筋，縱向鋼筋取4 16，箍筋取8100。 牛腿局部受壓驗(yàn)算 0.75Afc?0.75?400?340?14.3?1458.6KN?Fvk，滿(mǎn)足要求 牛腿縱向受壓鋼筋的計(jì)算 因?yàn)閍?0.3h0，取a?0.3h0?0.3?660?198mm As?Fv·a0.85fyh0Fhfy325.86?198?103603?1.2?340.64mm 取416,804mm2 ft fv?0.45?1.43360?0.18% 取0.2% ?max?0.45 As bh 0.2%<?804 400?700?0.287%?0.6% - 1

18、9 - 柱的吊裝驗(yàn)算 采用翻身吊，吊點(diǎn)設(shè)牛腿與下柱的交接處，起吊時(shí)，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下 荷載計(jì)算 根據(jù)構(gòu)造要求，取柱插入基礎(chǔ)的深度0.9h=720，取800mm 自重線(xiàn)荷載，考慮動(dòng)力系數(shù)1.5，各段荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為 上柱：g1?1.5?(1.6?10 g3?1.5?(6.4?10?1)?25?6KN/M 牛腿：g2?1.5?(0.24?1)?25?9KN/M )?25?24KN/M ?1 內(nèi)力分析 M1?M212g1L1?212?6?422?48KN·M 2?12g（L1?L2)?(g2?g1)L21 ?1 2 22?12?6?(4?0.7)?212?(9?6

19、)?0.72?67KN·M由RAL3?M RA? 所以M32g3L3?0得： L3?2212g3L3?M12122?24?9?2679?89.76KN ?RAx?g3x， 令RA?g3x?0 得柱下最大彎矩發(fā)生在： x?RA g3 3?89.7624?3.74米處 12 則M?89.76?3.74?24?3.742?167.85KN·M 上柱吊裝驗(yàn)算： ,2 上柱配筋： As?As?760mm 受彎承載力驗(yàn)算： Mu?fyAs(h0?as)?360?760?(360?40)?10,?6?87.55KN> ?oM1?G?0.9?48?1.2?51.84KN

20、83;M滿(mǎn)足要求。 - 20 - 裂縫寬度驗(yàn)算： 從彎矩圖上可以看出，只需對(duì)上柱M2處的裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算即可。 ?Mk sk0.87hoAs?67?1060.87?360?760?140.725N/mm 2 ?te?As0.5bh?1251 0.5?400?400?0.0156 ?sk?1.1?0.65?2.01(0.0156?140.725)?0.5 ?1.1?0.656ftk?te· wmax?cr?skEs(1.9c?0.08deq?te)?2.1?0.5?140.7252?105?(1.9?30?0.08?220.0156) ?0.153mm?wmin?0.3mm 滿(mǎn)足要求

21、,2下柱驗(yàn)算：As?As?1251mm 受彎承載力驗(yàn)算 Mu?360?1251?(760?40)?324.26KN·M?oM3?G?0.9?167.85?1.2?181.28KN(裂縫不需要驗(yàn)算) - 21 - 柱的配筋圖： 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)： M順時(shí)針M逆時(shí)針?M?378.81KN·?M?221.32KN· ?NN?N?950.38KN· ?N?603.08KN· ?V?41.12KN?V?1.13KN? 由基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)頂面的外墻重量的設(shè)計(jì)值為Gw（370mm厚墻容重取為8KN/M2） Gw?1.2?16.1?6?(1.8?4)?4.2?8?693

22、.5KN 確定基礎(chǔ)尺寸； 柱插入深h?0.9h?0.9?800?720mm 取h1?800mm 杯底厚度a1?200mm 選a1?250mm 杯口底墊層為50mm，則基礎(chǔ)的高度即為 1100mm，由于杯壁厚度t?300mm，且大于基礎(chǔ)梁寬，取t?375mm。 基礎(chǔ)底面尺寸 地基承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算 f?fk?b?(b?3)?d?o(d?0.5)并由表查的?d?1.0 ?b?0，取土平均自重?0?20KN/M，則得 f?280?1?20?(1.1?0.5)?292KN/M32 由Nmax的一組荷載，按軸壓基礎(chǔ)初估其底面尺寸 A1?Nf?oH?950.38?693.5292?20?1.1?6.0

23、88m 2 因該基礎(chǔ)為偏心受壓，故取A?1.3A?1.3?6.088?7.92m 底面選為矩形a?b?3.8?2.8?10.64m。則基礎(chǔ)底面的W?I?1 12ba32216ba2?16?2.8?3.82?6.739m，3?1 12?2.8?3.8?12.8m 34 基礎(chǔ)及其上填土重G?1.2?oabH?1.2?20?2.8?3.8?1.1?251.328KN - 22 - 地基承載力驗(yàn)算： 作用于基礎(chǔ)底面的力矩及軸力設(shè)計(jì)值： 第一組荷載： Mb?M1?V1h?Gwe?378.81?41.12?1.2?693.5?(0.185?0.4)?833.85KN·M Nb?N1?G?Gw?9

24、50.38?251.328?693.5?1895.21KN 第二組荷載： - 23 - M b ?M 2 ?V2h?Gwe?221.32?603.08?1.1?693.5?(0.185?0.4)?479.01KN·M （順時(shí)針） Nb?N2?G?Gw?603.08?251.328?693.5?1547.91KN 驗(yàn)算基地應(yīng)力： max 計(jì)算公式：pmin? NbA ? Mbw ；且滿(mǎn)足：pmax?1.2f?1.2?292?350.4KN/M2 2 ； 12 (pmax?pmin)?f?292KN/M及pmin?0 由前：A?a?b?3.8?2.8?10.64 3 W?6.739m 按

25、上式計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果列于下表： 基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算 M 按第一組荷載驗(yàn)算（因改組荷載產(chǎn)生的基礎(chǔ)底邊凈反力為最大）。此時(shí)，Nb?G?1895.21?251.328?1641.88KN；則基礎(chǔ)底邊凈反力為： max b ?833.85KN， pmin? Nb?GA ? MW b ? 1641.883.8?2.8 ? 833.85 ?278.042 ?154.31?123.73?KN/M 6.739?30.61 柱邊沖切面承載力驗(yàn)算： 因Nb?2.8m?bt?2ho?0.4?2?1.16?2.72m 則A?( a2?at2 ?ho)b?( b2?bt2 ?ho)?( 2 3.82 ? 0.82

26、?1.055)?2.8?( 2.82 ? 0.42 ?1.055)?1.225m 22 沖切荷載設(shè)計(jì)值： A?278.04?1.225?340.6KN FL?pmax· 2 （bt?ho)ho?(0.4?1.055)?1.055?1.535m 沖切投影面積：A1? 抗沖切承載能力： 0.6ftA1?0.6?1.27?1.535?10 3 ?116.67KN?Fl?340.6KN 故抗沖切承載力滿(mǎn)足 - 24 - 變階處沖切承載力驗(yàn)算： 此時(shí)沖切破壞面與柱邊破壞邊重合，故可不驗(yàn)算 基礎(chǔ)底邊凈反力計(jì)算公式同前： psmin?smaxNb?GA?Mb w,ps?psmin?(psmax?psmin)? 2.8 3.81.9?0.453.8 ps?psmin?(psmax?psmin)?