單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、淮 陰 工學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 書(shū)課程名稱： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 班 級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師：?jiǎn)螌訌S房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及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)力混凝土折線型屋架及預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎(chǔ)梁。由圖1可知柱頂標(biāo)高為11.3m，牛腿頂面標(biāo)高為8.4m；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，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分別為：8.9m0.5 mm8.4 =+ =lH圖1 廠房剖面圖 根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級(jí)別

2、等條件，可確定柱的截面尺寸，見(jiàn)表1。表1 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/面積/慣性矩/自重/A，C上柱矩4004001.610521.31084.0下柱I4009001001501.875105195.381084.69B上柱矩4006002.4105721086.0下柱I40010001001501.975105256.341084.94本設(shè)計(jì)僅取一榀排架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2所示。 圖2 計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖 2.荷載計(jì)算1.恒載屋蓋恒載 綠豆砂漿保護(hù)層二氈三油防水層 2KN/m35.0 20厚水泥砂漿找平層 230.40kN/mm02.0

3、kN/m20=´2 80厚泡沫混凝土保溫層 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫） 屋蓋鋼支撐 總計(jì) 屋架重力荷載為55.3kN/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)的重力荷載設(shè)計(jì)值為：(2) 吊車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、C柱: 上柱 13.92kN2.9mkN/m00.42.14C4A=´´=GG 下柱: 50.09kN8.9mkN/m69.42.15C5A=´´=GGB柱: 上柱:20.88kN2.9mkN/m0.62.14B=´´=G 下柱:52.76kN8.9mkN/m94.42.15B=´

4、;´=G 各項(xiàng)恒載作用位置如圖3所示。圖3荷載作用位置圖（單位：kN） 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0.50kN/m2，后者等于前者，故僅按前者計(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2-56所示。3.風(fēng)荷載風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值按計(jì)算，其中,根據(jù)廠房各部分標(biāo)高(圖2-54)及B類地面粗糙度確定如下： 柱頂(標(biāo)高11.300m) 036.1z=m檐口(標(biāo)高12.300m) 064.1z=m 屋頂(標(biāo)高16.000m) 162.1z=m如圖4所示，則由上式可得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為：  圖4 風(fēng)荷載體型系數(shù)及

5、計(jì)算簡(jiǎn)圖 則作用于排架計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖4)上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為: 4.吊車荷載 由任務(wù)書(shū)可得吊車的參數(shù)為：，,根據(jù)及可算得吊車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5所示。(1)吊車豎向荷載吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值為： 9(2)吊車橫向水平荷載作用于每一個(gè)輪子上的吊車橫向水平制動(dòng)力為：作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值為：  圖5 吊車荷載作用下支座反力影響線3.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。其中柱的剪力分配系數(shù)計(jì)算，見(jiàn)表2。表2 柱剪力分配系數(shù)柱別A、C 柱B 柱; ; ; 由于圖6a所示排架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)且作用對(duì)稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無(wú)側(cè)移，故

6、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)相應(yīng)公式計(jì)算。對(duì)于A，C柱，則：999.111111123321=÷øöçèæ-+÷øöçèæ-×=nnCll256.1111123323=÷øöçèæ-+-×=nCll本例中。求得后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別見(jiàn)圖6、。 圖6d為排架柱的彎矩、剪力和

7、軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定，下同。圖6恒載作用下排架內(nèi)力圖 2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析 (1)AB跨作用屋面活荷載 排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖7所示，其中，它在柱頂及變階處引引起的力矩為：對(duì)于A柱，,則對(duì)于B柱,，則669.111111123321=÷øöçèæ-+÷øöçèæ-×=nnCll將R反作用于柱頂，計(jì)算相應(yīng)的柱頂剪力，并與相應(yīng)的柱頂不動(dòng)鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時(shí)的柱頂剪力，即排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖7b，c所示。圖7 AB跨作用

8、屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖 （2）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，故只需將圖2-60中內(nèi)力圖的位置及方向調(diào)整一下即可，如圖8所示。圖8 BC跨作用屋面活荷載時(shí)的排架內(nèi)力圖 3風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1）左吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖9a所示。對(duì)于A，C柱, ，得各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為排架內(nèi)力如圖9b所示 (a) (b)圖9左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖(2)右吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖10a所示。將圖10b所示A，C柱內(nèi)力圖對(duì)換且改變內(nèi)力符號(hào)后可得，如圖2-63b所示。圖10右吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖4.吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析(1)作用于A柱計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖11a所示。其中吊車豎向荷載

9、，。在牛腿頂面處引起的力矩為：對(duì)于A柱，則對(duì)于柱，得358.1111123323=÷øöçèæ-+-×=nCll排架各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為：排架各柱彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖11b,c所示。圖11作用在A柱時(shí)排架內(nèi)力圖 (1) 作用于B柱左計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖12a所示,計(jì)算如下：柱頂不動(dòng)鉸支反力，及總反力分別為：各柱頂剪力分別為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖12b，c所示圖12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)稱性及吊車噸位相等的條件，內(nèi)力計(jì)算與作用于B柱左的情況相同，只需將A，C柱內(nèi)力對(duì)換

10、并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ?hào)，如圖13所示。圖13作用于B柱左時(shí)排架內(nèi)力圖（4）作用于C柱 同理，將作用于A柱情況的A，C柱內(nèi)力對(duì)換，并注意改變符號(hào)，可求得各柱的內(nèi)力，如圖14所示。圖14作用在C柱右時(shí)排架內(nèi)力圖（5）作用于AB跨柱 當(dāng)AB跨作用吊車橫向水平荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖15a所示，對(duì)于A柱，得，則()()727.0111212323235=úûùêëé÷øöçèæ-+úûùêëé-+-=nnaaaClll 同

11、理，對(duì)于B柱，,，則：排架柱頂總反力R為：各柱頂剪力為：排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖15b所示。當(dāng)方向相反時(shí)，彎矩圖和剪力只改變符號(hào)，方向不變。圖15作用于AB跨時(shí)排架內(nèi)力圖(6)作用于BC跨柱 由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱及吊車噸位相等，故排架內(nèi)力計(jì)算與作用AB跨情況相同，僅需將A柱與C柱的內(nèi)力對(duì)換，如圖16所示。圖16作用于BC跨時(shí)排架內(nèi)力圖 5.內(nèi)力組合以柱內(nèi)力組合為例。表3為各種荷載作用下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表，表4表11、表12為柱內(nèi)力組合表，這兩表中的控制截面及正號(hào)內(nèi)力方向如表3中的例圖所示。 對(duì)柱進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算時(shí)，內(nèi)力采用標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)只需對(duì)的柱進(jìn)行驗(yàn)算。為此，表12中亦給出了和的組合

12、值，它們均滿足的條件，對(duì)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這些值均取自及相應(yīng)的和一項(xiàng)。 表3柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表柱號(hào)及正向內(nèi)力荷載類別恒載屋面活載吊車豎向荷載吊車水平荷載風(fēng)荷載作用在跨作用在跨作用在柱作用在B柱左作用在B柱右作用在柱作用在跨作用在BC跨左風(fēng)右風(fēng)序號(hào)123456789101110.190.2062.407-44.89-30.10224.22-6.23515.4411.66295.650.4000000000-46.07-12.3942.407120.7115.5924.22-6.23515.4411.66354.450.40552118.9700000028.43-4.0289.794-17.0

13、64-92.198.53-25.37318.66476.78404.4950.40552118.970000008.370.940.83-15.48-10.832.35-2.151.7411.66彎矩圖注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表4 1.2恒載+1.4屋面活荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、12312.8110.1912312.81312.8346295.634.6295.613-43.6612-58.4612-58.461-46.07354.4404.28404.8354.41338.221232.45812342.251338.22404.49454.

14、89454.89304.49 123 相應(yīng)的相應(yīng)的10.1442.252454.89           注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。  表5 1.2恒載+1.4吊車荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、16946.531579-38.2716946.5316922.288295.6237.61237.61295.61469110.971579-24.591469110.97179-40.18906.4473.37906.4

15、354.41468144.75158-98.51468144.75169176.28956.49523.46956.49404.49 169相應(yīng)的相應(yīng)的20.91176.28332.99           注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。 表6 1.2恒載+1.4風(fēng)荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、11033.8111-4.04611033.811033.8354.72354.72354.72354.72110-33.67111-7

16、1.60111-71.61111-48.33 425.28425.28425.28-71.61110480.24111701.61110480.24110425.28485.39485.39332.99332.99 110相應(yīng)的相應(yīng)的37.2151.52332.99           注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。 表7 1.2恒載0.91.4（屋面活荷載吊車荷載風(fēng)載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1,23,69,1080.771

17、,57,99-64.131,23,691080.771,36,91080.51418.22354.72418.22354.721,34,69,10165.091，25，79，11-89.081,23,46,910149.471,7911-93.111120.8638.691184.30425.281,34,68,10594.461，25，811-479.981,23,46,810599.601,36,910634.181180.91698.791244.41485.39 1,23,69,10相應(yīng)的相應(yīng)的24.41294.351367.01    

18、;      注：?jiǎn)挝?)，單位，單位表8 1.2恒載0.91.4（屋面活荷載吊車荷載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1,23,6945.441579-48.841,23,6954.44136961.05291.22354.72291.22354.721,34,69145.641，25，79-43.841,23,46,9 157.31179-47.87 1182.94638.641246.45425.281,34,68193.011，25，8-120.371，23，46，8198.091

19、369232.751180.4698.771244.41485.39 1，23，6 相應(yīng)的相應(yīng)的18.44168.567367.01           注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。  表9 1.2恒載0.91.4（屋面活荷載風(fēng)載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1231034.97111-2.461231034.97131034.72418.22354.72418.224354.721310-32.801211

20、-85.591211-85.59111-69.98425.28488.78488.78425.281310447.971211639.9312310453.041310447.97485.39548.89548.89485.39 1,23,10相應(yīng)的相應(yīng)的11.88139.236367.01           注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。 表10 1.2恒載0.91.4（吊車荷載風(fēng)載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1，69，10

21、77.471,57,911-63.52169107724716910 77.47354.72354.72354.72345.721，46，910162.061,57,911-73.461,46,910162.0617911-93.111120.8425.281120.8425.281,46,810582.191，58，11474.901,46,810582.191，69，10621.921180.91635.291180.91485.39 1，69，10相應(yīng)的相應(yīng)的522.64621.92485.39       

22、    注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。  表11 1.35恒載+0.71.4屋面活荷載+0.71.4吊車豎向荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1，23，640.0515-15.741，23，640.0113639.85404.11399.06448.45399.061，34，682.191，25，7-65.171，23，446.3117-68.301019.4644.421068.79478.441，34，6214.1912547.931，23，46131.76136144.531087.02712.

23、041136.41546.06 1，23，6相應(yīng)的相應(yīng)的18.4993.384401.073           注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。 表12柱內(nèi)力組合表截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、,備注1,2,36,910表1480.771,5,79,11表14-64.131,23,6表1840.051,3,69,10表1480.5180.51標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)418.22354.72404.1354.72354.721,4,69

24、表121101.971,2,57,911表14-89.081,46,9表12110.971,79,11表14-95.11 標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)906.4638.96906.4425.28 1,3,46,810表14594.461,2,58,11表14479.981,46,8表12144.751,3,69,10表14634.18594.46標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)1180.91698.79956.44485.391180.91 1,2,36,910相應(yīng)的相應(yīng)的  24.41508.762454.89    

25、          注：?jiǎn)挝?)，單位，單位 6. 柱截面設(shè)計(jì)以柱為例?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為,，；采用HRB400級(jí)鋼筋，。上、下柱均采用對(duì)稱配筋。1上柱配筋計(jì)算。 上柱截面共有4組內(nèi)力。取而截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓，所以選取偏心距較大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力。即取 =80.77,= 354.72；吊車廠房排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度。附加偏心矩取（大于）， 應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。， 取 取選用 而垂直于排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度，則，（內(nèi)插） 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。2.下柱配筋計(jì)算取與上柱分析方法類似。 而，截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓。所以選取偏心距最大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力。按，計(jì)算下柱計(jì)算長(zhǎng)度取，附加偏心距（大于20）。，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)且取 , 取 先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則 選用 垂直于彎矩作用面的承載力計(jì)算：， 3柱箍筋配置由內(nèi)力組合表，相應(yīng)的，驗(yàn)算截面尺寸是否滿足要求。截面滿足要求。 計(jì)算是否需要配箍筋： 取 可按構(gòu)造配箍筋，上下柱均選用箍筋。滿足彎矩作用面的承載力要