單廠結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(寧波大學)上課講義

1、寧波大學課程設(shè)計計算書（混凝土單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計）指導教師 李輝班級 土木081姓名 張成初學號 0847741352011年04月混凝土單廠結(jié)構(gòu)設(shè)計一、設(shè)計任務及資料本工程為一工業(yè)廠房，根據(jù)工藝要求，該車間為單跨，跨度為24米，柱距6米，長60米，跨內(nèi)設(shè)有10噸，中級工作制吊車（A4 ） 一臺，軌頂標高須不低于8.1米，采用縱墻開窗方案。該廠房所在地區(qū)基本風壓 0.6 KN/怦，地面粗糙度 B類；基本雪壓 0.6 KN/怦。該地區(qū) 工程地質(zhì)條件良好， 地面下1.5米左右為中密粗砂層， 層厚6米，地基承載力特征值 200KN/ 血2,常年地下水位-5米以下。抗震設(shè)防烈度為6度，不進行抗震計算

2、，按構(gòu)造設(shè)防。建筑平剖面圖如下：、確定做法并選型:1、 屋面為二氈三油防水層上鋪小豆石作法(0.35KN/m 2)，下為20mm厚水泥砂漿找平層(0.4KN/m 2)，80mm 厚加氣混凝土保溫層(0.65KN/m 2)，6m預應力混凝土大型屋面板(1.5KN/m 2)，算得包括屋蓋支撐(0.07KN/m2)在內(nèi)的屋面死載為 2.97KN/m 2。可變荷載的標準 值為基本雪壓0.6KN/m 2。2、屋面荷載設(shè)計值q=1.35 X2.97+1.4 x 0.6x 0.7=4.6KN/m 2,q=1.2 x 2.97+1.4 x 0.6=4.404KN/m 2,故取 q=4.6KN/m 2。由于跨度

3、為24m,可考慮不設(shè)天窗，排水方式選擇兩端外天溝排水，故采用24m跨折線形預應力混凝土屋架，屋架型號為YWJ24-1Ba。每榀屋架重力荷載為121.7 KN/m 2。3、 根據(jù)軌頂標高要求選擇柱子，采用上柱buhu=400mm x 400mm, 下柱 bx h x bfx hf= 400mm x 800mm x 162.5mm x 100mmITnn柱子有關(guān)參數(shù)如下表:柱子參數(shù)(H=11.5m , Hu=3.6m, Hi=7.9m)參數(shù)A(B)柱Au(mm2)1.6x 105Iu(mm4)2.13 x 109Al(mm2)1.775 x 105Il(mm4)14.38 x 109啟 H u/H

4、0.313>0.3n= 1 u/Il0.148n0.5自重重力荷載(KN)(包括牛腿)上柱 P2a=P2b=14.40KN下柱 P3a=P3b=48.22KN三、荷載計算1、屋面死載上柱 Pia=Pib=2.97 x 6x (12+0.77)+121.7/2=288.41KNM ia=M ib= Pia eiA =288.41 x 0.05 =14.42KN mM2a=M 2b= P1A e2=288.41 x 0.20=57.68KN m2、屋面可變荷載(取0.06 KN/m2作用于一跨)P1a=P1b=0.6 x 6 x (12+0.77)=45.97KNM 1a=M 1b= P1a

5、 e1A =45.97 x 0.05 =2.30KN mM2a=M 2b= P1a e2=45.97 x 0.20 =9.19KN m3、柱自重重力荷載柱選用 BZ624 c-4A，自重6.39tP2a=P2b=0.16 x 3.6x 25=14.40KNM2a=M 2b= P2a e2=14.40 x 0.20 =2.88KN m P3a=P3b=63.90 14.40=45.25KN4、吊車梁及軌道連接重力荷載吊車梁選用 DL-6B,自重2.82tP4a=P4b=28.20+0.81 x 6=33.06KN ,M4a=M 4b= P4a e4=33.06 x 0.35 =11.57KN m

6、5、吊車荷載1)吊車主要參數(shù)吊車噸位Q(KN)吊車寬度B(mm)輪距K(mm)P max(KN)Pmin(KN)Q1(KN)101005550440012547392)吊車豎向荷載的標準值Dmax= 125 x (1+0.267)=158.33KND min= 47 x (1+0.267)=59.55KNa. 當D max在A柱：施加于 A 柱的 P4a=N=158.33KN , M4a=M=158.33 x 0.35=55.42 KN m施加于 B 柱的 P4a=N=59.55KN , M4a=M=59.55 x 0.35=20.84KN mb. 當Dmin在A柱：施加于 A 柱的 P4a=

7、N=59.55KN , M4a=M=59.55 x 0.35=20.84KN m施加于 B 柱的 P4a=N=158.33KN , M4a=M=158.33 x 0.35=55.42 KN mc. 吊車橫向水平荷載一臺 10t 吊車作用時， T=0.12 x (100+39)/4=4.17KNTmax=4.17 x (1+0.267)=5.28KN6、風荷載占蘭壬壬壬三qq1q2q3q4q5q6p1.02241.063981.063981.063981.063981.06398p0.80.50.80.50.60.5qik2.941.843.061.922.301.92作用長度1.181.181

8、.791.79方向*1）求 pz柱頂處（按離地面10.8m計），求得 吟1.0224。檐口處（柱頂及以上各部分風荷載均可近似以平均離地高度2）求p和各部分的qikqik=Dw k=D p pzw0=6 x 0.6 p pz=3.6qik值計算12.285m 計),p=1.06398。3)求q1、q2和Fw的設(shè)計值q1= y q1k =1.4 x 2.94=4.12KN/mq2= y q2k =1.4 x 1.84=2.58KN/mFw= y 1.18(q 3k+ q4k)+1.79(-q5k+ q6k)= 1.4 x 1.18(3.06+ 1.92)+1.79(-2.30+ 1.92)=7.2

9、7KN荷載匯總表荷載類型簡圖A(B)柱N(KN)M(KN m)Pia= 288.41KNP2a=14.40KN(上柱)P2A + P4A=47.46KN(下柱)P3A= 49.50KNM 1a=14.42KN mM2a=57.68+2.88 11.57=48.99KN m屋面活載Pia=45.97KNMia=2.30KN mM2a=9.19KN m吊車豎向荷載D max在A柱P4A= 158.33KND min在A柱P4A= 59.55KNM4a=55.42 KN mM4a=20.84KN m吊車橫向荷載T max=5.28KNqi=4.12KN/m q2=2.58KN/m Fw= 7.27K

10、NA柱內(nèi)力匯總表何載類型序 號簡圖M(KN m)V (KN)N (KN)I In nmmM(KN m)N(KN)M(KN m)N(KN)M(KN m)N(KN)V(KN)死載112.22302.81-36.77335.8721.69385.377.40屋面 活載22.4545.97-6.7445.973.6945.971.32吊 車 豎 向 荷 載Dmax在A柱3a-19.94035.48158.33-8.29158.33-5.54D min在A柱3b-7.49013.3559.55-3.0859.55-2.08吊車橫 向水平 何載4± 4.750± 4.750±

11、 46.460± 5.28風荷載向 右 吹5a28.93028.930279.57048.00向 左 吹5b-46.390-46.390-247.080-36.32A柱內(nèi)力組合表截面組合目的被組合內(nèi)力項序號M(KN m)N(KN)V(KN)I I+ M max,相應 N1.2(1)+0.9 x 1.4 x (2)+(5a)54.20421.29-M max,相應 N1.2(1)+0.9 x 1.4 x (3a)+(4)+(5b)-74.90363.37Nmax，相應 ± M max1.2(1)+0.9 x 1.4x (2)+(3a)+(4)+(5b)-71.81421.29

12、Nmin，相應 ± M max1.2(1)+0.9 x 1.4 x (3b)+(4)+(5b)-74.90363.37n n+ M max,相應 N1.2(1)+0.9 x 1.4x (3a)+(4)+(5a)43.02602.54-M max,相應 N1.2(1)+0.9 x 1.4 x (2)+(5b)-111.07460.97Nmax，相應 ± M max1.2(1)+0.9 x 1.4 x (2)+(3a)+(4)+(5a)34.53660.46Nmin，相應 ± M max1.2(1)+0.9 x 1.4x(5b)-102.58344.59mm+ M m

13、ax,相應 N1.2(1)+0.9 x 1.4x (2)+(3b)+(4)+(5a)437.59595.4075.06-M max,相應 N1.2(1)+0.9 x 1.4 x (3a)+(4)+(5b)-354.28661.94-50.52Nmax，相應 ± M max1.2(1)+0.9 x 1.4 x (2)+(3a)+(4)+(5a)431.03719.8670.70Nmin，相應 ± M max1.2(1)+0.9 x 1.4x(5a)378.29462.4469.36四、柱的配筋計算材料：混凝土 C30, fc=14.3N/mm2, ftk=2.01N/mm2,

14、 ft=1.43N/mm2鋼筋(HRB335) f y= f y=300N/mm 2箍筋(HPB235) f y =210N/mm 2, Es=2.0 x 105N/mm 2(HRB335)柱截面參數(shù)：上柱 I I 截面： bx h=400mm x 400mm, A=1.6 x 105mm2, a=a =45mm , ho=355mm ； 下柱 n n,川一川截面： bf=400mm , b=100mm , h '=162.5mm , h=800mm。 A=bh+2(b f - b) hf =1.775x 105mm2, a=a =45mm , ho=755mm截面界相對限受壓區(qū)高度帛

15、=31/1+ f y /( Es &u)=0.8/1+300/(2.0 x 105x 0.0033)=0.550I I 截面： Nb= f c $ b ho=14.3 x 0.550 x 400 x 355=1116.83KNn n,n山截面：Nb= fc $ b h0+ fc (b'f-b) hf =14.3 x 0.550 x 100x 755+(400-100) x 162.5=1290.93KN由內(nèi)力組合結(jié)果看各組軸力 N均小于Nb,故各控制截面為大偏心受壓情況，均可用 N 小M大的內(nèi)力組合作為截面配筋計算的依據(jù)。故I I截面以 M= 74.90 KN -m, N=36

16、3.37KN計算配筋；n n,川一川截面：以M=437.59 KN - m, N=595.40 KN 計算配筋。A柱截面配筋計算表截面I Imm內(nèi)力M(KN - m)74.90437.59N(KN)363.37595.40e0= M/N (mm)A206.13734.95ea (mm)20800/30=26.67ei= e0+ ea (mm)226.13761.62l0=2Hu； b=Hi (mm)72007900Z=0.5 fc Ac/N w 1.01.01.0Z=1.15-0.01l0/hw 1.00.9701.0n=1+(l0/h)2Z Z/1400(ei/h0)1.35241.0690

17、x=N/f cb 或 x=N/f c b f (mm)63.53<2 a =902 a 'w 104.09W h fx w 2 a 時，As=A s=N( n 卜0.5h+a )/f y(h0-a )589.282(mm )當 2 a < x w h '時，As=A s=N( n &0.5h+0.5x)/f y(h°-a ) (mm2)1303.22pmin Ac （mm 2）（一側(cè)縱向鋼筋）320355一側(cè)被選受拉鋼筋及面積 （mm2）4 16(804)3 18, 320 (1705)五、牛腿設(shè)計計算1、荷載計算及截面選型Fvk=P4A(吊車梁及

18、軌道)+P4A(Dmax)=33.06+158.33=191.39KNFv=1.2 x 33.06+1.4 x 158.33=261.33KNFhk=T max =5.28KNFh=1.4 X 5.28=7.39KN牛腿截面及外形尺寸b=400mm , h=600mm, h1=400mm>h/3 , c=200mm ,a=arctan(200/200)=45 ° ， ho=h1-as- ctan a=400-45+200 tan45 ° =555mm， a=0， B取 0.65陽-O.5Fhk/Fvk)Ftkbho/(O.5+a/ho)=O.65 x (1-0.5x

19、5.28/191.39) x 2.01 x 400x 555/(0.5+0)=572.08KN>F vk，滿足要求2、計算縱向受力筋a=0<0.3h 0,取 a=0.3h0=0.3 x 555=166.5mm ,As=Fva/(0.85h0fy)+1.2Fh/fy=261.33 x 103 x 166.5/(0.85 x 555 x 300)+1.2 x 7.39 x 103/300=337.01mm 2選用 2 12214 (534mm2)另選212作為錨筋焊在牛腿頂面與吊車梁連接的鋼板下。3、驗算縱筋配筋率p=534/(400 x 600)=0.22 % >0.2 % ,

20、 且 >0. 45ft/fy=0.45 x 1.27/300=0.21 %4、驗算牛腿頂面局部承壓近似取 A=400 x 380=152000mm2, 0.75fcA=0.75 x 14.3 x 152000=1630.2 x 103n=1630.2KN> Fvk。5、 按構(gòu)造要求布置水平箍筋，取壞100，上部2h0/3(=2 x 555/3=370mm)范圍內(nèi)水平箍筋 總面積為 2x 50.3x 370/100=372.22 mm2>A s/2=534/2=267 mm2因為a/h0=0<0.3，可以不設(shè)彎筋。六、柱的吊裝驗算起吊點q3=(0.8+0.2) x X 0

21、.2/2 x 0.4 x 25/0.6=9.67KN/mqi=(48.22-0.6 x 9.67)/ (7.9-0.6)=5.81KN/mq2=1.6 x 105 x 25/106=4.0KN/m按懸臂梁算得 Md=-25.92KN m, Mb=-36.30 KN mD截面：os=M/(0.87h 0As) =1.5 x 25.92x 106/(0.87 x 355 x 804)=156.58 N/mm 2D 截面 pe=804/(0.5 x 400 x 400)=0.01005oss=195N/mm 2> cs,滿足要求B截面：cs=M/(0.87h 0As) =1.5 x 36.30

22、x 106/(0.87 x 755x 1705)=48.63N/mm 2D 截面 pe=1705/(0.5 x 400 x 800)=0.0106ccs=178N/mm 2> c,滿足要求七、基礎(chǔ)設(shè)計計算設(shè)計資料：地下水位標高為-5米，承載力特征值fa=200KN/m 2，地面下1.5米左右為中密粗砂層，層厚 6米，基礎(chǔ)梁按照 GB04320選用JL-1，自重1.61t，頂面標高為-0.25m。 基礎(chǔ)用 C20 混凝土，fc=9.6 N/mm2，ft=1.1 N/mm2，鋼筋用HRB235，fy=210 N/mm 2，鋼筋的保護層厚度為40mm，墊層采用C10混凝土，厚100mm。e1、

23、荷載計算：基礎(chǔ)梁傳來的荷載：梁自重16.1KN窗重(0.9+3.6) x 3.6 x 0.45=7.29 KN墻(圈梁)(1.2+10.8+0.15) x 6-(0.9+3.6) x 3.6 x 0.24 x 19=258.55KNPk=16.1+7.29+258.55=281.94KNP=1.2Pk=1.2 x 281.94=338.33KNPk、P對基底的偏心距ew=120+400=520mmMk= Pk ew=281.94 x 520/1000=146.61 KN mM= P ew=338.33 x 520/1000=175.93 KN m2、荷載組合柱傳來的荷載與基礎(chǔ)梁傳來荷載效應標準

24、組合內(nèi)力種類+ M max, 相應N-M max,相應NN max,相應 ± M maxNmin ,相應土 M max軸向力柱傳來(N K)490.89543.20589.67385.37基礎(chǔ)梁傳來(Pk)281.94281.94281.94281.94合計(Ndk)772.83825.64871.61667.31彎矩柱傳來348.33-280.14343.12310.26柱剪力產(chǎn)生(1.05VK)62.92-41.7359.2858.17基礎(chǔ)梁傳來(Mk)-146.61-146.61-146.61-146.61合計(M dk)264.64-468.48255.79221.823、底

25、面尺寸選取與地基承載力驗算底面尺寸，先按 Nmax考慮，取丫 m=20KN/m 3A 0= N k /(fa- 丫 m x d)=877.61/(200-20 x 1.9)=5.38m 2按(1.11.4)A 0估計偏心受壓基礎(chǔ)底面積A，并求出基底面積抵抗彎矩W及基底以上基礎(chǔ)及土自重標準值Gk:(1.11.4) x5.38=5.927.53m取 A=L 1L2=3.2m x2.2mW=3.75m 3, Gk =24 x (2.5 x 3.5x 1.2)+17 x 2.5x 3.5 x (1.9-1.2)=305.25KN 地基承載力：Pkmax = (N K+Gk)/A+|M dk|/W Pk

26、min = (N k+G k)/A-|M dk|/W地基反力標準值計算+ M max,相應 N-M max,相應 NN max ,相應土 M maxNmin ,相應土 M maxNk/A109.78117.28123.8194.79Gk/A43.3643.3643.3643.36± |Mdk|/W± 70.57± 124.93± 68.21± 59.15Pkmax KN/m 2223.71239.58235.38197.30Pkmin KN/m 282.5735.7198.9679.00因 1.2 fa=1.2X 200=240 N/m 2&g

27、t; Pkmax, Pkmin >0 , （Pkmax+Pkmin ）/2< f a 均滿足條件，故上述假設(shè)的基礎(chǔ)底面尺寸合理。4、基礎(chǔ)咼度驗算基礎(chǔ)邊緣最大地基靜反力設(shè)計值計算表+ M max，相應 N(1)-M max,相應 N(2)Nmax，相應 ± M max(3)N min，相應 ± M max(4)柱傳來軸力（N）595.40661.94719.86462.44基礎(chǔ)梁傳來軸力（P）338.33338.33338.33338.33Nd933.731000.271058.19800.77Nd /A106.71114.32120.9491.52柱傳來的彎矩（

28、M ）437.59-354.28431.03378.29柱剪力產(chǎn)生（1.05V k）78.81-53.0574.2472.83基礎(chǔ)梁產(chǎn)生彎矩-175.93-175.93-175.93-175.93Md340.47-583.26329.34275.73ed= M d/ Nd0.3650.5830.3110.344合力到Pmax的 距離 a= L1/2- ed1.1350.9171.1891.156Pn max =Nd/A+|M d|/W182.37243.93194.13152.79Pn min =Nd/A-|M d|/W31.05-15.0947.7530.251）以-M max的基底反力驗算，根據(jù)比例關(guān)系，得到:pnii=137.87KN/m 2Pni2=173.23KN/m 2Pni208.58KN/m 22)按構(gòu)造要求假定基礎(chǔ)尺寸：H=1050mm，分三個階梯，每階梯高度350mm ,杯底厚度ai=350mm，杯壁最小厚