單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)報(bào)告計(jì)算書課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-. z 單層工業(yè)廠房構(gòu)造課程設(shè)計(jì)計(jì)算書設(shè)計(jì)資料*金工車間，單跨無天窗廠房，廠房跨度L=21m，柱距為6m，車間總長(zhǎng)度為150m，中間設(shè)一道溫度縫，廠房剖面圖如下圖：車間設(shè)有兩臺(tái)中級(jí)工作制吊車，吊車起重量為200/50kN。吊車軌頂標(biāo)高為9.0m。建筑地點(diǎn)：市郊。地基：地基持力層為e及IL均小于0.85的粘性層弱凍脹土，地基承載力特征值為fak=180kN/m2。標(biāo)準(zhǔn)凍深為：-2.0m。材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，縱向鋼筋采用HRB400級(jí)，(360N/mm2)箍筋采用HPB300級(jí)。(270N/mm2)二. 選用構(gòu)造形式屋面板采用大型預(yù)應(yīng)力屋面板，其自重標(biāo)準(zhǔn)值包括灌縫在為1.4kN/m2。

2、屋架采用G415二折線型預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架，跨度為21m，端部高度為2.3m，跨中高度為33.5m，自重標(biāo)準(zhǔn)值為83.0kN。吊車梁高度為0.9m，自重30.4kN；軌道與墊層墊板總高度為184mm，自重0.8kN/m。柱下獨(dú)立根底:采用錐形杯口根底。三、柱的各局部尺寸及幾何參數(shù) 采用預(yù)制鋼筋混凝土柱 軌道與墊層墊板總高 ， 吊車梁高 ， 故牛腿頂面標(biāo)高=軌頂標(biāo)高由附錄12查得，吊車軌頂只吊車頂部的高度為，考慮屋架下弦至吊車頂部所需空隙高度為，故柱頂標(biāo)高=根底頂面至室外地坪的距離取，則根底頂面至室地坪的高度為，故從根底頂面算起的柱高， 上部柱高 下部柱高上部柱采用矩形截面；下部柱采用型截面。

3、上柱： () 下柱：上柱： 下柱： 圖1廠房計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱截面尺寸四荷載計(jì)算1. 恒荷載1屋蓋恒荷載 SBS防水層 20mm厚水泥砂漿找平層 100mm厚水泥珍珠巖保溫層 隔氣層 20mm厚水泥砂漿找平層 大型預(yù)應(yīng)力屋面板包括灌縫重 總1 屋架 則作用屋架一段作用于柱頂?shù)淖灾貫椋?作用于上部柱中心線外側(cè)處。2柱和吊車梁等恒荷載 上柱： 作用在牛腿頂截面處; 下柱： 作用在根底頂截面處； 吊車梁及軌道自重：2.屋面活荷載 由荷載規(guī)查得屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2，雪荷載0.75kN/m250年一遇，故考慮雪荷載。作用于上部柱中心線外側(cè)e0=50mm處。3.風(fēng)荷載 由荷載規(guī)查得地區(qū)根本風(fēng)壓為

4、0=0.50kN 柱頂處集中風(fēng)荷載風(fēng)壓高度變化系數(shù) 按B類地面粗糙度取按檐口離室外地坪的高度來計(jì)算。查表可得離地面時(shí)，離地面時(shí)，用插入法，可得 柱頂處均布風(fēng)荷載風(fēng)壓高度變化系數(shù) 按B類地面粗糙度取按柱頂離室外地坪的高度來計(jì)算。同理可得風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 則作用于排架上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為： 屋面坡度為1/10故 風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下列圖：圖2風(fēng)荷載作用下計(jì)算簡(jiǎn)圖4.吊車荷載 吊車跨度 查附錄12，得Q=20/5t,Lk=19.5m時(shí)的吊車最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pma*，k、最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmin，k、小車自重標(biāo)準(zhǔn)值G2，k以及吊車額定起重量相對(duì)應(yīng)的重力標(biāo)準(zhǔn)值G3，k：Pma*，k =205kN ，Pmi

5、n，k=45kN ，G2，k=75kN ，G3，k=200kN并查得吊車寬度B和輪距K：B=5.55m，K=4.40m吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值Dma*、Dmin由圖所示的吊車梁支座影響線知吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值Tma*五力分析 1、屋蓋荷載作用下的力分析1屋蓋集中恒荷載F1作用下的力分析 柱頂不動(dòng)點(diǎn)反力 由于n=0.109，=0.284則代入公式則屋蓋集中活荷載F6作用下的力分析在F1、F6分別作用下的排架柱彎矩圖、軸向力圖和柱底剪力圖如下，圖中標(biāo)注出的力值是指控制截面-、-和-截面的力設(shè)計(jì)值。彎矩以使排架柱外側(cè)受拉為正，反之為負(fù)；柱底剪力以向左為正、向右為負(fù)。 屋蓋恒荷載作用下的力圖 屋蓋活荷載作

6、用下的力圖 2、柱自重、吊車梁及軌道連接等自重作用下的力分析。不作排架分析，其對(duì)排架產(chǎn)生的彎矩和軸向力如下列圖所示：吊車荷載作用下的力分 (1)Dma*作用在A柱，Dmin作用在B柱時(shí)，A柱的力分析 Mma*=Dma*e=555.3450.75-0.45=166.6kNm Mmin=Dmine=121.910.75-0.45=36.57kNm這里的偏心距e是指吊車軌道中心至下部柱截面形心的水平距離。A柱頂?shù)牟粍?dòng)支點(diǎn)反力，代入公式得：A柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力A柱頂不動(dòng)支點(diǎn)反力A柱頂水平剪力:A柱頂水平剪力:力圖示如下列圖aDmin作用在A柱，Dma*作用在B柱時(shí)的力分析此時(shí)，A柱頂剪力與Dma*作用在

7、A柱時(shí)一樣，也是VA=9.31kN故可得力值，示于下列圖b在Tma*作用下的力分析Tma*至牛腿頂面的距離0.9+0.184=1.084m；Tma*至柱底的距離為9+0.15+1.0=10.15。因A柱和B柱一樣，受力也一樣，故柱頂位移一樣，沒有柱頂剪力，故A柱的力如下列圖c風(fēng)荷載作用下A柱的力分析左風(fēng)時(shí)，在q1、q2作用下的柱頂不動(dòng)鉸支座反力，代入計(jì)算公式：不動(dòng)鉸支座反力：A柱頂水平剪力：故左風(fēng)和右風(fēng)是，A柱的力圖分別示于下列圖a和b六力組合 單跨排架的A柱與B柱承受荷載的情況一樣，故僅對(duì)A柱在各種荷載作用下的力進(jìn)展組合。表1為A柱在各種荷載作用下力匯總表，表2為A柱承載力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的

8、根本組合，表3為A柱正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合及準(zhǔn)永久組合。表1為A柱在各種荷載作用下力匯總表荷載種類恒荷載屋面活荷載風(fēng)荷載吊車荷載左風(fēng)右風(fēng)T()T()荷載編號(hào)12345678-5.135-1.5136.93-48.43-33.52-33.5220.18-20.18272.9875.6-4.28-1.0826.38-34.59-23.94-23.9414.42-14.42227.4854.0-3.205-1.5136.93-48.43133.080.00420.18-20.18297.975.6555.35121.912.67-1.0826.38-34.5995.06014.42-14

9、.42248.2554.0396.6987.08-22.424.20332.81-297.4348.6-81.9188.99-188.99366.2375.6555.35121.912.120.6348.63-37.48-9.31-9.3118.62-18.6218.683.0237.72-212.4534.71-58.5134.99-134.99305.1954.0396.6887.081.770.4534.74-26.77-6.65-6.6513.3-13.3 注：1力的單位是kNm，軸力的單位是kN，剪力的單位是kN；2表中彎矩和剪力符號(hào)對(duì)桿端以順時(shí)針為正，軸向力以壓為正；3表中第1項(xiàng)恒

10、荷載包括屋蓋自重、柱自重、吊車梁及軌道自重；4組合時(shí)第3項(xiàng)與第4項(xiàng)、第5項(xiàng)與第6項(xiàng)、第7項(xiàng)與第八項(xiàng)二者不能同時(shí)組合；5有T作用時(shí)候必須有Dma*或Dmin同時(shí)作用。表2為A柱承載力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的根本組合組合荷載組合力名稱-由可變荷載效應(yīng)控制的組合簡(jiǎn)化規(guī)則1+0.9(2+3)1+0.9(3+5+7)1+0.9(2+3+5+7)26.74341.02174.38797.72539.56934.0954.831+0.9(4+6+8)1+0.9(2+4+6+8)1+0.9(4+6+8)-97.05272.98-59.91475.66-489.67475.92-56.751+0.9(2+4+6+8)

11、1+0.9(2+3+5+7)1+0.9(2+3+5+7)-98.41341.02172.84865.76539.56934.0954.831+0.9(4+6+8)1+0.9(4+6+8)1+0.9(4+6+8)-97.05272.98-58.84407.62-489.07475.95-56.75注：由永久荷載效應(yīng)控制的組合：其組合值不是最不利，計(jì)算從略。七柱子設(shè)計(jì)1.上柱配筋計(jì)算 從表2中選取兩組最不利的力 M1=-97.05kNm；N1=272.98kN。 M2=-98.41Nm；N2=341.02kN。先按M1，N1計(jì)算l0/h=23600/400=185,故需要考慮縱向彎曲影響，其截面按

12、對(duì)稱配筋計(jì)算，偏心距為： e0=M1/N1=97.05/272.98=0.356m ea=h/30=400/30=13.33mm20mm，取20mm ei=e0+ea=356+20=376mmc=0.5fcA/N=0.514.31.6105/(272.98103)=4.191.0 取c=1.0 則e=sei+h/2-as=1.21376+400/2-40=614.96mmb=0.518 N1fcbh0=N/(1fcbh0)=272.98103/(1.014.3400360)=0.132bh0=0.132360=47.52mm1.0 取c=1.0則e=sei+h/2-as=1.25309+400

13、/2-40=546.25mmb=0.518 N1fcbh0=N/(1fcbh0)=341.02103/(1.014.3400360)=0.167bh0=0.167360=59.62mm2as=80mm 不滿足 則取*=2as=80mm來計(jì)算，e=sei-h/2+as=1.25309-400/2+40=226.25mm5,故需要考慮縱向彎曲影響，其截面按對(duì)稱配筋計(jì)算，其偏心距為： e0=M1/N1=539.56/934.09=0.578m ea=h/30=900/30=30mm20mm ei= e0+ea=578+30=608mmc=0.5fcA/N=0.514.31.875105/(934.0

14、9103)=1.441.0 取c=1.0 先按大偏心受壓計(jì)算相對(duì)受壓區(qū)高度*，并假定中和軸通過翼緣，則有， *=N/(1fcbf)=934.09103/(1.014.3400) =163.30mm2as=80mm hf=162.5mm,說明中和軸不在翼緣。e=sei+h/2-as=1.10608+900/2-40=1078.8mm采用518，(2)再按M2，N2計(jì)算M2=-496.74kNm；N2=475.92kN e0=M2/N2=496.74/475.92=1.044m ea=h/30=900/30=30mm20mm ei= e0+ea=1044+30=1074mmc=0.5fcA/N=0

15、.514.31.875105/(519.65103)=2.581.0 取c=1.0*=N/(1fcbf)=475.92103/(1.014.3400)=83.20mm2as=80mm e=sei+h/2-as=1.051074+900/2-40=1537.7mm 518，采用722， 綜合兩組計(jì)算結(jié)果，最后下柱鋼筋截面面積每側(cè)選用(722，) 3垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算 查表知，有柱間支撐時(shí)，垂直于排架方向的下柱計(jì)算長(zhǎng)度3.柱裂縫寬度驗(yàn)算 裂縫寬度按力的準(zhǔn)永久組合值進(jìn)展驗(yàn)算。風(fēng)荷載的故不考慮風(fēng)荷載。(1)上柱裂縫寬度驗(yàn)算控制截面-的準(zhǔn)永久力值：e0=Mq/Nq=96mm,因此可知裂縫寬度

16、較小不必驗(yàn)算裂縫寬度。 (2)下柱裂縫寬度驗(yàn)算 對(duì)-截面力組合+Mma*及相應(yīng)的N的情況進(jìn)展裂縫寬度驗(yàn)算。 e0=Mq/Nq=0.457mte=As/Ate=As/0.5bh+bf-bhf =2661/0.5100900+(400-100)162.5=0.028因?yàn)?l0/h=10.7514；s=1.0則e=se0+h/2-as=1.0457+900/2-40=867mmf=(bf-b)hf/(bh0)=(400-100)162.5/(100900)=0.542z=0.87-0.12(1-f)(h0/e)2h0 =0.87-0.12(1-0.542)(860/867)2860 =701.69m

17、m 按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的縱向受拉鋼筋應(yīng)力sq=Nq(e-z)/(zAs)=579620(867-701.69)/(701.692661)=51.32N/mm2裂縫間鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)為:tk/(tesk)2.01/(0.02851.32)=0.191箍筋配置由于該廠房處于非地震區(qū)，故對(duì)上、下柱均采用8200，在牛腿處箍筋加密為8100.5.柱的牛腿設(shè)計(jì)(1)荷載計(jì)算(2)截面尺寸驗(yàn)算 h1=100mm, h=600mm,b=400mm, 則h0=600-40=560mm， a=-150+20=-130mmFvk=451.20kNd凍深=2m，取根底底面以上土的平均重度，d=1.6，則修正后的地

18、基承載力特征值為 控制截面-的最大軸向力標(biāo)準(zhǔn)值 按軸心受壓估算根底底面尺寸 考慮到偏心等影響，將根底再放大30%左右，取l=2.6m，b=3.4m。 根底底面積 A=lb=2.63.4=8.84m2 根底底面彈性抵抗拒 W=1/6lb2=1/62.63.42=5.01m2。3.地基承載力驗(yàn)算 根底及上方土的重力標(biāo)準(zhǔn)值 Gk=mAH=202.63.42.25=397.8kN (1)按第組力標(biāo)準(zhǔn)值驗(yàn)算 軸向力 NWk+Nbk+Gk=240.60+392.27+397.8=1030.67kN 彎矩 MWk+Mbk=144.38+372.07=516.45kNm 偏心距 則 ，均滿足。 (1)按第組力

19、標(biāo)準(zhǔn)值驗(yàn)算 軸向力 NWk+Nbk+Gk=240.64+739.67+397.8=1378.11kN 彎矩 Mbk-WWk=422.918-144.38=278.54kNm 偏心距 則 ，均滿足。4.根底受沖切承載力驗(yàn)算 只考慮杯口頂面由排架柱傳到根底頂面的力設(shè)計(jì)值，顯然這是第組力最不利。Nb=934.09kN，Mb=599.87kNm，故 因?yàn)橛芍呑鞒龅?5斜線與杯壁相交，這說明不可能從柱邊發(fā)生沖切破壞，故僅需對(duì)臺(tái)階以下進(jìn)展受沖切承載力驗(yàn)算。這時(shí)沖切錐體的有效高度h0=700-40=660mm，沖切破壞錐體最不利一側(cè)邊長(zhǎng)at和ab分別為 at=400+2375=1150mmab=1150+66