單層工業(yè)廠房結構課程設計報告計算書課程設計報告

1、-. z 單層工業(yè)廠房構造課程設計計算書設計資料*金工車間，單跨無天窗廠房，廠房跨度L=21m，柱距為6m，車間總長度為150m，中間設一道溫度縫，廠房剖面圖如下圖：車間設有兩臺中級工作制吊車，吊車起重量為200/50kN。吊車軌頂標高為9.0m。建筑地點：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。標準凍深為：-2.0m。材料：混凝土強度等級為C30，縱向鋼筋采用HRB400級，(360N/mm2)箍筋采用HPB300級。(270N/mm2)二. 選用構造形式屋面板采用大型預應力屋面板，其自重標準值包括灌縫在為1.4kN/m2。

2、屋架采用G415二折線型預應力鋼筋混凝土屋架，跨度為21m，端部高度為2.3m，跨中高度為33.5m，自重標準值為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 ， 故牛腿頂面標高=軌頂標高由附錄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廠房計算簡圖及柱截面尺寸四荷載計算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 大型預應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)查得屋面活荷載標準值為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e0=50mm處。3.風荷載 由荷載規(guī)查得地區(qū)根本風壓為

4、0=0.50kN 柱頂處集中風荷載風壓高度變化系數(shù) 按B類地面粗糙度取按檐口離室外地坪的高度來計算。查表可得離地面時，離地面時，用插入法，可得 柱頂處均布風荷載風壓高度變化系數(shù) 按B類地面粗糙度取按柱頂離室外地坪的高度來計算。同理可得風荷載標準值： 則作用于排架上的風荷載設計值為： 屋面坡度為1/10故 風荷載作用下的計算簡圖如下列圖：圖2風荷載作用下計算簡圖4.吊車荷載 吊車跨度 查附錄12，得Q=20/5t,Lk=19.5m時的吊車最大輪壓標準值Pma*，k、最小輪壓標準值Pmin，k、小車自重標準值G2，k以及吊車額定起重量相對應的重力標準值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吊車豎向荷載設計值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計值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 柱頂不動點反力 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，圖中標注出的力值是指控制截面-、-和-截面的力設計值。彎矩以使排架柱外側受拉為正，反之為負；柱底剪力以向左為正、向右為負。 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，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)牟粍又c反力，代入公式得：A柱頂不動支點反力A柱頂不動支點反力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柱時的力分析此時，A柱頂剪力與Dma*作用在

7、A柱時一樣，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風荷載作用下A柱的力分析左風時，在q1、q2作用下的柱頂不動鉸支座反力，代入計算公式：不動鉸支座反力：A柱頂水平剪力：故左風和右風是，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A柱在各種荷載作用下的力進展組合。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)荷載效應的

8、根本組合，表3為A柱正常使用極限狀態(tài)荷載效應的標準組合及準永久組合。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荷載吊車荷載左風右風T()T()荷載編號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對桿端以順時針為正，軸向力以壓為正；3表中第1項恒

10、荷載包括屋蓋自重、柱自重、吊車梁及軌道自重；4組合時第3項與第4項、第5項與第6項、第7項與第八項二者不能同時組合；5有T作用時候必須有Dma*或Dmin同時作用。表2為A柱承載力極限狀態(tài)荷載效應的根本組合組合荷載組合力名稱-由可變荷載效應控制的組合簡化規(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：由永久荷載效應控制的組合：其組合值不是最不利，計算從略。七柱子設計1.上柱配筋計算 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計算l0/h=23600/400=185,故需要考慮縱向彎曲影響，其截面按

12、對稱配筋計算，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，其截面按對稱配筋計算，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 先按大偏心受壓計算相對受壓區(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， 綜合兩組計算結果，最后下柱鋼筋截面面積每側選用(722，) 3垂直于排架方向的截面承載力驗算 查表知，有柱間支撐時，垂直于排架方向的下柱計算長度3.柱裂縫寬度驗算 裂縫寬度按力的準永久組合值進展驗算。風荷載的故不考慮風荷載。(1)上柱裂縫寬度驗算控制截面-的準永久力值：e0=Mq/Nq=96mm,因此可知裂縫寬度

16、較小不必驗算裂縫寬度。 (2)下柱裂縫寬度驗算 對-截面力組合+Mma*及相應的N的情況進展裂縫寬度驗算。 e0=Mq/Nq=0.457mte=As/Ate=As/0.5bh+bf-bhf =2661/0.5100900+(400-100)162.5=0.028因為 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 按荷載標準組合計算的縱向受拉鋼筋應力sq=Nq(e-z)/(zAs)=579620(867-701.69)/(701.692661)=51.32N/mm2裂縫間鋼筋應變不均勻系數(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)，故對上、下柱均采用8200，在牛腿處箍筋加密為8100.5.柱的牛腿設計(1)荷載計算(2)截面尺寸驗算 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-的最大軸向力標準值 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.地基承載力驗算 根底及上方土的重力標準值 Gk=mAH=202.63.42.25=397.8kN (1)按第組力標準值驗算 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、標準值驗算 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算 只考慮杯口頂面由排架柱傳到根底頂面的力設計值，顯然這是第組力最不利。Nb=934.09kN，Mb=599.87kNm，故 因為由柱邊作出的45斜線與杯壁相交，這說明不可能從柱邊發(fā)生沖切破壞，故僅需對臺階以下進展受沖切承載力驗算。這時沖切錐體的有效高度h0=700-40=660mm，沖切破壞錐體最不利一側邊長at和ab分別為 at=400+2375=1150mmab=1150+66