單層廠房混凝土排架課程設(shè)計(jì)

1、單層工業(yè)廠房混凝土排架課程設(shè)計(jì)任 務(wù) 書 專 業(yè) 土木工程班 級(jí) 土木三班姓 名 王書英指導(dǎo)老師 肖四喜 目錄 一、設(shè)計(jì)資料 二、計(jì)算內(nèi)容1.1柱截面尺寸確定 1.2荷載計(jì)算 恒載 屋面活荷載 風(fēng)荷載 吊車荷載 1.3排架內(nèi)力分析 恒載作用下排架內(nèi)力分析 屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析 風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析 吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析 1.4內(nèi)力組合 1.5柱截面設(shè)計(jì) 上柱配筋計(jì)算 下柱配筋計(jì)算 柱的裂縫寬度驗(yàn)算 柱箍筋配置 牛腿設(shè)計(jì) 柱的吊裝驗(yàn)算 1.6基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計(jì)算基礎(chǔ)尺寸及埋置深度 基礎(chǔ)高度驗(yàn)算 基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算 1.1 柱截面尺寸確定由圖2可知柱頂標(biāo)高為12.4

2、 m，牛腿頂面標(biāo)高為8.6m ，設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂 面的距離為0.5m ，則計(jì)算簡圖中柱的總高度H、下柱高度 H l 、上柱高度 Hu 分 別為： H=12.4m+0.5m=12.9m ， H l =8.6m+0.5m=9.1m Hu =12.9m9.1m=3.8m 根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級(jí)別等條件，可由表并參考表2.4.4 確定柱截面尺寸，見表1。1.2 荷載計(jì)算 3 恒載 (1).屋蓋恒載：兩氈三油防水層 0.35KN/m2 20mm厚水泥砂漿找平層 200.02=0.4 KN/m2 100mm厚水泥膨脹珍珠巖保溫層 40.1=0.4 KN/m2 一氈二油隔氣層 0.05 KN/m

3、2 15mm厚水泥砂漿找平層； 200.015=0.3 KN/m2 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括灌縫） 1.4 KN/m2 2.900 KN/m2 天窗架重力荷載為 236 KN / m2，天溝板 2.02 KN/m，天溝防水層、找平層、找 坡層 1.5 KN/m，G1=1.2(2.90 KN/m26m24m/2236 KN/22.02 KN/m6m 1.5 KN/m6m106 KN/2) =382.70 KN (2) 吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值： G3=1.2（44.2kN1.0KN/m6m）=50.20 KN (3）柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值： 上柱 G4A= G4B =1.24kN/m3.8m =

4、18.24 KN 下柱 G5A= G5B=1.24.69kN/m9.1m =51.21KN 屋面活荷載 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5 KN/m2， 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.35 KN/m2， 后者小于前者， 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： Q1=1.40.5 KN/m26m24m/2=50.40KN Q1 的作用位置與G1 作用位置相同，如圖2所示。 風(fēng)荷載 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按式（）計(jì)算，其中 0 =0.35 KN/m2 ， z =1.0， u z 根據(jù) 廠房各部分標(biāo)高及B類地面粗糙度由附表5.1確定如下： 柱頂（標(biāo)高12.40m） u z =1.067檐口（標(biāo)高14.30m） u z =

5、1.120 天窗架壁底（標(biāo)高16.99m） u z =1.184 天窗架壁頂（標(biāo)高19.86m） u z =1.247 屋頂（標(biāo)高20.31m） u z =1.256 u s 如圖3a所示，由式（）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： 1k = z u s 1 u z 0 =1.00.81.0670.35 KN/m2 =0.299 KN/m2 2 k = z u s 2 u z 0 =1.00.81.0670.35 KN/m2 =0.299 KN/m2 則作用于排架計(jì)算簡圖（圖3.b）上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為：q 1 =1.40.299 KN/m26.0m =2.51KN/m q 2 =1.

6、40.187 KN/m26.0m =1.57KN/mFw= Q ( u s 1 + u s 2 ) u z h 1+( u s 3 + u s 4 ) u z h 2 +( u s 5 + u s 6 ) u z h 3 z 0 B = 1.4 (0.80.5)1.1201.9m(-0.20.6)1.1842.69(0.6 0.6)1.2472.87 1.00.35 KN/m26.0m =24.51 KN 吊車荷載 由2.5.1可 得 200/50KN 吊 車 的 參 數(shù) 為 ： B=5.55m ， K=4.40m ， g=75KN ， Q=200KN，F(xiàn) p , max =215KN，F(xiàn) p

7、 ,min =45KN。根據(jù)B及K，可算得吊車梁支座反力影 響線中歌輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值，如圖4所示。 (1）吊車豎向荷載 由式（）和式（2.5.5）可得吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值為： D max = Q F p , max y i =1.4215 KN(10.0800.2670.075)=647.15 KN D min = Q F p ,min y i =1.445 KN2.15=135.45 KN (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)力按式（）計(jì)算，即T= （Q+g）= 0.1（200KN75KN）=6.875 KN 4 4 作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值按式（）

8、計(jì)算，即 T max = Q T y i =1.46.875 KN2.15=20.69 KN 1.3 排架內(nèi)力分析該廠房為單跨等高排架，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) i 按式（）計(jì)算，結(jié)果見表2. 恒載作用下排架內(nèi)力分析 恒載作用下排架的計(jì)算簡圖如圖5所示。圖中的重力荷載G及力矩M是根據(jù)圖2 確定，即 G 1 = G 1 =382.70KN；G 2 =G 3 +G4A =50.20KN+18.24KN=68.44KN G 3 = G5A =51.21KN； M1 =G1e=1382.70KN0.05m=19.14 KN ? m M2 =( G 1 + G4A) e 0

9、 G 3 e 3 =(382.70 KN+18.24 KN)0.25m50.20 KN0.3m=85.18 KN/ m求得R2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圖5.b,c。 圖5.d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定。 屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析 排架計(jì)算簡圖如圖6a所示。其中Q 1 =50.4 KN，它在柱頂及變階處引起的力矩 為M 1 A =50.4KN0.05m=2.52 KN ? m ；M 2 A =50.4KN0.25m=12.60 KN ? m 。 對(duì)于A柱，C 1 =2.122，C

10、 3 =1.132，則 RA= M 1A C1/H+M2AC2/H=( 2.52 KN/ m 2.122 + 12.6 KN / m 1.132 )/12.9m=1.53 KN( ) RB =-1.53 KN( ) 排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力圖如圖6b.c所示。 8 風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析 (1)左吹風(fēng)時(shí) 計(jì)算簡圖如圖7a所示。對(duì)于A,B柱，n=0.109, =0.295,則 R RA =- q 1 H C 11 =-2.51KN/m12.9m0.329=-10.65KN( )R B =- q 2 H C 11 =-1.57KN/m12.9m0.329=-6.66 KN( ) R=

11、R A + R B + Fw=-10.65KN6.66KN24.51KN=-41.82 KN( ) 各柱頂剪力分別為： V A = R A - A R=-10.65KN+0.541.82KN=10.26 KN( ) V B = R B - B R=-6.66KN+0.541.82KN=14.25 KN( ) 排架內(nèi)力圖如圖7b所示。 (2)右吹風(fēng)時(shí) 計(jì)算簡圖如圖8a所示。將圖7b所示A,B柱內(nèi)力圖對(duì)換且改變內(nèi)力符號(hào)后可得， 如圖8b所示。 吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析 (1）D max 作用于A柱 計(jì)算簡圖如圖9a所示。其中吊車豎向荷載D max ，D min 在牛腿頂面處引起 的力矩為：M A

12、 = D max e 3 =647.15KN0.3m=194.15 KN /m M B = D min e 3 =135.45KN0.3m=40.64 KN / m 對(duì)于A柱，C 3 =1.132，則 則R=R A +R B =-17.04KN+3.57KN=-13.47KN( ) 各排架各柱頂剪力分別為： V A = R A - A R=-17.04KN+0.513.47KN=-10.31 KN( ) V B = R B - B R=3.57KN+0.513.47KN=10.31KN( )排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖9b,c所示。 (2）D max 作用于B柱 同理，將“D ma

13、x 作用于A柱”的情況的A,B柱對(duì)換，并注意改變符號(hào)，可求得 各柱的內(nèi)力，如圖10所示。 (3）T max 作用下 排架計(jì)算簡圖如圖11a所示。對(duì)于A，B柱，n=0.109, =0.295,由表得 a=(3.8m-1.4m)/3.8m=0.632,則 R A =- T max C 5 =-20.69KN0.629=-13.01 KN( ) R B =- T max C 5 =-13.01 KN( )，R=R A +R B =-13.01KN2=-26.02KN( ) 各柱頂剪力為：V A = R A - A R=-13.01KN+0.850.526.02KN=-1.95 KN( ) V B =

14、 R B - B R=-13.01KN+0.850.526.02KN=-1.95 KN( ) 排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖11b所示。當(dāng)T max 方向相反時(shí)，彎矩圖 和剪力只改變符號(hào)，大小不變。 1.4 內(nèi)力組合以A柱內(nèi)力組合為例。表3為各種荷載作用下A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表，表4為A 柱內(nèi)力組合表，這兩表中的控制截面及正負(fù)號(hào)內(nèi)力方向如表3中歐那個(gè)的例圖所示。 內(nèi)力組合按式（）式（2.5.21）進(jìn)行。除N max 及相應(yīng)的M和V一項(xiàng)外， 其他三項(xiàng)均按式（2.5.19）和式（2.5.20）求得最不利內(nèi)力值；對(duì)于N max 及相應(yīng) 的M和N一項(xiàng)，-和-截面均按（1.2S GK +1.4S QK ）求得最不利內(nèi)力值，而 -截面則是按式（2.5.21）即（1.35S GK +S QK ）求得最不利內(nèi)力。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)e 0 /h 0 0.55 的柱進(jìn)行驗(yàn)算。為此，表4中亦給出了M k 和N k 的組合值，它們均滿足e 0 /h 0 0.55 的條件，對(duì)本例來說，這些值均取自N min 及相應(yīng)的M和V一項(xiàng)。 1.5柱截面設(shè)計(jì)仍以A柱為例?；炷粒?C 30 , f c = 14.3 N / mm 2 ， f tk = 2.01N / mm 2 ；鋼筋：受 力筋為 HRB335, f y = f y = 300