單層單跨廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

單層單跨廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)內(nèi)容和條件某廠裝配車間，該車間為單跨廠房，柱距距為6米，廠房縱向長度為96米,跨度為27米，15/3t中級工作制吊車二臺，牛腿面標(biāo)高9.00米，柱頂標(biāo)高為13米。設(shè)計(jì)條件1屋面活荷載：q=0.5KN/M2,不考慮積灰荷載，雪荷載q=0.25KN/M22基本風(fēng)壓：W。=0.40KN/M23屋面做法三氈四油：0.35KN/M220mm水泥砂漿找平層0.4KN/M2合計(jì)g=Zg=0.75KN/M21k屋面活荷載：q=0.5KN/M2屋面板采用G410標(biāo)準(zhǔn)圖集1.5x1.6m預(yù)應(yīng)力混泥土屋面板（卷材防水）允許外荷載：2.5KN/M2（板自重：g2k=1.40KN/M2灌縫重：g3k=0.1KN/M2）大型屋面板（包括填縫1.50KN/M2屋架：屋架自重g4k=133KN/M2則G=（g+g+g）x柱距x廠房跨度+gx0.5=248.75KN1k1k2k3k24k4采用370mm厚燒結(jié)粘土空心磚（重度8KN/M2）吊車梁以上設(shè)高側(cè)窗，洞口尺寸為4.2x1.8m,吊車梁以下設(shè)低側(cè)窗，洞口尺寸寬x高4.2x4m，圈梁設(shè)在柱頂處。5排架柱:混泥土C30鋼筋：縱向受力鋼筋HRB400級箍筋：HPB235級柱下獨(dú)立基礎(chǔ)：混泥土：C20，鋼筋：HRB335級6吊車：Q15/3t橋式吊車中級工作制吊車梁：先張法預(yù)應(yīng)力混泥土吊車梁，自重47.5KN/根軌道及聯(lián)結(jié)重量1.5KN/M橋跨：L=25.5mk橋?qū)?B=6400m輪距:K=5250mm小車重：g=74KN最大輪壓：P^^^=195KN最小輪壓：P.=60KN7柱高：柱頂H=13m檐口=15.1m屋頂=17。35m二荷載及內(nèi)力計(jì)算1柱截面尺寸的確定Q在15?20t之間:10m<Hk<12m，由于是單跨結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)形式對稱，因此A、B柱截面尺寸相同。A柱:上柱：400x400(mm)下柱：400x800mm2荷載計(jì)算⑴永久荷載A屋面板及每跨屋架傳給每個(gè)柱子的荷載標(biāo)準(zhǔn)值6炒=248.75KN荷載設(shè)計(jì)值：GAA=1.2x248.75=298.5KNB柱自重A、B柱：上柱：g2k/=25x0.42=4KN/M下柱：g/=25x0.4x0.8=8KN/M貝上GAA=1.2x4x4=19.2KNG3A=1.2x8x9=86.4KNC吊車梁自重：G4A=1.2x(47.5+1.5x6)=67.8KN永久荷載作用如圖：

不同時(shí)考慮屋面活荷載q=0.5KN/M2，不考慮積灰荷載，雪荷載q=0.25KN/M2，不同時(shí)考慮可變荷載與雪荷載，取其中的大值，作用于每跨屋面下的柱可變荷載為:Q1=1.4X0.5X6X13.5=56.7KN可變荷載作用如圖：⑶吊車荷載已知匕=25.5mB=6400mmK=5250mmP=195KN%詛=60KN貝上查表知&=0.9a=0.1Dk=&PkZy=0.9X195X(0.808+1+0.125)=339.24KND=pPZy=0.9x60x(0.808+1+0.125)=104.11KNmin,kmin,kiD=yqDk=474.94KND=yqD.=145.75KN1,、1Tk=彳郎(G2k+弓次)=4x0.1x0.9x(74+150)=5.04KN⑷風(fēng)荷載由已知條件可知：基本風(fēng)壓W0=0.40KN/M2，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類地面(城市郊區(qū))W=。旦旦w其中：p為1.0k0sz00由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》B類地面查10m處Rz=1.015m處旦,=1.1420m處旦,=1.25中間值按插值法求得，因此可得：柱頂：H=13m則R=1.084檐口：H=15。1則旦=1.142屋頂：H=17。35則七=1.192風(fēng)荷載體形系數(shù)如下:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:匕=七日"0=0.8x1.084x0.4=0.347KN/M2町=日2日"0=0.4x1.084x0.4=0.173KN/M2作用在排架上的風(fēng)荷載為：%=y兒B=1.4x0.347x6=2.91KN/Mq2=yW^B=1.4x0.173x6=1.45KN/M作用在柱頂?shù)募泻奢dFw即將柱頂以上風(fēng)荷載算作集中力作用柱頂，R^按房屋檐口標(biāo)高Z=15。1m處計(jì)七=1.142Fw=1.4xb.1x(0.8+0.5)+1.5x(—0.6+0.5)]x1.142x0.4x6=9.90KN/M風(fēng)荷載作用示意圖如下：3內(nèi)力計(jì)算：TOC\o"1-5"\h\z,1,,1剛度.a、B柱.I=bh3=x0.4x0.43=21.33x10-4m4u121211………一…I=bh3=x0.4x0.83=170.67x10-4m4/1212I永久荷載作用永久荷載作用包括物價(jià)自重、上柱自重、吊車梁自重等。永久荷載作用示意圖如下：在永久荷載作用下排架的內(nèi)力如圖:M1=G1Ax(0.5x0.4-0.15)=298.5x0.05=14.925奶MM=-Gx(0.75-0.4)+(G+G)x0.2=-67.8x0.35+(298.5+19.2)x0.2=39.81KNMIA、B柱:n=ii21.33-=0.125人170.674—=0.308131-人2(1-_)由C=1.5=2.0711+人3(1-1)n1一九2C3=1.5-=1.131+人3(1-1)

nR=EC=14.925x2.07=2.38KN1H113

M39.81R2=節(jié)C3=三『x1.13=3.46KNV=R1+R2=5.84KN(-)3E5.5471,9MII可變荷載作用可變荷載作用簡化作用于柱頂如圖，可變荷載作用下排架內(nèi)力圖如下3E5.5471,9MII可變荷載作用可變荷載作用簡化作用于柱頂如圖，可變荷載作用下排架內(nèi)力圖如下M1=21-0.2=56.7x0.2=11.34KN-Mr'985317.7C3S55471,9查表得q=2.07C3=1.13R=MiC=2835x2.07=0.45KNiHi13MC=旦蘭x1.13=0.99KNH313V=R1+R2=1.44KN(-)56,7III吊車豎向荷載：D=yqD^=474.94KND=yqD.=145.75KN當(dāng)Dmax作用在A柱’Dmin作用在B柱時(shí)’吊車豎向荷載作用見圖如下:GSf國瓦V、在吊車豎向荷載作用下內(nèi)力如圖；M2A=474.94X0.35=166.229KNM2B=51.01KNTOC\o"1-5"\h\zI2133H4A、b柱:n=f==0.125X=u=一=0.308I,170.67H13C3=1.13R=-^2AC=166,229x1.13=-14.45KN(一)2AH3137R=^bC=5101x1.13=4.43KN(-)2BH313R=R2A+R2b=T0.02KN(-)由于a、b柱剪力分配系數(shù)門A=nb=0.5各柱上的剪力分配值：匕=弓―R2A=5.01-14.45=-9.44KN（一）VB=VB-R2B=5.01+4.43=9.44KN（-）在吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力圖如下：當(dāng)D:^作用在A柱’氣x作用在B柱上時(shí)，吊車荷載作用見圖及在吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力圖如下：

國，■四匹iq、四內(nèi)力圖:W水平剎車力作用下水平剎車力:T=1.4x5.04=7.056KN作用于牛腿頂面1.4米處，當(dāng)剎車力向右時(shí)，作用max見圖如下同理得當(dāng)剎由于Fn同向作用在A、B柱上，因此排架的橫向內(nèi)力為零，剪力V7.056KN車力向左時(shí)排架的受力簡圖和內(nèi)力圖如下同理得當(dāng)剎V風(fēng)荷載的作用將柱頂以上風(fēng)荷載作集中力作用于柱頂，柱上的風(fēng)荷載看做是水平均布荷載。當(dāng)左風(fēng)作用時(shí)作用簡圖如下：H4…°X=u=——=0.308H13I21.33A、BH4…°X=u=——=0.308H1331+杯「1)C=^=0.33111.18一………Ra2=2FW=一………Ra2=2FW=0.5x9.9=4.45KNR=Ra1+R2=3.14+4.45=7.59KN1M=(F-R)x+qx2V=(F—R)+qxw21w1VA=40.14KNVb=11.26KN在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力圖11-Ra1=方(q-q2)=2x(2.91-1.45)x13x0.331=3.14KN當(dāng)右風(fēng)作用時(shí)作用簡圖及內(nèi)力圖如下:20.84152,56■?>:—■―t4520,84152,56A柱在各種荷載作用下的內(nèi)力見表:柱號及正向內(nèi)力荷載種類但何載可變何載吊車豎向作用吊ZD在A氣x在B向右編號123451:內(nèi)力圖771/控制截面I—M(KNM)8。4352.925—37。76一37。7610。

N(KN)317.756.7-——IlliM(KN?M)—31.375—8.415128。46913.2510。N(KN)385。556。7474。94145.75—III一IIIM(KNM)21。1854。54543.509-43.50973.3N(KN)471.956.7474.94145.75-V(KN)5。841.44—9.44-9。447。0E柱的內(nèi)力組合:截面內(nèi)力+Mmax及相應(yīng)的N、V—Mmax及相應(yīng)的N、VNmax及相應(yīng)的M、V組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值組合項(xiàng)數(shù)值IM(KNM)1+0。9x(2+7)40.341+0.9x(3+6+8)—53.451+0。9x(2+7)40.34N(KN)368.73317。7368。73IIM(KNM)1+0.9x(3+5+7)122.661+0。9x(2+8)—57.71+0.9x(2+3+5+7)115。09N(KN)812.95436。53863。98IIIIIIM(KNM)1+0.9x(2+3+5+7)378.811+0.9x(4+6+8)-221。321+0.9x(2+3+5+7)378。81N(KN)950.38603。08950.38V(KN)41.121.1341.12柱的截面設(shè)計(jì)：1選取控制截面的大偏心受壓界限破壞時(shí)的軸力N^為:上柱：Nb=叩吃?=1x14.3x400x0.55x360=1132.56KN下柱：Nb=氣fb&bh0=1x14.3x400x0.55x760=2390.96KN經(jīng)比較A柱的所有N＜、，所以A柱組合后的內(nèi)力值均為大偏心受壓，對大偏心受壓，對稱配筋的柱，在“M”相差不多時(shí),N越小越不利，N相差不大時(shí)，|M|越大越不利，由此可以確定各柱的最不利內(nèi)力.IM=40.34KNMA柱：I—IM=40.34KNMA柱：I—I①{②IN=368.73KN-N'M=—221.32KNM②IN=603.08KN,NV=1.13KN'M='M=—221.32KNM②IN=603.08KN,NV=1.13KN截面I—II-Im-mm—mM(KNM)40。34—53.45378。81-221.32N(KN)368.73317.7950.38603.08M%=n(mm)109168399367%取30與20mm中的較大值20202727e-e+e(mm)129188426394°=0.5fA3.13。62。43。79l=2.0H上柱l=1.0丑下柱8899l202011。2511。25

—yv1.01N3.1>1取13。6>1取12.4〉1取13.79>1取1匚2=1.15-0.01勺0。950。9511n=1+"其1400e/h0121。761。521。611。170.3h0108108228228/門ei227286686461e=ne-—+a,(mm)i2，'67126326101■—■—Nessf(h-a,)y0s2143471195235實(shí)配鋼筋(mm2)4掛224掛224掛224壯221251125112511251P側(cè)=4%bh0.39%〉0。2%0.39%>0.2%0。39%〉0.2%0。39%〉0.2%P全部=匚土％bh0。78%>0。6%0.78%>0。6%0.78%>0。6%0。78%〉0.6%即上柱：4二22下柱：4二223箍筋的配置因柱底剪力較小：Vmax=41.12KN若剪跨比人=3則;1.75,1.75,-一J-fbh0=3~ix1.43x400x760=190.19KN遠(yuǎn)大于柱底的剪力值(還沒有考慮軸向壓力對斜截面的有利影響)，所以排架柱的箍筋按構(gòu)造配置為祖10@200,柱箍筋加密區(qū)取為祖10@1004牛腿的設(shè)計(jì)㈠牛腿幾何尺寸的確定

牛腿截面寬度與柱寬度相等為400mm,若取吊車梁外側(cè)至牛腿外邊緣的距離C1=80mm,吊車梁端部寬為340mm，吊車梁軸線到柱外側(cè)的距離為750mm則牛腿面的長度為600mm，牛腿外緣高度為500mm，牛腿的截面高度為700mm，牛腿的幾何尺寸及配筋示意圖如下：㈡牛腿高度驗(yàn)算作用于牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力值；F=D+&A4=474.94+67.8=542.74KNFk=D&+GA,k=339.24+56.5=395.74KN牛腿頂部按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算水平拉力值；F^=0.9T=0.9x5.04=4.536KNF^==0.9x7.506=6.35KN牛腿截面有效高度：?=h-a=700-40=760mm豎向力F/作用點(diǎn)位于下柱截面內(nèi),a=0P(1-0.5L)Fvkftkbh0=0.65x2.01x400x660=685.88KN>F滿足要求P(1-0.5L)Fvkftkbh0=0.65x2.01x400x660=685.88KN>F滿足要求a.八-0.5+—h00.5+0vk牛腿的配筋由于吊車垂直荷載作用于下柱截面內(nèi)，故該牛腿可按構(gòu)造要求配筋縱向鋼筋取4丑16,箍筋取祖8@100.牛腿局部受壓驗(yàn)算0.75Af=0.75x400x340x14.3=1458.6KN>F&，滿足要求牛腿縱向受壓鋼筋的計(jì)算因?yàn)閍<0.3七，取a=0.3h0=0.3x660=198mmFa

v

0.85fh01°F325.86x198x103+1.2—=fy360=340.64mm取4姓16,804mm2p=0.45匕=0.45x143=0.18%取02%maxf3600.2%804400x700=0.287%<0.6%根據(jù)構(gòu)造要求，取柱插入基礎(chǔ)的深度0.9h=720，取800mm自重線荷載，考慮動(dòng)力系數(shù)1。5，各段荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為上柱：g]=1.5x(1.6x10-i)x25=6KN/M牛腿：g2=1.5x(0.24x1)x25=9KN/Mg3=1.5x(6.4x10-1)x25=24KN/M內(nèi)力分析M=1gL2=1x6x42=48KNMTOC\o"1-5"\h\z121121.11M=—g(L+L)2+(g—g)L2:2=x6x(4+0.7)2+x(9—6)x0.72=67KN，M22112212'22?1，c由RL+M——gL2=0得：A32233R=1gL2—M:L=-x24x92—67=89.76KNA2332；329…C1CC所以M3=RaX—-g3x2，令Ra-g3x=0得柱下最大彎矩發(fā)生在：x=RA=竺76=3.74米處g3241則M3=89.76x3.74—^x24x3.742=167.85KN-M上柱吊裝驗(yàn)算：上柱配筋：A=A,=760mm2受彎承載力驗(yàn)算:M=f,A,(h—a,)=360x760x(360—40)x10-6=87.55KN〉uys0sYMJg=0.9x48x1.2=51.84KN?M滿足要求

裂縫寬度驗(yàn)算：從彎矩圖上可以看出，只需對上柱M2處的裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算即可。.=-M^sk0.87hA67x106裂縫寬度驗(yàn)算：從彎矩圖上可以看出，只需對上柱M2處的裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算即可。.=-M^sk0.87hA67x1060.87x360x760=140.725N/mm2Pte=0.01560.5bh0.5x400x400W=1.1-0.656fJp七=1.1-0.65x2.01(0.0156x140.725)=0.5w=aw^(1.9c+0.08虬=2.1x0.5x140.725x(1.9x30+0.08x22)maxcrEP2x1。50.0156ste=0.153mm<w=0.3mm滿足要求下柱驗(yàn)算：A廣A；=1251mm2受彎承載力驗(yàn)算M=360x1251x(760-40)=324.26KN-M>yMy^=0.9x167.85x1.2=181.28KN（裂縫不需要驗(yàn)算）

柱的配筋圖：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：'M=378.81KNM順時(shí)針①IN=950.38KN柱的配筋圖：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：'M=378.81KNM順時(shí)針①IN=950.38KN-NV=41.12KN'M=—221.32KN?肱逆時(shí)針②IN=603.08KN-NV=1.13KNG=1.2x116.1x6—(1.8+4)x4.2〕x8=693.5KN確定基礎(chǔ)尺寸；柱插入深h=0.9h=0.9x800=720mm取h=800mm1杯底厚度％N200mm選％=250mm杯口底墊層為50mm，則基礎(chǔ)的高度即為1100mm，由于杯壁厚度tN300mm，且大于基礎(chǔ)梁寬，取t=375mm.基礎(chǔ)底面尺寸地基承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算f=fk+n?(b—3)+ndYo(d—0.5)并由表查的門d=1.0門b=0,取土平均自重Y0=20KN/M3，則得f=280+1x20x(1.1—0.5)=292KN/M2由Nmax的一組荷載，按軸壓基礎(chǔ)初估其底面尺寸郁38+693.5=6.088m2292—20x1.1因該基礎(chǔ)為偏心受壓，故取A=1.3A=1.3x6.088=7.92m2底面選為矩形TOC\o"1-5"\h\z11axb=3.8x2.8=10.64m2。則基礎(chǔ)底面的W=—ba2=x2.8x3.82=6.739m3，66I=—ba3=—x2.8x3.83=12.8m41212基礎(chǔ)及其上填土重G=1.2yabH=1.2x20x2.8x3.8x1.1=251.328KNo〕Ln1co芭Lnn地基承載力驗(yàn)算：作用于基礎(chǔ)底面的力矩及軸力設(shè)計(jì)值：第一組荷載：Mb=M1+匕h+Ge=378.81+41.12x1.2+693.5x(0.185+0.4)=833.85KNMNb=N1+G+G=950.38+251.328+693.5=1895.21KN第二組荷載:

Mb=M2+匕h-Ge=221.32+603.08x1.1-693.5x(0.185+0.4)=479.01KNM(順時(shí)針)Nb=N2+G+G=603.08+251.328+693.5=1547.91KN驗(yàn)算基地應(yīng)力：計(jì)算公式：Pmax=N+M；且滿足：p<1.2f=1.2x292=350.4KN/M2minAwmax1；(p+p)<f=292KN/M2及p>0由前：A=axb=3.8x2.8=10.642maxminminW=6.739m3按上式計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果列于下表:荷載組別pmaxp」min1，,、gaxWm/①301.8554039178o12②216。5674.4145.48故按所設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)底面尺寸合適基礎(chǔ)受沖切承載力驗(yàn)算按第一組荷載驗(yàn)算（因改組荷載產(chǎn)生的基礎(chǔ)底邊凈反力為最大）.此時(shí),Mb=833.85KN，G=1895.21-251.328=1641.88KN；則基礎(chǔ)底邊凈反力為:1641.88833.851278.04pmax

min6土-——=154.31±123.73=」KN/M23.8x2.86.7391pmax

min柱邊沖切面承載力驗(yàn)算:因Nb因Nb=2.8m>b+2h=0.4+2x1.16=2.72m,aabb〔、3.80.82.80.4A=(—-苛-h)b-(2-2-h)2=(——-——-1.055)x2.8-(-^--^-1.055)2=1.225m2沖切荷載設(shè)計(jì)值:Fl=p?A=278.04x1.225=340.6KN沖切投影面積:A=(b+h)h=(0.4+1.055)x1.055=1.535m21too抗沖切承載能力:0.6f&=0.6xL27xL535x103=116.67KN340.6KN故抗沖切承載力滿足

變階處沖切承載力驗(yàn)算：此時(shí)沖切破壞面與柱邊破壞邊重合，故可不驗(yàn)算基礎(chǔ)底邊凈反力計(jì)算公式同前：psmax="G土M，p=p+(p_p)xl.9+0.45TOC\o"1-5"\h\zsminAwsisminsmaxsmin3.8以上公式中.、2.8以上公式中p,u=psmin+(pmmax-psmin)x38各組荷載作用下的結(jié)果列于下表，A=1.3A=1.3x6.088=7.92m2，p及p見下圖sisU基礎(chǔ)長邊方向配筋取以上二組荷載中(psmax+p罰)max來計(jì)算Mi

荷載組別、(KN)G(KN)N-GbAM—b(KN?M)M,，、—(