學(xué)士金工車間帶吊車混凝土廠房課程設(shè)計計算書

塔里木大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計塔里木大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計PAGE20PAGE21目錄TOC\t"erji,2,yiji,1"\h242341設(shè)計資料 1145131.1屋面做法及圍護(hù)結(jié)構(gòu) 118961.2材料選用 1115362結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定 2200062.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型 277822.2柱截面確定 356433荷載計算 4115533.1屋蓋恒載 421153.2屋蓋活荷載 416313.3風(fēng)荷載 5193143.4吊車荷載 6133624排架內(nèi)力計算 6121534.1恒載作用下的排架內(nèi)力分析 7176004.2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析 8144694.3風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力分析 8101424.4吊車荷載作用下的排架內(nèi)力分析 929514.5Tmax作用在AB跨柱 10232644.4內(nèi)力組合 1039755排架柱設(shè)計 1134985.1柱截面配筋計算 11292955.2柱在排架平面外承載力驗算 16195266牛腿設(shè)計 16300136.1牛腿截面高度驗算 16107736.2牛腿配筋計算 16170907基礎(chǔ)設(shè)計 18163377.1作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計算 18279877.2基礎(chǔ)尺寸及埋置深度 18186727.2基礎(chǔ)高度驗算 19212777.3柱邊及變階處基底反力計算 19166947.4柱邊及變階彎距計算 20261077.5配筋計算 2111184致謝 錯誤！未定義書簽。31476參考文獻(xiàn) 231設(shè)計資料(1)工程名稱:某金工車間。(2)工程情況：本工程為某城市郊區(qū)一金工車間，無抗震設(shè)防要求。工藝要求為一單層單跨廠房，柱距為，車間總長度。設(shè)有一臺中級工作制的橋式吊車。廠房采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。(3)自然條件:基本風(fēng)壓，基本雪壓，地面粗糙度為類，后的基本地基承載力特征值為，活荷載組合系數(shù)，風(fēng)荷載組合系數(shù)。(4)平面布置：建筑平面布置形式如下圖圖1.1建筑平面布置圖1.1屋面做法及圍護(hù)結(jié)構(gòu)層面做法：SBS防水屋面20mm厚1：3水泥砂漿找平層100厚的水泥蛭石保溫層一氈兩油隔氣層20厚1：2水泥砂漿找平層預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板板下噴大白漿二遍屋蓋鋼支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)：240mm厚普通磚墻，鋼框玻璃窗：3.6×3.6m，1.8×3.6m。1.2材料選用鋼筋采用HPB235，HRB335?；炷粒夯A(chǔ)采用C25，柱采用C25。2結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定2.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型因該廠房的跨度在之間，且柱頂標(biāo)高大于8m故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了使屋蓋具有較大的剛度，選用預(yù)應(yīng)力混凝土折線形為奸及預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎(chǔ)梁。廠房各構(gòu)件選型見表2.1構(gòu)件名稱標(biāo)準(zhǔn)圖集選用型號重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面板G410（一）1.5m*6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板YWB-2Ⅱ（中間跨）YWB-2Ⅱs（端跨）1.4kN/m2（包括灌縫重）天溝板G410（三）1.5m*6m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（卷材防水天溝板）TGB68-11.91kN/m2屋架G415（三）預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架（跨度24m）YWJA-24-1Aa80kN/榀0.05kN/m2（屋蓋鋼支撐）吊車梁G323（二）鋼筋混凝土吊車梁（吊車的工作等級為A1-A5）DL-9Z(中間跨)DL-9B（邊跨）39.5kN/根40.8kN/根軌道鏈接G325(二)吊車軌道聯(lián)結(jié)詳圖0.80kN/m基礎(chǔ)梁G320鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁JL-316.7kN/根注：本表圖集均按TJ10-1974《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》設(shè)計，重力荷載以換算為法定計量單位圖2.1建筑剖面圖由圖2.1可知柱頂標(biāo)高為12.3m，牛腿的頂面標(biāo)高為8.4m，設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m，則計算簡圖中的柱的總高度H，下柱高度Hl和上柱高度Hu分別為：2.2柱截面確定根據(jù)柱的高度，吊車起重高度、吊車起重量及工作級別等條件，課有表2.4.2并參考表2.4.4確定柱截面尺寸，見表2.1計算參數(shù)柱號截面尺寸/mm面積/mm2慣性矩/mm4自重/（kN/m）A,B上柱矩下柱取一榀排架進(jìn)行計算，計算單元和計算簡圖如圖2.2圖2.2計算單元和計算簡圖3荷載計算3.1屋蓋恒載改性瀝青防水層（sbs）20mm厚的水泥砂漿找平層100mm厚的水泥蛭石保溫層一氈兩油隔氣層20mm厚的水泥砂漿找平層預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括灌縫）屋蓋鋼支撐總計屋架重力荷載為，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計值為：吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計值柱自重重力荷載設(shè)計值A(chǔ),B柱上柱下柱3.2屋蓋活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，后者小于前者，故僅按前者計算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計值為：各恒載作用位置和活載作用位置如圖3.1GG4A=18.72kNG3=53.16kNG4A=328.8kNG5A=50.09kN(Q1=201.6kN)G5A=50.09kNG3=53.16kN(Q1=201.6kN)G4A=328.8kN圖3.1荷載作用位置3.3風(fēng)荷載風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按式（2.5.2）計算，其中，，根據(jù)廠房各部分標(biāo)高（圖2.1）及B類地面粗糙度由附表5.1確定如下：柱頂（標(biāo)高12.30m）檐口（標(biāo)高14.60m）屋頂（標(biāo)高16.00m）如圖3.2.1所示，由式（2.5.2）可得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為：圖3.2.1風(fēng)荷載體形系數(shù)及排架計算簡圖則作用于排架計算簡圖（圖3.2.1）上的風(fēng)荷載設(shè)計值為：3.4吊車荷載由表2.5.1可得吊車的參數(shù)為，，，，，，根據(jù)及，可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對應(yīng)的豎向坐標(biāo)值，如圖3.4.1所示3.4.1吊車豎向荷載由式（2.5.4）和式（2.5.5）可得吊車豎向荷載設(shè)計值為：3.4.2吊車橫向水平荷載作用于每個輪子上的吊車橫向水平制動力按式（2.5.6）計算，即作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值按式（2.5.7）計算，即圖3.4吊車荷載作用下支座反力影響線4排架內(nèi)力計算該廠房為一跨等高排架，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)按式（2.5.16）計算，計算結(jié)果見表4.1柱別A，B柱4.1恒載作用下的排架內(nèi)力分析恒載作用排架的計算簡圖如圖4.1所示，圖中重力荷載及力矩M是根據(jù)圖3.1.1a；由圖3.1.1a所示排架為對稱結(jié)構(gòu)且作用對稱荷載，排架結(jié)構(gòu)為側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動鉸支座計算內(nèi)力。柱頂不動鉸支座反力可根據(jù)表2.5.2所列的相應(yīng)公式計算。對于A,B柱，，，則，故作用下不動鉸承的柱頂反力為作用下不動鉸承的柱頂反力為故在和共同作用下（即在G作用下）不動鉸支承的柱頂反力為相應(yīng)的計算簡圖及內(nèi)力圖如4.1.1b，c所示單位（kN）圖4.1.1恒荷載作用下的排架內(nèi)力單位（kN）4.2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析排架計算簡圖如圖4.2.1所示，其中，他在柱頂及變階處引起的力矩為；;其;;對于A,B柱，同理則排架柱頂不動鉸支座總反力為：將R反作用于排架柱頂，用式（2.5.15）計算相應(yīng)的柱頂剪力，并與柱頂不動鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨市的柱頂剪力，即排架各柱的彎矩圖，軸力圖及柱底剪力如圖4.2.1所示。MM1BMM1BMMBQQ單位（kN）4.3風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力分析因為此廠房為單層單跨等坡對稱廠房，故左右吹風(fēng)時只用考慮一種就可以，用最大的彎矩配置兩邊的柱子的鋼筋。左吹風(fēng)時計算簡圖如圖4.3.1所示，對于A,B柱，，，由表2.5.2得：則排架柱頂不動鉸支座總反力為：各柱頂分配的剪力分別為：排架內(nèi)力圖如圖4.3.1所示圖4.3.1左吹風(fēng)排架內(nèi)力4.4吊車荷載作用下的排架內(nèi)力分析（1）作用于A柱計算簡圖4.4.1a所示，其中吊車的豎向荷載，在牛腿頂面處引起的力矩為：對于A,B柱，，則則排架柱頂不動鉸支座總反力為:各柱頂分配的剪力分別為:排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力圖如圖4.4.1b，c所示MATmaxDmin單位（kN）MATmaxDmin單位（kN）4.5Tmax作用在AB跨柱當(dāng)AB跨作用吊車橫向水平荷載時，Tmax向左時，排架計算簡圖如圖4.5.1a所示。對于A柱，，，由表2.5.3得吊車水平作用力到柱頂?shù)木嚯x比值a=（3.9-1.2）/3.9=0.692，則排架各柱的彎矩圖集柱底的剪力值如圖4.5.1b,c所示，當(dāng)Tmax方向相反是，彎矩圖和剪力圖改變符號，方向不變。單位（kN）TmaxT單位（kN）TmaxTmax4.4內(nèi)力組合由于本例結(jié)構(gòu)對稱，故只需對A柱（或B柱）進(jìn)行最不利內(nèi)力組合，其步驟如下：（1）確定需要單獨(dú)考慮的荷載項目。本工程為不考慮地震作用的單跨排架，共有8種需要單獨(dú)考慮的荷載項目，由于小車無論向右或向左運(yùn)行中剎車時，A、B柱在T作用下，其內(nèi)力大小相等而符號相反，在組合時可列為一項。因此，單獨(dú)考慮的荷載項目共有7項。（2）將各種荷載作用下設(shè)計控制截面（I—I、II—II、III—III）的內(nèi)力M、N（III—III截面還有剪力V）填入組合表5-1。填表時要注意有關(guān)內(nèi)力符號的規(guī)定。（3）根據(jù)最不利又最可能的原則，確定每一內(nèi)力組的組合項目，并算出相應(yīng)的組合值。計算中，當(dāng)風(fēng)荷載與活荷載（包括吊車荷載）同時考慮時，除恒荷載外，其余荷載作用下的內(nèi)力均應(yīng)乘以0.85的組合系數(shù)。排架柱全部內(nèi)力組合計算結(jié)果列入表4-1。截面荷載項目內(nèi)力恒荷載屋面活荷載吊車荷載風(fēng)荷載內(nèi)力組合G1.G2G3.G4Q1Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax左風(fēng)右風(fēng)Nmax及M、VNmin及M、V|M|max及N、V①②③④⑤⑥⑦項目組合值項目組合值項目組合值I-IM(kN·m)18.0813.46-14.92-14.92±6.2913.06-43.31①+②+③+⑤22.91①+0.85(③+⑤+⑦)-36.762①+0.85（③+⑤+⑦）-36.762N(kN)347.52201.600000549.12347.52347.52II－IIM(kN·m)-55.6-36.948.6148.61±6.2913.06-43.31①+②+③+⑤-37.64①+⑦-98.91①+0.85（③+⑤+⑥）2.16N(kN)400.68201.6221.83221.8000824.11400.68589.23III-IIIM(kN·m)24.1716.7714.5714.57±30.2205.6-244.1①+②+③+⑤85.71①+⑥229.72①+0.85（②+③+⑤+⑥)251.19N(kN)450.77201.6221.83221.8000874.2450.77810.68V(kN)8.856.035-3.83-3.83±4.13.18-7.6215.15512.0316.915排架柱設(shè)計5.1柱截面配筋計算最不利內(nèi)力組的選用：由于截面3—3的彎矩和軸向力設(shè)計值均比截面2—2的大，故下柱配筋由截面3—3的最不利內(nèi)力組確定，而上柱配筋由截面1—1的最不利內(nèi)力組確定。(1)Ⅰ——Ⅰ截面配筋：1.組合(與組合相同)縱向受力鋼筋采用HRB335級?。ù笃氖軌海┙?jīng)比較：且,則說明受壓筋不能達(dá)到屈服強(qiáng)度，此時應(yīng)按以下公式計算。故按構(gòu)造配筋（）2.組合縱向受力鋼筋采用HRB335級?。ù笃氖軌海┙?jīng)比較：X<h0ξb且X<2as,則說明受壓筋不能達(dá)到屈服強(qiáng)度，此時應(yīng)按以下公式計算。故按構(gòu)造配筋選用（）(2)Ⅲ——Ⅲ截面配筋：組合縱向受力鋼筋采用HRB335級?。ù笃氖軌海┙?jīng)比較,，中和軸位于腹板內(nèi)，那么應(yīng)重新計算受壓區(qū)高度故按最小配筋率確定配筋面積選用（）2組合縱向受力鋼筋采用HRB335級?。ù笃氖軌海┙?jīng)比較,，應(yīng)重新計算

說明計算不需要配置受拉（壓）鋼筋，故按最小配筋率確定配筋面積選用（）3.組合縱向受力鋼筋采用HRB335級?。ù笃氖軌海┙?jīng)比較,，則可按矩形截面同樣方法處理球選用（）比較以上計算結(jié)果，排架柱配筋為：（單側(cè)）上柱：（）全截面配筋率:下柱：（）全截面配筋率:5.2柱在排架平面外承載力驗算取Ⅰ——Ⅰ、Ⅲ——Ⅲ截面中的進(jìn)行驗算查表（有柱間支撐，垂直房屋排架柱，有吊車房屋柱）得計算高度：上柱:下柱:1.Ⅰ——Ⅰ截面：=549.12L0/b=4875/400=12.19查表得φ=0.95滿足要求2.Ⅲ——Ⅲ截面=874.2L0/b=6880/400=17.8查表得φ=0.816滿足要求2.5.3柱的裂縫寬度驗算《規(guī)范》規(guī)定，對的柱應(yīng)進(jìn)行裂縫驗算。本設(shè)計中的上柱及下柱均的內(nèi)力，故不進(jìn)行裂縫驗算。6牛腿設(shè)計根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖2-5-1所示。其中牛腿截面寬度，牛腿截面高度，。6.1牛腿截面高度驗算已知，，（牛腿頂面無水平荷載），，取，則故牛腿截面高度滿足要求。6.2牛腿配筋計算由于，因而牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求，。實(shí)際選用414（）。水平箍筋選用。1柱的吊裝驗算采用翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部，混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后起吊。由附表查得柱插入杯口深度為，取，則吊裝時的總長度為3.9m+8.9m+0.85m=13.65m，計算簡圖如圖所示。柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載（應(yīng)考慮動力系數(shù)），即圖6.2.1牛圖簡圖圖6.2.2吊裝簡圖在上述荷載作用下，各柱控制截面的彎矩為：由得：令，得，則下段柱最大彎矩為：柱截面受彎承載力及裂縫寬度驗算過程如表6.2.1所示。表6.2.1柱吊裝階段承載--力及裂縫寬度驗算表柱截面上柱下柱61.60（45.63）84.20（62.37）87.90＞0.9×61.60=55.44300.51＞0.9×84.2=75.78190.9481.890.42-0.31＜0.2，取0.20.16＜0.2（滿足要求）0.03＜0.2（滿足要求）7基礎(chǔ)設(shè)計GB50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，對于6m柱距的單層多跨廠房，地基承載力特征值、吊車起重量200~300KN、廠房跨度、設(shè)計等級為丙級時，可不做地基變形驗算。本設(shè)計滿足上述要求，故不做地基變形驗算。基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級采用C20，下設(shè)100mm厚C10混凝土墊層。7.1作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計算作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱底（Ⅲ—Ⅲ截面）傳給基礎(chǔ)的M，N，V以及外墻自重重力荷載。前者由表4.5.1中的Ⅲ—Ⅲ截面選取，見表7.1.1，其中內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)組合值用于地基承載力驗算，基本組合值用于受沖切承載力驗算和地板配筋計算，內(nèi)力的正號規(guī)定如圖2-6-1所示。表7.1.1基礎(chǔ)設(shè)計的不利內(nèi)力組別荷載效應(yīng)基本組合荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合M/（KN·m）N/KNV/KN第1組85.71874.215.15564.10678.0911.88第2組229.72450.7712.03166.96375.649.65第3組251.20810.6916.91182.30632.7213.13由圖7.1.1可見，每個基礎(chǔ)承受的外墻總寬度為6.0m，總高度為14.65m，墻體為240mm厚實(shí)心磚墻（）。鋼框玻璃窗（）基礎(chǔ)梁重量為16.7KN/根.每個基礎(chǔ)承受的由墻體傳來的重力荷載為：240mm厚磚墻鋼框玻璃窗基礎(chǔ)梁距基礎(chǔ)形心的偏心距為：圖7.1.1基礎(chǔ)荷載示意圖7.2基礎(chǔ)尺寸及埋置深度1.按構(gòu)造要求擬定高度h。由表2.4.6得，柱的插入深度，取＝850mm。由表(7)得杯底厚度a應(yīng)大于200mm，取，則基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為-0.500m，故基礎(chǔ)埋置深度d為：由表2.4.7得杯壁厚度，取t＝325mm；基礎(chǔ)邊緣高度取350mm，臺階高度取400mm。2.擬定基礎(chǔ)地面尺寸由式（2.7.2）得適當(dāng)放大，取3.計算基底壓力及驗算地基承載力基底壓力按式（2.7.3）計算，結(jié)果見表2-6-2按式（2.7.8）驗算地基承載力其中，驗算結(jié)果見下表7.1.2。可見，基礎(chǔ)底面尺寸滿足要求。表7.1.2基礎(chǔ)底面壓力計算及地基承載力驗算表類別第1組第2組第3組64.10678.0911.88166.96375.649.65182.30632.7213.13692.85796.71813.05-104.56-4.2715.0792.6455.4085.8884.3689.5584.1874.02<18092.64<21685.12<18085.88<21686.86<18089.55<2167.2基礎(chǔ)高度驗算這時采用基地凈反力設(shè)計值和計算，結(jié)果如表7.2.1所示。表7.2.1基礎(chǔ)底面凈反力設(shè)計值計算表類別第1組第2組第3組85.71874.215.155229.72450.7712.03251.20810.6916.911258.04835.611196.53-115.6524.7751.86155.00113.8193.6884.86137.07118.60由表7.2.1表明基礎(chǔ)高度滿足要求。7.3柱邊及變階處基底反力計算基礎(chǔ)底板配筋計算時長邊和短邊方向的計算截面簡圖如圖7.1.2所示。三組不利內(nèi)力設(shè)計值在柱邊及變階處的基底凈反力計算見表7.2.1。內(nèi)力產(chǎn)生的基底反力示意圖見圖7.3.1。圖7.3.1基礎(chǔ)底板配筋計算截面表7.3.1柱邊及變階處基底凈反力計算公式第1組第2組第3組129.2690.38130.14124.6891.36132.19121.5492.03133.61119.2592.5