單層工業(yè)廠房課程設計

azhongUniversityofScienceandTechnology姓名：2015年7月25日 3 (一)、中間柱基礎設計 29 (二)、抗風柱基礎設計 36 (三)、邊柱基礎設計 43 資料某工廠擬建一個焊接車間，根據(jù)工藝布置的要求，車間為單m有一臺Q=20/5t和一臺10t的中級工作制吊車，吊車軌頂標高為8.40m。跨度m6m(端部為5.5m)(1)自然條件：地震設防烈度該工程位于非地震區(qū)，故不需抗震設防。屋面：采用卷材防水屋面，不設保溫層；泥石灰砂漿抹面；門窗：鋼門、鋼窗，尺寸參見立面圖；地面：采用150厚C15素混凝土地面，室內(nèi)外高差為300mm。載按0.70kN/m2計算。屋面荷載標準值為：mm砂漿找平層外加荷載基本組合設計值：1.0kN/m2kNmkNm以滿足要求。板自重標準值為屋面荷載標準值：防水層0.35kN/m2mm砂漿找平層板及灌縫及吊管自重永久荷載總計kNm20.50×2kN/m2活荷載0.70kN/m2可變荷載總計1.70kN/m2屋面荷載設計值為：q2.2+1.4×1.7=5.02kN/m2q2.2+1.4×1.7×0.7=4.64kN/m26m鋼天窗架帶擋風板代號為d；B；根據(jù)實際屋面荷載設計值在表中屋面荷載設計值為q=5.0kN/m2屋架承載能力序號為4。60.5kN。根據(jù)吊車梁支座豎向反力影響線及吊車參數(shù)，計算出最大剪力為332.87kN，查詢04G323－2選用DL－9吊車梁。每根自重為39.50kN。m (t)6m柱距(邊柱)6m柱距(中柱)上柱(mm)下柱(mm)上柱(mm)下柱(mm)6~8000080050〃505015~2085050〃501502002008150150150200200200200200200300200300200300軸線中柱定為軸線通過柱截面幾何中心。B1+B2+B3≥750mm，采用非封閉式定位軸線，如圖。查詢吊車參數(shù)得B1=230mm；取B2=170mm；BmmB150mm。四、排架內(nèi)力計算柱頂標高H=H1+h1+h2：式中H1為軌頂標高，h1為吊車軌頂以上高度，h2為安全凈空尺=400mm，代入：H=H1+h1+h2=8.40+2.2+0.4=11.0mHS=H?H1+h3+h4=16.4?13.8+0.2+1.2=4m柱截面尺寸如圖。AS=500×500=2.5×105mm2荷載作用的示意圖如圖。e1=50mm;e2=250mm;e4=400mm。防水層0.35kN/m2mm砂漿找平層板及灌縫及吊管自重永久荷載總計kNm2屋面恒載設計值：P1=1.2×=204.84kN載面活荷載設計值：Q1=1.2×0.5×6×182=32.4kNP4=1.2×(38.71+1.0×6)=53.7kNa荷載9.4kN9.4kN吊車計算簡圖如圖。22×22×+22×)=78.2kNb.吊車水平向荷載TmaxQ(G2+G3)yi=×1.4×0.9×[0.12×(39+100)+0.1×(78+200)=14.0kN風荷載體形系數(shù)如圖。按地面粗糙度為B類計算風壓高度變化系數(shù)。qQszwB×6=2.78kN/m(→)qQszwB×6=1.73kN/m(→)W=∑(μs2?μs1)μzw0hiB=1.4×1.22×0.35×6×[(0.8+0.5)×1.9kN(→)+(0.6?0.2)×1.3+(0.6+0.6)×2.813+(0.7?0.7)kN(→)P矩和軸力P1=204.8kN，M11=P1×e1=204.8×0.05=10.24kN?mM12=P12=204.8×0.25=51.2kN?mC1=1.5?=1.5×C1=1.5?=1.5×=1.23(?1)R11==10.24×=0.74kN(←) 1?λ21?0.2352C3=1.5? 1?λ21?0.23521+λ3(?1)1+0.2353×(?1)RkN(→)R1=R11+R12=3.96?0.74=3.22kN(→)N1=204.8kN彎矩和軸力PkNM2=P2e2=30×0.25=7.5kN?mRkN(→)N2=30kNP3=109.2kNN3=109.2kNPkN；M4=P4e4=53.7×0.4=21.48kN?mRkN(←)綜上恒載作用下柱頂反力：R=R1+R2+R4=3.22+0.58?1.67=2.13kN(→)恒載作用下內(nèi)力圖如圖。的彎矩和軸力屋面活荷載作用與屋面恒載相同，即內(nèi)力成比例。kNMkNmM12=51.2×=8.1kN.mR1=3.22×=0.51kN(→)內(nèi)力圖如圖。MA=Dmaxe4=419.4×0.4=167.76kN?mMB=Dmine4=78.2×0.4=31.28kN?mRA3kN(←)RB==31.28×=2.43kN(→)因為A、B兩柱相同，故ηA=ηB=0.5，則各柱剪力為：VA=RA?ηA(RA+RB)=?13.03?0.5×(?13.03+2.43)=?7.73kN(←)VB=RB?ηA(RA+RB)=2.43?0.5×(?13.03+2.43)=7.73kN(→)內(nèi)力圖如圖。最大輪壓作用在B柱時，其受力情況與最大輪壓作用在A柱正好相反，內(nèi)力圖可參考圖。C5==.712?2.1λ+λ3(+0.1)2?2.1×0.235+0.2353(+0.1)C5==.71RA=RB=TmaxC5=14.0×0.71=9.94kN(←)柱頂剪力：VA=VB=RA?ηA(RA+RB)=9.94?0.5×(9.94+9.94)=0kN內(nèi)力圖如圖。向左時時相反，其內(nèi)力圖可參考圖。的內(nèi)力C11===0.353[1+λ4(?1)]3×[1+0.2354×(?1)]C11===0.358[1+λ3(?1)]8×[1+0.2353×(?1)]RA=qHC11=2.78×17×0.35=16.54kN(←)RB=qHC11=1.73×17×0.35=10.29kN(←)VA=RA?ηA(RA+RB?W)=?16.54?0.5×(?16.54?10.29?22.8)=8.28kN(→)VB=RB?ηA(RA+RB?W)=?10.29?0.5×(?16.54?10.29?22.8)=14.53kN(→)內(nèi)力圖如圖。用時左風內(nèi)力圖。內(nèi)力組合截面風 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)MN000000MN0000MN0000V截面合M17181217NM13181318NM17181317N47.1V截面合恒荷載+0.9×(任兩種或兩種以上活荷載)M1271368123681368NM135712812357NM12357146812357NV中間跨柱的計算結(jié)果設計，不單獨計算。截面尺寸：上柱500mm×500mm矩形截面下柱500mm×1000mm×500mm工字形截面bbfmmhhf=200mm。材料等級：混凝土C30fc=14.3N/mm2取a=a'=35mm鋼筋受力筋為HRB335級鋼筋fy=f=300N/mm2ξb=0.55fy=210N/mm2m下柱1×13=13m下柱1×13=13m(1)上柱Nb=fcbh0ξb=14.3×500×(500?35)×0.55=1828.6kN內(nèi)力組合表中Ⅰ－Ⅰ截面的控制內(nèi)力N均小于Nb，則都屬于大偏(2)下柱=14.3×(500?120)×200+14.3×120×965×0.55=1997.6kN內(nèi)力表中Ⅰ－Ⅰ、Ⅰ－Ⅰ截面的控制力N均小于Nb，則都屬于大偏心受壓，所以取彎矩較大而軸力較小的情況，選出內(nèi)力組合：N(1)上柱筋x===32.8mm<2as=70mm屬于大偏心受壓，取x=70mm。e0===429.7mmmh3030ei=e0+ea=429.7+20=450mmN234.8×103ζ1===7.6>1，取ζ1N234.8×103==16>==16>8lhhh 1l021eihh 1l021eih50η=1+()ζ1ζ2=1+×162×1×0.99=1.187e=e=ηei+?as=1.187×450+?35=749.2mmh2e'=e?h0+a=749.2?465+35=319.2mmAs=A===581mm2A6@100。受彎平面外承載力驗算：lhh71.1kN>N=234.8kN71.1kN>N=234.8kN滿足要求。(2)下柱Nfcbh×200=1430kNx==70.8mm>2as=70mmN505.9×103hhe0===N505.9×103hh 3030eammmm 3030ei=e0+ea=1555.1+33.3=1588.4mm96>1，取ζ196>1，取ζ1=1==13==13<15lh1000ζ2=1η=1+()ζη=1+()ζ1ζ2=1+×132×1×1=1.07eih1588.4h096514h0965e=ηei+?ae=ηei+?as=1.07×1588.4+?35=2164.6mm2Ne?fcbx(h0?0.5x)505.9×103×2164.6?14.3×500×70.8×(965?0.5×70.8)35)=8.5mm2x==123.0mm>2as=70mme0===879.1mmeaeammmmea33.3mmh3030ei=e0+ea=879.1+33.3=930.4mmN879.5×103cAhlN879.5×103cAhl==13==13<15lhhζ2=1η=1+()ζη=1+()ζ1ζ2=1+×132×1×1=1.125eih930.4h0965140h0965e=ηei+?as=1.125×930.4+?35=1511.7e=ηei+?as=1.125×930.4+?35=1511.7mm2As=A===1833.7mm2A100。受彎平面外承載力驗算：A=2.815×105mm2，Iy=4.56×109mm4 iy===127.3mmIiy===127.3mmA2.815×10500NcNcfcAfA5+300×2454×2)91.9kN>N=879.5kN滿足要求。作用于牛腿頂面的荷載：驗算FVk=+=+=344.3kNFV=P4+Dmax=53.7+419.4=473.1kNFh=0驗算h0=h1?as+Ccot450=400?35+200×1=565mm=344.3kN滿足要求。積不應小于承受FV的受拉縱筋面積的局部承壓面積近似按柱寬乘以吊車梁端承壓板寬度取用：A=500×420=2.1×105mm2FVk344.3×103A2.1×105==1.64Nmm2<0.75fc=A2.1×105滿足要求。采用翻身起吊，對圖中三截面進行承載力驗算和裂縫寬度驗算。(1)荷載(2)內(nèi)力通過計算可得：(3)驗算截面按雙筋截面計算，裂縫允許寬度[ωmax]=0.3mm。采用限制鋼筋應力來限制裂縫寬度。Ⅰ-Ⅰ截面As===588.2mm2裂縫驗算：σs===82.5Nmm2<[σs]=240N/mm2滿足要求。Ⅰ-Ⅰ截面As===392.1mm2裂縫驗算：σs===55.0Nmm2<[σs]=240N/mm2滿足要求。Ⅰ-Ⅰ截面As===289.6mm2裂縫驗算：σs===160.7Nmm2<[σs]=250N/mm2滿足要求?？癸L柱設計材料等級：混凝土C30fc=14.3N/mm2HRB335級鋼筋fy=f=300N/mm2fy=210N/mm2抗風柱主要承受山墻風荷載，豎向荷載只有柱的自重，設計時近似按受彎構(gòu)件計算?？癸L柱頂應低于屋架上弦中心線50mm，可以由剖面圖得抗風柱的上柱Hu=2.6m，下柱Hl=16.9m，總高H=19.5m?？癸L柱頂和屋架上弦連接，連接一般采用豎向可移動、水平向又有較大剛度的彈簧板連接山墻重量由基礎梁傳至基礎。 (1)、風荷載zm (2)、柱自重計算簡圖如圖十五所示。u12Ibh3=5.21109mm4，Hu=u12nu；入=u=nu；入=u==0.133lI14.29109H19.5l筋采用對稱配筋。 (1)、上柱截面(按近似受彎計算)M=52.2kN.m;N=19.5kN M52.21062As=fy(h0一as)=300(465一35)=404.7mm (2)、下柱截面(按近似受彎計算)M=157.3kN.m;N=184.3kN M157.31062As=fy(h0一as)=300(665一35)=832.3mm基基 筋示意圖見圖。十、礎設計計 (一)、中間柱基礎設計材料等級：混凝土C25fc=11.9N/mm2;ft=1.27N/mm2鋼筋HRB235級鋼筋fy=f=210N/mm2基底設置100厚C15素混凝土墊層。 (1)、柱底傳遞的荷載從A柱內(nèi)力表中選出3-3截面的M絕對值最大(Mmax;Mmin)的兩組內(nèi)力(包括N;V)。選出的內(nèi)力組合列于下表中?；A的荷載標準組合Mk/(kN.m)Nk/(kN)Vk/(kN)12528.3-41.8 (2)、基礎梁傳遞的荷載每個基礎承受的外墻總寬度為6.0m，總高度為13.8m，墻體為 kNm2)，基礎梁重16.7kN/根。每個基礎承受的由基礎梁傳來的荷載標準值：240墻kN窗基礎梁重16.7kNNN=314.6kNNwk距ew=(240+1000)/2=620mmwwkN=1.2N=1.2314.6=wwk (1)、按構(gòu)造要求擬定高度h=h+a+柱底插入杯口深度h1=0.9hc=0.91000=900mm800mm，取mm (2)、擬定基礎底面尺寸設l/b=1.5b==2.23取b=2.8m;l=1.5b=4.2m，A=lb=4.22.8=11.76m212123W=6bl=62.812123 (3)、基底壓力計算及地基承載力驗算基底壓力計算及地基承載力驗算過程和結(jié)果列于下表：計算及地基承載力驗算表Mk/(kN.m)Nk/(kN)Vk/(kN)528.3-41.8Nbk(=Nk+Gk+Nwk)/(kN)-775.6e==700mmpk,minAWpk,max(=NbkMbk)(kNpk,minAWp=(pk,max+pk,min)/2fapk,max1.2fa/(kPa)201.0276kPa滿足要求。此時應采用基底凈反力設計值，基底凈反力設計值的計算過程及結(jié)果列于下表中。力設計值計算表Mk/(kN.m)Nk/(kN)Vk/(kN)528.3-41.8Nb(=Nk+Nwk)/(kN)-775.6e==700mmpj,minAWpj,max(=NbMb)(kNpj,minAW上表中第二組荷載按pj,min=計算時pj,min<0，故對該組內(nèi)力應如下計算：e==945.3mml22Pa由于臺階高度與臺階寬度相等(均為450mm)，所以只需要驗算變階處的受沖切承載力。計算截面如圖所示；FlpjAl=169.11.09=184.3kNh00mm?。篽p=1.0；ft=1.27N/mm2l基礎高度滿足要求。=1418.8kN>F=l基礎高度滿足要求。基礎底板配筋計算時長邊和短邊方向的計算截面見下圖。 (1)、柱邊及基礎變階處基底反力計算兩組不利內(nèi)力設計值在柱邊和變階處的基底凈反力計算見下表。力計算表pj,max+pj,I/(kN/m2)2pj,max+pj,III/(kN/m2)2pj,max+pj,min/(kN/m2)2換成上表在計算第二組荷載下基底凈反力pj,I;pj,III時相應的;換成 (2)、柱邊及基礎變階處彎矩計算bc (3)、配筋計算長邊方向鋼筋面積：A=MI=333.4106=1457.9mm2sI0.9h0fy0.9(1250一40)210A=MIII=229.2106=1595.7mm2sIII0.9h0fy0.9(800一40)210選用A12@180(As=1759.3mm2)。短邊方向鋼筋面積：A=MII=188.3106=830.2mm2yA=MIV=86.9106=613.1mm2hdfy選用A8@200(As=1056.3mm2)。 (二)、抗風柱基礎設計材料等級：混凝土C25fc=11.9N/mm2;ft=1.27N/mm2鋼筋HRB235級鋼筋fy=f=210N/mm2基底設置100厚C15素混凝土墊層。 (1)、柱底傳遞的荷載按前面抗風柱的設計計算結(jié)果將M;N;V的內(nèi)力組合列于下表中。基礎的荷載基本組合標準組合M/(kN.m)N/(kN)V/(kN)Mk/(kN.m)Nk/(kN)Vk/(kN) (2)、基礎梁傳遞的荷載每個基礎承受的外墻總寬度為6.0m，總高度為19.5m，墻體為基礎梁重16.7kNNN=629.8kNNwkewmmwwkN=1.2N=1.2629.8=wwkA=lb=32=6m2 (1)、按構(gòu)造要求擬定高度h=h+a+ (2)、擬定基礎底面尺寸lbbmbmlbm，12123W=6bl=62312123 (3)、基底壓力計算及地基承載力驗算基底壓力計算及地基承載力驗算過程和結(jié)果列于下表：計算及地基承載力驗算表Mk/(kN.m)Nk/(kN)Vk/(kN)Nbk(=Nk+Gk+Nwk)/(kN)e==500mmpk,minAWpk,max(=NbkMbk)(kNpk