十、第二课程设计任务书计算书.doc

装配式单层单跨厂房结构设计计算书、设计资料（抄写任务书中的内容）、结构选型：建议选用的结构形式：1、 屋面板：选自G410，见图20板重： 1.3kN/ m2 (沿斜面)嵌缝重：0.1kN/ m2 (沿斜面)2、 天沟板：选自G410，见图21 3、 天沟重（包括水重）：17.4kN/根4、 天窗架：形钢筋混凝土天窗架选自G316。天窗架及挡风板传到屋架上的重量见图225、 预应力钢混筋凝土折线形屋架选自G415，屋架轴线图尺寸如图23所示。每榀屋架重60.5kN。 图 236、 屋盖支撑：选自G415重量为：0.05kN/ m2 (沿水平面)7、 基础梁：选自G320，bh=250450mm， 每根自重：16.90kN 8、吊车梁：选自G323，见图24每根自重：50kN轨道及垫层重：0.6kN/ m 9、连系梁与过梁，截面与尺寸见剖面图。10、柱间支撑：选自G142.111、基础采用单独杯形基础，基础顶面标高为：-0.6m。12、柱子尺寸： a）、柱子高度：上柱高Hu =11.47.8=3.6 m下柱高Hl=7.8+0.6=8.4 m(基础顶面标高-0.6m)柱总高H = b）、柱截面尺寸：建议上柱为方形截面，bh=400400mm，下柱为工字形截面，bhh f =400800150mm，牛腿尺寸、柱下端矩形截面部分高度尺寸见图25。柱截面几何特征值为： A1 =1.6105 m m2 I1 =2.1310 9 m m4A2 =1.775105 m m2 I2 =14.3810 9 m m4、荷载计算：（均按标准值计算）1、 永久荷载（见图26）、屋架传给柱的永久荷载G1k（A轴或B轴承受）。 a)、天窗架传下的永久荷载（包括天窗架上的屋面板、嵌缝、找平层、防水层、挑檐以及挡风板和天窗架自重）为： b)、屋面永久荷载（包括除天窗架以外的屋面板、嵌缝、找平层及防水层）：c)、屋盖支撑重：0.05 69 =2.7 kNd)、屋架自重： 0.50 60.5 =30.25 kNe)、天沟重： 17.40 kN G1k= kNG1k对上柱轴线的偏心距e1=0.20.15=0.05 m、柱在标高11.10 m以上连系梁及墙体重G2K 连系梁重：0.3 0.24625 =10.8 kN 墙体重： 4.51.76 =45.9 kN G2k=56.70 kNG2k对上柱轴线的偏心距e2=0.2+0.12=0.32 m 、吊车梁及轨道重：G3K G3k= G3k对下柱轴线的偏心距e3=0.750.4=0.35 m 、柱自重：上柱自重G4k= G4k对下柱轴线的偏心距e4=0.400.2=0.2 m下柱自重G5k= (0.2+0.4+0.62)0.40.825+6.60.177525+0.20.4225+0.220.50.425=44.68 kN2、 屋面可变荷载：Qk、屋面施工活载：Q1k=、雪载： Q1k=由于降雪时一般不会上屋面进行施工或维修，因此设计时雪载和屋面施工活载不必同时考虑，仅选用两者中的较大者，即选：Q1k=、屋面积灰荷载：Q“1k= Qk= Q1k+Q“1k=3、风荷载：（由学生完成） 风载高度变化系数：柱顶以下为Z1，按柱顶高度H=11.4+0.15=11.55 m取值；柱顶以上为Z2，按屋面平均高度H=11.4+0.15+0.5(16.9211.4)=14.31 m取值。Z1= q 1= q 2= Z2= F w= 4、吊车荷载：Pk min=Tk=Y1= Y2= Y3= Y4= Dk max=Dk min=Tk max= 2、 排架的内力分析：1、永久荷载作用下： 永久荷载G1k G5k这些集中力并不作用于柱的形心线上，而是偏心的，为了便于计算柱顶的不动铰支反力，现将这些偏心力转换成作用于柱的形心线上的力和力偶：1、 计算作用于柱的形心线上的力和力偶，见图27G1k+G2k=G3k=M1k= G1ke1=M2k= G2ke2= (可按近似作用在柱顶考虑)M3k= G3ke3=M4k=( G1k+ G2k+ G4k)e4=M1k+M2k= M4kM3k=、利用附录10计算柱顶不动铰支反力RA ，Ri =MCi/ H2（见图28）=Hu/ H=3.6/12=0.3 n= J1/J2=2.13/14.38=0.148由附录10中的计算公式可求得：C1 =1.971；C3=1.181RA1 = C1（M1k+M2k）/ H= ()RA2 = C3（M4kM3k）/ H= ()RA= RA= RA1+RA2 = ()、柱顶剪力VA（VB）的计算由于荷载与结构都对称，故排架无侧移，就不必进行剪力分配，柱顶不动铰支反力即为柱顶剪力，即：VA= RA= () VB= RA= ()、绘内力图于图2、在屋面可变荷载QK作用下： 3、在吊车竖向荷载（Dk max、Dk min）作用下： 4、吊车水平荷载（Tk max、）作用下： ()柱顶支反力Ri =C5 Tmax由附录10中的计算公式可分别求得：当Y=0.6Hu=2.16时，C5 = 当Y=0.7Hu=2.52时，C5 =再用内插法求得当Y=2.4m， 即当Y=0.67 Hu时的C5 =柱顶支反力RA = RB =C5 Tmax= R =2 RA = ()柱顶剪力VA = VB =绘出M图（N=0柱底剪力值标在M图中即可5、在风荷载作用下： 3、 内力组合：内力组合通常列表进行，希望同学们将前面计算出的内力(标准值)结果填完内力组合表1，然后根据表1的数据完成内力组合表2（设计值）和表3（标准值）的所有内力组合。内力组合表 1截面内力永久荷载可变荷载屋面活载吊车荷载风载Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax作用左风右风项次-Mk1.5212.99-61Nk280.4500-Mk-35.8112.99-61Nk334.0500-Mk34.5103.87-290Nk378.7300Vk8.3710.82-34.25说明弯矩M以柱左侧受拉为“+”；轴力N以受压为“+”；剪力V以沿杆端顺时针转为“+”内力(设计值)组合表 2 (注：荷载分项系数G可能取：1.0、1.2、或1.35; Q取1.4)截面内力+Mmax与相应的N、V-Mmax与相应的N、VNmax与相应的M、VNmin与相应的M、V组合项內力值组合项內力值组合项內力值组合项內力值-M1+2G=1.354.87N443.25-MN-M1+0.9(2+3+5+6)G=1.2593.391+6G=1.0473.89N892.64378.73V70.0568.12-截面内力(标准值)组合表 3 ( 注：荷载分项系数G取1.0； Q取1.0 )截面内力+Mk max与相应的Nk、Vk-Mk max与相应的Nk、VkNk max与相应的Mk、VkNk min与相应的Mk、Vk组合项內力值组合项內力值组合项內力值组合项內力值-+Mk1+0.9(2+3+5+6428.71+6348.35Nk771.71378.73Vk51.2351.054、 柱截面设计 1、上柱配筋计算： 选取内力组合表-截面的四组内力中最不利的一组内力，按矩形截面对称配筋偏心受压构件进行计算。所选取的内力为：M = N= 柱的计算长度： l0=2Hu=23.6=7.2m材料强度： fc=14.3 N/mm2 fy=300 N/mm2受压区高度： X=N/b1 fc b=0.55365=208.8mm 2 as=235=70mm取受压区高度： X= 偏心距： 1= 2=12=e= e= 选用 （ 2、下柱截面配筋计算：下柱的配筋沿柱全长应配相同的钢筋，比较柱截面-、-的内力后得知截面-的内力起控制作用。-截面中的四组内力中，经计算得知Nmin组合为最不利内力，控制下柱的配筋(因此时柱的计算长度l0=1.5H=1.512=18m，见教材表13-9的注2)。下柱按工字形对称配筋偏心受压构件计算配筋：3、吊装阶段的承载力和裂缝宽度验算：柱除了必须进行使用阶段的承载力计算外，还必须按吊装的实际受力情况和混凝土的实际强度（往往在混凝土达到设计强度7080%时就进行吊装）进行吊装时的承载力和裂缝宽度验算。经验算已满足要求。、牛腿设计1、 荷载计算：荷载包括吊车梁自重、吊车轨道重、吊车轮压Dmax、Tmax等。2、 截面尺寸：。3、 配筋计算：因a0，故纵向受拉钢筋及水平箍筋均按构造配置，不配弯起钢筋（同学们可根据教材上的有关内容自行选配牛腿中的钢筋）。、柱下单独杯形基础设计1、 工程地质资料2、 杯口尺寸及基础底面标高的确定（）1、 杯口尺寸柱插入深度：h1=800mm杯口深度：800+50=850mm杯底厚度：a1=200mm杯口壁厚：t=300mm 杯口壁高度：h2t/0.75300/0.75400 取h2=300mm杯口顶部尺寸：长：800+752=950mm 宽：400+752=550mm杯口底部尺寸：长：800+502=900mm宽：400+502=500mm基础立面见图30 3、 基础底面尺寸的确定： 1、 荷载计算： a）、基础梁传来： 基础梁自重： 窗重：墙重（计算至室外地平）窗过梁重：（0.45+0.3）0.25256= 28.1kN 标准值： =206 kN 设计值： 1.2206=247.2 kN 基础梁荷载对基础底面形心的偏心距为：150+400=550 mm 基础梁荷载对基础底面形心引起的弯矩标准值为：0.55206=113.3 kN m 基础梁荷载对基础底面形心引起的弯矩设计值为：0.55247.2=136 kN mb)、上部柱传来：柱传来的荷载标准值可取内力组合表3中-截面上的四组内力。C）、传至基础底面的荷载效应标准值见基础计算表1所示基础计算表 1+Mk max-Mk maxNk maxNk min轴向力Nb k（kN）上部柱传来378.73基础梁传来206206206206总计977.71584.73弯矩Mb k（kN m）上部柱传来428.7348.35剪力引起48.7953.6基础梁传来-113.3-113.3-113.3总计364.19288.65剪力Vk（kN）51.2351.052、 基础底面尺寸的确定：a)、初步确定底面尺寸取基底以Nk max组合下的总轴向力：Nb k= =按底面尺寸为：（1.11.4）A= 初步确定底面尺寸为：bl =4.53.0m A=4.53.0=13.5m2b）、持力层地基承载力验算：基底自重反力：G/A=200.85+100.80=25 kN/ m2基底面弹性抵抗矩：W=1/634.52=10.125 m3基底土反力值见基础计算表2 基础计算表 2+Mk max-Mk maxNk maxNk minNb k /A72.4243.31Gk /A25252525Mb k /W35.9728.5Pk max（kN/ m2）108.3971.81Pk min（kN/ m2）36.4514.81由基础计算表2中的数据可知，基础底面不出现拉应力，且所有最大土反力Pk max= kN/ m21.2fa=1.2105=126kN/ m2，同时（Pk max+ Pk min）/2皆小于fa=105 kN/ m2，故基楚底面尺寸满足要求。4、基础高度验算在基础抗冲切验算和基础底板配筋计算时，应取各种荷载效应设计值引起的土净反力值PS。传至基础底面的荷载效应设计值见基础计算表3所示，由此而因起的基底土净反力值见基础计算表4基础计算表 3+M max-M maxNmaxN min轴向力N b（kN）上部柱传来36.45378.73基础梁传来247.2247.2247.2247.2总计1139.89675.93弯矩M b（kN m）上部柱传来593.39473.89剪力引起3.5571.53基础梁传来-136-136-136-136总计530.94409.42剪力V（kN）70.0568.12 基础计算表 4+Mmax-MmaxNmaxNminN/A84.4346.37M/W52.4440.44Ps。max（kN/ m2）136.8786.81Ps。min（kN/ m2）31.995.93基础高度验算即进行冲切验算，取基础计算表4中地基净反力、Ps。max最大的一项，经比较确定为 组合下的、Ps。max值为最大，其值为：、Ps。max= kN/ m2 Ps。min= kN/ m21、 验算柱边处冲切（见图31）bt=bc=0.4m ac=0.8m bb=bt +2 h0h0=1.050.04=1.01mb=3mbt+2 h0=0.4+21.01=2.42mA1= =A2= h0 ( bt+bb)/2=( bt + h0) h0 =(0.4+1.01) 1.01=1.424m2hp=1Fl = Ps。maxA1= 0.7hpft A2=0.70.9791.11061.424 =1073.5 kN 满足要求。 、验算变阶处的冲切（见图32）bt=bc=1.15m ac=1.55mh0=0.750.04=0.71mb=3mbt+2 h0=1.15