混凝土单层厂房设计.doc

中文题目 广州镇泰机械制造厂金工装配车间 副标题 单层厂房建筑结构设计 外文题目 MENTALWORKING ASSEMBLY WORKSHOP OF ZHENTAI MACHINE FACTORY IN GUANGZHOU 毕业设计 论文 共 55 页 其中 外文文献及译文 17 页 图纸共 9 张 完成日期 2009 年 6 月 答辩日期 2009 年 6 月 摘要 本工程是广州一单层单跨工业厂房 总建筑面积约 3500 东侧端部贴建二层框架 2 m 辅助使用空间 厂房内设两台桥式吊车 轨顶标高为 中部由宽变形t10mm9600mm100 缝分为两个厂房单元 主体采用大型屋面板 钢屋架 排架柱的钢筋混凝土排架结构形式 结构整体双轴对称 跨度 柱距为 刚度和质量分布均匀 设计时主要考虑了结m30m6 构自重 风荷载 吊车荷载以及水平地震作用对结构的影响 经计算 厂房结构满足承 载力要求和正常使用要求 本设计包括建筑设计和结构设计两部分 建筑设计主要考虑建筑的采光 通风 防水 防火以及设备安装使用要求 结构设计主要是进行结构和构件的选型 并利用剪力分配 法 对多种荷载作用下的各榀排架进行内力计算和组合 选择最不利组合设计排架柱和 基础的截面及配筋 最后绘制相关建筑图 结构图和各部位的节点详图 关键词 单层厂房 排架结构 建筑设计 结构设计 剪力分配法 ABSTRACT This project is a single layer single span plant with a total construction area of about 3500 At the very tip of the eastern part of the plant is a auxiliary use space made of a second 2 m frame And there are two bridge crane in the plant with the rail top elevation of 9 6 The plant m is separated into two sections by a 100wide movement joint located at the central it s main mm block adopts the structural form of reinforced concrete bent The overall structure is double symmetry With the span of 30and the column space of 6 it has equally distributed rigidity mm and mass The design mainly considered the effect caused by dead load wind load crane load and horizontal seismic reaction and after the calculation the workshop structure can meet the requirements of bearing capacity and regular service This design was comprised of architectural design and structural design The architectural design was proceed to fill the bill of daylighting airing waterproof fire resistance and other equipment requirement while the structural design had to carry on the mission of choosing structural forms calculating the inner force of every bent which came from loads of various pattern making internal force combination and identifying the most disadvantaged group to design cross section and reinforcement In the end related architectural drawing working drawing and joint detail were required Keyword single layer workshop bent structure architectural design structural design shear distribution method 目录目录 前言前言 7 1 1 工程概况工程概况 8 1 11 1 工程概况工程概况 8 1 1 1 水文地质条件 8 1 1 2 气象资料 8 1 21 2 设计概况设计概况 8 1 31 3 设计成果设计成果 9 1 3 1 概况 9 1 3 2 施工图 9 2 2 建筑设计建筑设计 9 3 3 结构设计结构设计 10 3 13 1 结构构件选型和布置结构构件选型和布置 10 3 1 1 屋面板 10 3 1 2 屋架 11 3 1 3 吊车梁 12 3 1 4 排架柱 13 3 1 5 基础梁 14 3 23 2 荷载计算荷载计算 15 3 2 1 屋盖自重 15 3 2 2 柱自重 15 3 2 3 吊车梁及轨道自重 16 3 2 4 屋面活荷载 16 3 2 5 吊车荷载 16 3 2 6 风荷载 17 3 33 3 内力分析内力分析 17 3 3 1 屋盖自重 18 3 3 2 柱及吊车自重作用 19 3 3 3 屋面活荷载 19 3 3 4 吊车荷载作用 20 3 3 5 风荷载作用 22 3 43 4 排架柱设计排架柱设计 23 3 4 1 排架柱配筋计算 24 3 4 2 柱斜截面承载力验算 29 3 4 3 运输 吊装阶段验算 29 3 4 4 柱裂缝宽度验算 32 3 53 5 抗风柱设计抗风柱设计 34 3 5 1 确定抗风柱的尺寸 34 3 5 2 求风荷载 q 及柱剪力 34 3 5 3 截面配筋 35 3 5 4 运输 吊装阶段验算 36 3 63 6 柱间支撑柱间支撑 39 3 6 1 上柱支撑 39 3 6 2 下柱支撑 40 3 73 7 牛腿设计牛腿设计 40 3 7 1 验算截面尺寸 40 3 7 2 正截面承载力计算及配筋 41 3 7 3 斜截面受剪承载力 41 3 7 4 局部承压强度验算 41 3 83 8 排架柱基础设计排架柱基础设计 42 3 8 1 初步确定基础尺寸 42 3 8 2 确定基础底面尺寸 42 3 8 3 验算基础高度 44 3 8 4 基础底板配筋计算 46 3 93 9 抗风柱基础设计抗风柱基础设计 48 3 9 1 初步确定基础尺寸 48 3 9 2 确定基础底面尺寸 49 3 9 3 验算基础高度 50 3 9 4 基础底板配筋计算 51 3 113 11 地震作用和结构抗震验算地震作用和结构抗震验算 53 3 11 1 厂房的横向抗震验算 53 3 11 2 建立结构计算简图 54 3 11 3 柱顶横向水平地震作用下的排架地震效应 57 3 11 4 吊车地震作用下的排架地震作用效应 58 3 11 5 排架地震作用效应和其他荷载效应的组合 59 3 11 6 厂房纵向抗震验算 60 3 123 12 圈梁布置圈梁布置 61 结论结论 63 致谢致谢 64 参考文献参考文献 65 前言前言 建筑工程专业是一个很注重实践和理论相结合的专业 综合性要求很强 不仅要求 学生熟练掌握一些必备的专业知识 也注重对学生具体实践能力和操作能力的培养 大 学四年中 我们学习了多门专业性课程 这些课程之间有着密不可分的关系 是相互制 约和相互补充的 必须综合起来运用才能真正地指导实际 可是学习的过程中 我们只 是分散地 零星地学习了各门课程的基本知识点 所掌握的知识和技术基本上是零散无 章的 没有综合的建筑思想 也没有成熟的建筑知识的框架 难以做到举一反三 把握 整体 毕业设计刚好给我们提供了这样一个平台来整合消化四年来的专业积累 把零散 的知识融合成一种文化和素质 能让我们在全面温习四年所学的基础上 将其融会贯通 提高我们的综合素质和工作能力 毕业设计我的设计题目是单层工业厂房 单层厂房只有一些特殊的行业才需要使用 单层厂房 比如五金塑胶 机械设备 印刷纸品 模具等行业 其结构型式主要有排架 结构和刚架结构两种 近年来 我国每年完成的建筑工程中 工业建筑占了一半以上 发展迅猛 并正朝着技术密集型发展 其设计体现出节能省地趋势 生态化趋势 高科 技化趋势 工业与民用建筑设计的一体化趋势 人性化趋势 多元化趋势 可持续性趋 势 文化性趋势 并更加注重设计标准化 构件工业化 施工机械化 本次设计内容包括建筑设计和结构设计两大部分 建筑设计在考虑建筑物使用功能 和设备安装使用要求的基础上 涵盖平面设计 正立面 侧立面和剖面设计和总平面图 等内容 结构设计则主要包括排架结构设计和基础设计 包括各种荷载作用下排架结构 的内力计算和组合和最不利组合的筛选 并进行排架柱和抗风柱截面的配筋计算 吊装 验算和抗震验算 1 1 工程概况工程概况 1 11 1 工程概况工程概况 1 1 11 1 1 水文地质条件水文地质条件 表层为厚 1 0m 3 50m 的杂填土 1层 耕植土 层 标高 33 42m 32 19m 以下为 新近沉积的褐黄色 饱和的粘质粉土 粉质粘土 层 标高 32 98m 30 64m 以下为新近 沉积的褐黄色 饱和的粘土 重粉质粘土 层 标高 29 53m 26 21m 以下为一般第四系 沉积的褐黄色 饱和的粘质粉土 砂质粉土 层 粘土 1 层 标高 28 44m 25 21m 以 下为一般第四系沉积的褐黄 褐灰色 饱和的粉质粘土 重粉质粘土 层 标高 23 41m 20 71m 以下为一般第四系沉积的褐灰色 饱和的粘质粉土 层 标高 22 81m 18 59m 以下为一般第四系沉积的褐灰色 密实 饱和的粉细砂 层 粉质粘土 1 层 各土层详 细性质参见地层岩性及土的物理力学性质综合表 1 1 21 1 2 气象资料气象资料 冬季室外平均温度 13 7 夏季室外平均温度 32 5 冬季最低温度 1 7 降雨量 1764 5mm 抗震设防类别为丙类 设防烈度为 7 度 设计地震分组为第一组 设计基本地震加 速度值为 0 15g 建筑场地类型为 类 场地粗糙程度为 B 类 广州 基本风压 0 50 kN m2 基本雪压 0 65 kN m2 1 21 2 设计概况设计概况 拟建一单层单跨工业厂房 建筑面积为 3500 采用采用大型屋面板 钢屋架 钢筋混凝土排 2 m 架柱的排架结构 东侧端部贴建二层框架辅助使用空间 柱网布置图如下 图 1 1柱网布置图 Fig 1 1 column net general arrangement 1 31 3 设计成果设计成果 1 3 11 3 1 概况概况 建筑设计说明 结构设计说明 结构计算书 1 3 21 3 2 施工图施工图 1 建筑 900mm 标高处平面图 5400mm 标高处平面图 建筑立面图 横向剖面图 建筑节点大样图 2 结构 基础布置图 结构布置图 柱配筋图 屋架上下弦支撑布置图 节点详图 2 建筑设计建筑设计 建筑设计综合考虑采光 通风 防水 防火以及设备安装使用要求 内容包括总平 面图设计 建筑总说明 平面设计 立面设计 剖面设计 主要节点大样设计和门窗表 本工程采用的窗地面积比大约为 1 3 5 建筑面积为 不必进行防火分区的设置 2 3500m 牛腿标高为 8700mm 轨顶标高 9600mm 满足工程要求 设计成果反映在图纸上 总平面图设计 明确建筑物的高度 层数 宽度 长度以及与相邻建筑物的距离 考虑其朝向 采光和交通 并得出建筑物的主要经济指标 比例为 1 500 建筑总说明 包括建筑物各部分的设计原则和施工方法 建筑材料的选取 建筑设 计时使用的标准 规范和图集 平面设计 用平面图分标高表示不同平面内的尺寸 如单厂主体下窗台标高处和贴 建二层框架二层窗台标高处 比例为 1 100 立面设计 包括正立面图 侧立面图 纵向用 1 21 轴表示 横轴用 A F 轴表示 并 表示出外体材料 装饰 门窗位置和尺寸 通过立面图可以直接看出建筑的正面布局 建筑的总高度 比例为 1 100 剖面设计 绘制特殊部位的剖面图 以直接得到建筑物的某些细部构造 采用一字 型横向剖面即可 比例为 1 100 建筑节点设计 散水 台阶 坡道 天沟 窗台和构造缝的节点详图设计 3 结构设计结构设计 采用大型屋面板 钢屋架 钢筋混凝土排架柱的排架结构 主要计算构件为排架柱 牛腿 抗风柱和基础 3 13 1 结构构件选型和布置结构构件选型和布置 3 1 13 1 1 屋面板屋面板 1 屋面板 采用 1 5m 6 0m 预应力钢筋混凝土屋面板 根据 04G410 2 选用屋面板时基本组合的荷载分项系数 屋面板4 1 35 1 QG 承受荷载如下 橡胶防水卷材防水层 0 2KN m2 保温层 0 48KN m2 20 厚水泥砂浆找平层 0 4KN m2 活荷载 0 5KN m2 q 1 35 0 2 0 48 0 4 1 4 0 5 0 7 1 948KN m2 选择 Y WB 2 允许外加均布荷载基本组合设计值 q 为 2 05KN m2 满足承载力条件 屋面板自重 1 4KN m2灌缝重标准值 0 1KN m2 2 嵌板 橡胶防水卷材防水层 0 2KN m2 保温层 0 48KN m2 20 厚水泥砂浆找平层 0 4KN m2 活荷载 0 5KN m2 q 1 35 0 2 0 48 0 4 1 4 0 5 0 7 1 948KN m2 选择 Y KWB 1 允许外加均布荷载基本组合设计值 q 为 2 58KN m2 满足承载力条件 板自重 1 7KN m2灌缝重标准值 0 1KN m2 3 天沟板 根据屋面排板计算 考虑采用 680mm 宽度的天沟板 落水管之间的水平间距 12m 天沟流水坡长为 6m 采用焦渣找坡层 坡度为 1 最薄处 20mm 最厚处 80mm 水泥砂浆找平 上铺橡胶防水卷材 焦渣找坡层 按其平均厚度计算 厚度为 50mm 焦渣自重为 14KN m3 焦渣均布荷载 0 05 14 0 7KN m2 20 厚水泥砂浆找平层 0 4KN m2 橡胶防水卷材防水层 0 2KN m2 积水荷载考虑 230mm 水深 为 2 3KN m2 活荷载 0 5KN m2 卷材防水层考虑高肋和低肋覆盖部分 按天沟宽度的 2 5 倍计算 b 天沟宽度 190 680 190 490mm q 1 35 0 2 2 5 0 7 0 4 2 3 1 4 0 5 0 49 2 92KN m2 选择 TGB68 允许外加均布荷载基本组合设计值 3 66KN m2 满足承载力条件 天沟板板自重 2 13KN m2 3 1 23 1 2 屋架屋架 屋面恒荷载 屋面板以上1 08KN m2 屋面板自重1 4KN m2 灌缝重0 1KN m2 总计2 58KN m2 屋面活荷载0 5KN m2 屋面荷载设计值 组合一 1 35 2 58 1 4 0 5 0 7 3 973KN m2 组合二 1 2 2 58 1 4 0 5 3 596KN m2 选择 GWJ30 2A1 屋面荷载设计值 q 为 4 0KN m2 3 973KN m2 满足承载力要求 屋架自重为 4550kg 榀 初定屋架支撑自重为 0 25KN m2 3 1 33 1 3 吊车梁吊车梁 厂房设置两台桥式吊车 吊车参数如下表 表 3 1 1 吊车梁参数 Table 3 1 1 parameter of crane beam 起重量跨度 小车 质量 总质 量 轨顶以上 高度 轨道中心至 端部距离 宽度轮距 最大轮 压 最小轮 压 10t28 5m 4 084 t 31 6 t 2239mm230mm6922mm5000mm147KN57 1KN 根据吊车跨度和起重量 中间跨选择钢筋混凝土吊车梁 DL 7Z 自重为 2 75t 根 伸 缩缝跨和边跨分别选 DL 7S 和 DL 7B 自重为 2 82t 根 根据吊车梁和吊车参数 选择吊车轨道联结型号为 DGL 12 螺栓间距为 260mm 钢 轨型号为 38kg m 最大轮压设计值为 510KN 轨道面至梁顶面距离为 170 190mm 选择 车挡型号为 CD2 适用于 10t 吊车 走道板 中间跨选择 DB80 1 边跨和伸缩缝处跨选 择 DB80 1S 各构件参数如下表所示 表 3 1 2 构件参数表 Table 3 1 2 parameter of construction members 编号尺寸 mm 自重 吊车梁 DL 7Z DL 7S DL 7B 高度 900 上翼缘 500 下翼缘 250 t 82 2 75 2 轨道联结DGL 12螺栓间距 260钢轨自重 38kg m 车挡CD2 走道板 DB80 1 DB80 1S 板长 5550 4950 板宽 800 t 78 0 85 0 3 1 43 1 4 排架柱排架柱 初定牛腿标高为 8700mm 吊车梁高度为 900mm 轨顶标高 牛腿标高 吊车梁高度 钢轨高度 200mm 8700 900 200 9800mm 与工艺要求相差在 200 以内 满 足要求 柱顶标高 轨顶标高 轨顶至吊车小车顶面距离 安全距离 220mm 9800 2239 220 12359mm 取为 12600mm 全柱高 H 柱顶标高 基顶至 0 00 标高处高度 12600 1200 13800mm e1 e4e4 h h 1 a 参 数构 件 图 3 1 1 排架柱示意图 Fig 3 1 1 diagrammatic sketch of bent frame column 下柱高 H1 8700 1200 9900mm 上柱高 H2 12600 8700 3900mm 柱截面设计 根据混凝土结构计算手册 Hk 9900 900 10800mm基顶至吊车梁顶距离 Hl 8700 1200 9900mm基顶至吊车梁底距离 下柱 h 9900 14 707 14mm选择 h 1000mm 14 l H b 9900 25 396mm选择 b 400mm 25 l H 上柱初选截面为 b h 400 400mm 下柱截面高度在 900 1100mm 选择工字形柱 下柱截面取为 bf h b hf 400 1000 120 150 工字型截面 轨道中心线至纵向定位轴线间的间距一般取 750mm 取轨道中心线距离上柱内边缘为 350mm 吊车端部到柱内边缘净距为 120mm 80mm 满足安全要求 梯形屋架在上柱的作用点距离纵向定位轴线 150mm e0 1000 2 400 2 300mme1 400 2 150 50mme2 350 1000 2 400 250mm 牛腿尺寸初选 h1 400mm h 500mm满足 h1 h 满足要求 3 1 45 图 3 1 2 排架柱截面图 Fig 3 1 2 section graph of bent frame column 排架截面参数 根据排架柱的截面尺寸 得出柱的计算参数如下 表 3 1 3 柱截面参数 Fig 3 1 3 parameter of bent frame column cross section 1000400 400 15025 120 截面尺寸 mm 面积 mm2 惯性矩 mm4 上柱 400 4001 6 1052 13 109 下柱 400 1000 100 1501 975 10525 59 109 惯性矩 上柱 Iu 2 13 109mm4 12 400400 12 33 bh 下柱 Il 25 59 109mm4 23 3 3 252 325252150 2 1 2 650280 12 1 12 1000400 3 1 53 1 5 基础梁基础梁 外墙采用 370 墙 突出于柱外 查 钢筋混凝土基础梁 04G320 图集 采用基础梁 类型如表 3 1 4 所示 表 3 1 4 基础梁选用表 Table 3 1 4 table of foundation beam 编号梁长 mm 自重 t 整体 JL 2559502 48 有窗 JL 2759502 48 有门 JL 2859502 48 3 23 2 荷载计算荷载计算 3 2 13 2 1 屋盖自重屋盖自重 橡胶防水卷材防水层 0 2KN m2 保温层 0 48KN m2 20 厚水泥砂浆找平层 0 4KN m2 截面参数 柱 基 础 梁 类 型 屋面板 1 4 0 1 1 5KN m2 g 2 58 KN m2 屋架自重45 5KN 榀 则作用于柱顶的屋盖结构自重为 G1 1 2 2 58 6 30 2 1 2 45 5 0 5 332 94KN 3 2 23 2 2 柱自重柱自重 柱采用 C30 混凝土 重度为 25KN m3 标准值 上柱 G2 k 0 4 0 4 25 3 9 15 6KN 下柱 G3 k 25 1 975 105 106 9 9 48 88KN 设计值 上柱 G2 15 6 1 2 18 72KN 下柱 G3 48 88 1 2 58 66KN 3 2 33 2 3 吊车梁及轨道自重吊车梁及轨道自重 G4 1 2 28 2 0 38 6 36 58KN 3 2 43 2 4 屋面活荷载屋面活荷载 屋面均布活荷载为 0 5KN m2Q1 1 4 0 5 6 30 2 63KN kQQ1 3 2 53 2 5 吊车荷载吊车荷载 根据吊车宽度 B 和和轮距 K 算的吊车梁支座反力影响线中各轮压对应的坐标值图 所示 以此求的作用于牛腿上的吊车竖向荷载 PmaxPmax 9 92 22 2 6 60 00 00 0 4 40 07 78 8 6 60 00 00 0 1 1 1 10 00 00 0 6 60 00 00 0 PmaxPmax 图 3 2 1 简支吊车梁支座反力影响线 Fig 3 2 1 End reaction influence line of crane beam 两台吊车组合 取折减系数为0 9 并忽略第三跨 Pmax的有利作用 1 4 0 9 147 1 341 98KN kQD D max max 6000 40781000 132 84KN kQD D min min kmaz k P P D min max mkNeDM 50 8525 0 98 341 2maxmax mkNeDM 21 3325 0 84 132 2minmin 吊车横向水平刹车力 吊车起重量为 10t 取横向水平荷载系数 0 12 KNGGT kkki 90 1610 10084 4 12 0 3 2 N23 4 90 16 4 1 4 1 KTT kik KNyTT ikk 03 7 1 6000 40781000 23 4 9 0 max KNTT Q 84 9 03 7 4 1 maxmax 3 2 63 2 6 风荷载风荷载 地面粗糙程度为 B 类 0 6 0 5 0 8 0 5 0 7 0 8 0 5 0 7 图 3 2 2 风载体形系数 Fig 3 2 1 The wind carrier form factor 基本风压 0 5KN m2 屋架坡度为 10 角度为 5 7 风载体形系数如图 室外标高为 300 按室外标高取风压高度变化系数 自室外地坪至柱顶高度为 12600 300 12900mm 08 1 0 114 1 1000015000 1000012900 0 1 z 0 8 1 08 0 5 6 2 59KN mBwq zsk01 0 5 1 08 0 5 6 1 62KN mBwq zsk02 mKNqq kQ 63 3 59 2 4 1 11 mKNqq kQ 27 2 62 1 4 1 12 檐口距离室外地面高度为 12600 1990 300 14890mm 137 1 00 1 14 1 1000015000 1000014890 00 1 z mKNWk 31 8 65 0137 1 5 1 6 05 0 99 1 5 08 0 mKNWW kQ 64 1131 8 4 1 3 33 3 内力分析内力分析 A 柱和 F 柱相同 抗剪刚度 D 也相同 A B 0 5 柱顶剪力 水平集中力 柱顶不动铰支座反力均规定自左向右为正 反之则为负 3 3 13 3 1 屋盖自重屋盖自重 G1A G1F 332 94KN M1A M1F G1A e1 332 94 0 05 16 65KN m M2A M2F G1A e0 332 94 0 3 99 88KN m 受力简图如右所示 查表得 M1A M2A M1F M2F AF 图 3 3 1 结构计算简图 Fig 3 3 1 Computing model of structure 图 3 3 2 屋盖自重作用下内力图 Fig 3 3 2 Internal force diagram under the dead load of roof 08 0 59 25 13 2 n l u I I 28 0 13800 3900 H Hu 力矩作用在柱顶时 28 2 1 1 1 1 1 1 5 1 3 2 1 n n C KN H M CRR A FA 74 2 28 2 8 13 65 16 1 111 力矩作用在牛腿时 10 1 1 1 1 1 5 1 3 2 3 n C KN H M CRR A FA 90 7 1 1 8 13 88 99 2 322 虚加的支座反力 2 74 7 9 AAA RRR 21 KN64 10 KNRA F 64 10R 0 FA RRR 柱顶剪力 KNRV AA 64 10 KNRV FF 64 10 屋盖自重作用下 排架的弯矩图 剪力图 轴力图如下所示 AF 16 65 24 85 75 03 30 31 16 65 24 85 75 03 30 31 10 64 10 64 10 64 10 64 332 94 332 94 332 94 332 94 M 图V 图N 图 AFAF 3 3 23 3 2 柱及吊车自重作用柱及吊车自重作用 由于在安装柱子时尚未吊装屋架 没形成排架 按悬臂柱分析 A 柱内力 M1A M2A M1F M2F Q1Q1 3 15 4 77 14 13 5 96 3 15 4 77 14 13 5 96 2 03 2 03 2 03 2 03 63 63 63 63 受力简图M图 V图N图 AFAF AFAF 图 3 3 3 柱及吊车自重作用下内力图 Fig 3 3 3 Internal force diagram under the dead load of column and crane 图 3 3 4 屋面活荷载作用下内力图 Fig 3 3 4 Internal force diagram under roof live load G2 15 6 1 2 18 72KNG3 48 88 1 2 58 66KN G4 1 2 28 2 0 38 6 36 58KN mkNG AA 62 5 3 072 18eM 022 mkNG AA 15 925 058 36eM 244 G2A G4A G3A M2A M4A G2A G4A G3A M2A M4A 3 53 3 53 3 53 3 53 18 7255 3 113 96 18 72 55 3 113 96 受力简图M图N图 AFAFAF 3 3 33 3 3 屋面活荷载屋面活荷载 它在 A F 柱顶及变阶处引起的弯矩分别为KN63Q1 FA MmkNeQ 1111 15 3 05 0 63M FA MmkNeQ 2012 9 183 063M KNC H M A 52 0 28 2 8 13 15 3 R 1 1 A1 KN51 1 10 1 8 13 9 18 C H M R 3 A2 A2 KNRR AA 03 2 51 1 52 0 R A21 KNRR AF 03 2 虚加不动铰支座反力为0 FA RRR 柱顶剪力 KNRV AA 03 2 KNRV FF 03 2 排架受力简图和内力图如图所示 MmaxMmin DmaxDmin 18 47 67 01 24 25 18 4714 74 32 19 4 74 4 74 4 74 4 74 341 98 341 98 132 84 132 84 受力简图M图 V图N图 AFAF AFAF 图 3 3 5 Dmax作用于 A 柱内力图 Fig 3 3 5 Internal force diagram while Dmax act on column A 3 3 43 3 4 吊车荷载作用吊车荷载作用 Dmax作用于 A 柱 Dmax 341 98KN Dmin 132 84KN Mmax 85 50KN M Mmin 33 21KN M KNC H M A 82 6 10 1 8 13 50 85 R 3 max KNC H M F 65 2 10 1 8 13 21 33 R 3 min KNRR FA 17 4 65 2 82 6 R 将 R 反作用于排架柱顶 按分配系数求的各个排架柱的柱顶剪力 KNRRV AAA 74 4 17 4 5 082 6 KNRRV FFF 74 4 17 4 5 065 2 得到各柱的计算简图和内力图如图所示 图 3 3 6 Dmax作用于 F 柱内力图 Fig 3 3 6 Internal force diagram while Dmax act on column F Dmax作用于 F 柱时内力图刚好和上述情况相反如图所示 MmaxMmin DmaxDmin 18 47 67 01 24 25 18 4714 74 32 19 4 74 4 74 4 74 4 74 341 98 341 98 132 84 132 84 受力简图M图 V图N图 AFAF AFAF 两台吊车刹车 A 柱 77 0 9 3 3y u H 由 n 0 08 0 28 得到 当时8 0 u H y 55 0 1 n 1 2 1 4 0 n 112 0 4 2 2 C 3 3 5 当时7 0 u H y 59 0 1 n 1 2 1 1 0 n 243 0 1 2 2 C 3 3 5 插入法得到 562 0 04 0 1 0 07 0 59 0 5 CKN53 5 562 0 84 9 C5 max TRA F 柱和 A 柱相同 KN53 5 RR AF KN06 11RRR FA 图 3 3 6 两台吊车同时刹车内力图 Fig 3 3 6 Internal force diagram while two sets of crane brake 图 3 3 7 风自左向右吹是内力图 Fig 3 3 7 Internal force diagram while wind blew right 将 R 反方向作用于排架柱顶 得到各柱的柱顶剪力 0R RV AAA 0R RV FFF AF TmaxTmax AFAF 106 27106 27 8 868 86 106 27106 27 8 868 86 9 84 9 84 9 84 9 84 受力简图M图V图 3 3 53 3 5 风荷载作用风荷载作用 1 风自左向右吹时 08 0 n28 0 均布荷载作用下 321 0 1 1 1 8 1 1 1 3 C 3 4 11 n n KN08 16 321 0 8 1363 3 qR 111A HC 同理 对于 F 柱 C11 0 321KN06 10 321 0 8 13 272 qR 112F HC 37 78KNw FA RRR KNRRV AAA 81 2 KNRRV FFF 83 8 AFAFAF wq1 q2 389 46 38 57 342 03 51 70 2 81 53 27 8 83 40 38 受力简图 M图V图 2 风自右向左吹时 内力图与上述刚好相反 图 3 3 8 风自右向左吹是内力图 Fig 3 3 8 Internal force diagram while wind blew left 图 3 4 1 排架柱控制截面 Fig 3 4 1 Control section of bent column AFAFAF wq1 q2 389 46 38 57 342 03 51 70 2 81 53 27 8 83 40 38 受力简图M图 V图 3 43 4 排架柱设计排架柱设计 取控制截面 对于单阶排架柱 上柱选择牛腿顶面 即上柱底截 面 为控制截面 下柱选择 和 为控制截面 另外 同时也是设计柱下基础的依据 截面 和 虽然处于同一 位置 但截面和内力值都不相同 分别代表上下柱截面 在设计截面 时 不计牛腿对其截面承载力的影响 排架柱是偏心受压构件 影响其纵向配筋率的主要因素是轴力 N 和弯矩 M 根据可能需要的最大的配筋 一般考虑下面四种内力的 不利组合 1 Mmax及相应的 N V 2 Mmax及相应的 N V 3 Nmax及相应的 M V 4 Nmin及相应的 M V 1 2 和 4 主要是针对大偏心受压破坏 3 是针对小偏心受压破坏 实际工程中 偏心受压构件在不同的荷载组合中 同一截面分别承担正负弯矩 同 时为了施工方便 不易发生错误 一般可采用对称配筋 即采取 As As 混凝土强度采 用 C30 钢筋采用 HRB335 箍筋采用 HRB235 3 4 13 4 1 排架柱配筋计算排架柱配筋计算 1 1 上柱 上柱 对称配筋时 求的大小偏心受压破坏界限时的轴力 Nb 用以判断截面的大小偏心情 A V M N 况 选择最不利组合 KNhbf bc 29 1148365550 0 400 3 140 1N 01b 排架柱的内力组合中的各组轴力值均小于 Nb 因此都可以视为大偏心受压情况 在 截面为大偏心受压时 应以轴力小 弯矩大作为最不利内力组合的选择依据 仅自排架柱 A 内力组合表中取 1 组最不利组合 Mmax 63 42KN MN 351 66KN 由结构侧移引起的二阶弯矩的影响 在构件的计算长度中考虑 由纵向弯曲引起的 0 l 二阶弯矩 用偏心距增大系数来考虑 上柱的计算长度 2 3 9 7 8m 对称配筋 且 b 7 8 0 4 19 5 5 需要考 u Hl2 0 0 l 虑纵向弯曲的影响 轴向力对截面重心的偏心距 mm 3 180m1803 0 66 351 42 63 e 1 1 0 N M 附加偏心距取 20mm 和偏心方向截面尺寸的 1 30 的较大值 因此 20mm a e a e 初始偏心距mmeee ai 3 20020 3 180 0 故选择125 3 351660 400400 3 145 05 0 1 N Afc 0 1 1 b 19 5 在 15 30 之间 0 l 955 0 5 1901 0 15 1 01 0 15 1 02 h 47 1 955 0 1 5 19 365 3 200 1400 1 1 1400 1 1 2 21 20 0 h l h ei mmhmmei 5 109 35400 3 03 0295 3 20047 1 0 可先按照大偏心受压情况进行计算 mmahee si 460352002952 0 550 200 75mm 且5 需要考虑纵向弯曲的影响mm A I 96 359 10975 1 1059 25 r 5 9 0 l 轴向力对截面重心的偏心距 mmm N M 09 62562509 0 38 811 19 507 e0 附加偏心距取 20mm 和偏心方向截面尺寸的 1 30 的较大值 因此 33 33mm a e a e 初始偏心距mmeee ai 42 65833 3309 625 0 故选择174 1 811380 10975 1 3 145 05 0 5 1 N Afc 0 1 1 r 27 5 在 15 30 之间 0 l 875 0 5 2701 0 15 1 r 01 0 15 1 02 l 67 1 875 0 1 5 27 940 42 658 1400 1 1 1400 1 1 2 21 20 0 r l h ei mmhmmei282 601000 3 03 0110042 65867 1 0 可按照大偏心受压情况进行计算 mmahee si 15406050011002 2 120mmmm bf N fc 85 141 400 3 140 1 811380 x 1 0 h s 满足大偏心受压条件 且受压钢筋能够屈服 另 x 162 5mm 说明受压区全部位于受压翼缘内 f h 252 s 0 0 1 5 59210975 1 2 6 02 2062 60940 300 2 85 141940 85 141400 3 140 11540811380 2 e mmmm hf x hxbfN AA y fc ss 2 02 2062mmAA ss 考虑第二种情况 Mmax 423 30KN MN 446 90KN 轴向力对截面重心的偏心距 mmm N M 19 94794719 0 90 446 30 423 e0 附加偏心距取 20mm 和偏心方向截面尺寸的 1 30 的较大值 因此 33 33mm a e a e 初始偏心距mmeee ai 52 98033 3319 947 0 故选择116 3 446900 10975 1 3 145 05 0 5 1 N Afc 0 1 1 r 27 5 在 15 30 之间 0 l 875 0 5 2701 0 15 1 r 01 0 15 1 02 l 45 1 875 0 1 5 27 940 52 980 1400 1 1 1400 1 1 2 21 20 0 r l h ei mmhmmei282 601000 3 03 0142552 98045 1 0 可按照大偏心受压情况进行计算 mmahee si 18656050014252 0 550 517mm 且 2 120mmmm bf N fc 13 78 400 3 140 1 446900 x 1 0 h s 满足大偏心受压条件 但受压钢筋不能够屈服 另 x 162 5mm 说明受压区全部位于受压翼缘内 f h 取mmx s 1202 252 s 0 5 59210975 1 2 6 4 1667 60940 300 605001425 446900 2 mmmm hf h eN AA y si ss 故 2 4 1667 mmAA ss 考虑第三种情况 Mmax 398 60KN MN 566 46KN 轴向力对截面重心的偏心距 mmm N M 67 70370367 0 46 566 60 398 e0 附加偏心距取 20mm 和偏心方向截面尺寸的 1 30 的较大值 因此 33 33mm a e a e 初始偏心距mmeee ai 73733 3367 703 0 故选择149 2 566460 10975 1 3 145 05 0 5 1 N Afc 0 1 1 r 27 5 在 15 30 之间 0 l 875 0 5 2701 0 15 1 r 01 0 15 1 02 l 60 1 875 0 1 5 27 940 737 1400 1 1 1400 1 1 2 21 20 0 r l h ei mmhmmei282 601000 3 03 0 3 118173760 1 0 可按照大偏心受压情况进行计算 mmahee si 3 162160500 3 11812 0 550 517mm 且 2 140mmmm bf N fc 99 400 3 140 1 566460 x 1 0 h s 满足大偏心受压条件 但受压钢筋不能够屈服 另 x 162 5mm 说明受压区全部位于受压翼缘内 f h 取mmx s 1202 252 s 0 5 59210975 1 2 6 6 1590 60940 300 60500 3 1181 566460 2 mmmm hf h eN AA y si ss 故 2 6 1590 mmAA ss 综合上述三种情况 可取 2 02 2062mmAA ss 选择 6 22 2 2281mmAA ss 按照轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力 查的 r 27 5 28 时 0 l0 1 计算得 KNKN AAfbhf syc 38 81156 3773 22812281 30010975 1 3 14 0 19 0 9 0N 5 s 验算结果安全 满足条件 3 4 23 4 2 柱斜截面承载力验算柱斜截面承载力验算 对于偏心受压排架柱 取0 3 kNNbhfkNV tII 96 11566 35107 0 1000 36540043 1 4 75 1 07 0 0 1 75 1 61 27 0max 5003900 q1 q2 q4 M1 M2 M3 2 18 2 18 6 226 22 77002600 q3 kNNbhfkNV tIIIIII 09 9090 44607 0 1000 94010043 1 4 75 1 07 0 0 1 75 1 91 63 0max 仅需按照构造配筋 故根据混凝土结构设计规范 10 3 2 条和建筑抗震设计规范 9 1 20 条规定 全柱高箍 筋配置采用 加密区采用502 8 100 8 柱中纵向受力钢筋的净间距不应小于 50mm 对水平浇筑的预制柱 其纵向钢筋的最 小净间距可按照混凝土结构设计规范第 10 2 1 条关于梁的有关规定取用 在偏心受压柱中 垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中 各边的纵向受力钢筋 其中距不宜大于 300mm 保护层厚度选择 30mm 3 4 33 4 3 运输 吊装阶段验算运输 吊装阶段验算 变截面柱采用 1 点起吊 吊点的位置通常设置在柱牛腿根部 一般不需要计算 但 需复核抗弯强度和抗裂度 计算内力可按照一端带有悬臂的简支梁进行分析 验算时 应考虑动力作用 柱自重应乘以动力系数 1 5 上柱自重为 mkNq 2 74 04 05 12 125 1 牛腿处柱自重为 下柱自重为 mkNq 8 191 14 05 12 125 2 3 l mkNq 89 8 1975 0 5 12 125 3 下柱自重为 4 lmkNq 180 14 05 12 125 4 图 3 4 2 吊装运输计算图 Fig 3 4