钢筋混凝土单层厂房排架结构设计.doc

15 届课程设计 钢筋混凝土单层厂房排架结构设计钢筋混凝土单层厂房排架结构设计 说明书说明书 由于本学期开设了 混凝土结构设计 课程 在教学大纲的要求下我们需要开展课程设计 工作 进一步加强对本设计是钢筋混凝土结构学课程学习的最后一个实践环节 是对课程作业 的综合补充 对加深课程理论的理解和应用具有重要意义 此次课程设计目的是为了加强我对 钢筋混凝土结构设计知识的进一步了解 学习钢筋混凝土结构设计的主要过程 提高钢筋混凝 土结构的计算 设计及构造处理 绘制结构施工图的能力 培养正确熟练运用结构设计规范 手册 各种标准图集及参考书的能力 通过实际工程训练 初步建立结构设计 施工全面协调 统一的思想 我的设计任务是根据已有的资料对某厂房进行排架结构设计 目目 录录 1 设计任务设计任务 1 1 1 设计题目 2 1 2 设计内容 2 1 3 设计要求 2 1 4 设计资料 2 2 结构选型结构选型 2 3 荷载计算荷载计算 5 3 1 恒载 5 3 2 屋面活荷载 6 3 3 风荷载 6 3 4 吊车荷载 7 4 排架内力分析排架内力分析 8 4 1 恒荷载作用下排架内力分析 9 4 2 屋面活荷载作用下排架内力分析 11 4 3 风荷载作用下排架内力分析 15 4 4 吊车荷载作用下排架内力分析 16 5 内力组合内力组合 23 6 柱截面设计 柱截面设计 A 柱 柱 25 6 1 上柱配筋计算 25 6 2 下柱配筋计算 27 6 3 柱裂缝宽度验算 29 6 4 牛腿设计 30 6 5 牛腿吊装验算 31 7 基础设计基础设计 33 7 1 作用于基础顶面上的荷载计算 34 7 2 基础尺寸及埋置深度 35 7 3 基础高度验算 36 7 4 基础底板配筋验算 38 致谢致谢 41 参考文献参考文献 42 1 设计设计任务任务 1 1 设计题目设计题目 单层工业厂房排架结构设计 1 2 设计内容设计内容 1 确定剖面尺寸和结构布置 包括支撑 圈梁 连系梁 基础梁等 2 构件选型 3 排架内力计算 确定计算简图 荷载计算 各种荷载下的内力计算 绘制 内力图 4 内力组合 5 设计某柱及柱下单独基础 6 绘制结构施工图一张 A1 内容包括 厂房平面结构布置图 要求从牛腿顶面处剖开 排架柱的配筋图和模板图 柱下独立基础的配筋图和模板图 结构说明 1 3 设计要求设计要求 1 计算书书写工整 插图应按一定比例绘制 图文并茂 纸张规格为 A4 2 图纸应符合 房屋建筑制图统一标准 GB T 50001 2001 和 建筑结构 制图标准 GB T 50105 2001 的要求 1 4 设计资料设计资料 某金工车间为单跨厂房 跨度为 22m 柱距为 9m 车间总长度 81m 每跨设有 300 50KN 吊 车 2 台 吊车工作级别为 A6 级 轨顶标高 9 6m 采用 SBS 放水卷材 0 45KN 240mm 厚双面 清水维护砖墙 钢窗宽度 4 8m 室内外高差为 150mm 素混凝土地面 厂房剖面如图 1 所示 厂房所在地点的基本风压为 0 45KN 地面粗糙度为 B 类 基本雪压为 0 45KN 修正后 的地基承载力特征值为 180KN 活荷载和吊车荷载组合值系数均取 风荷载组合值7 0 c 系数取 0 6 吊车荷载准永久值系数 活荷载和风荷载准用值系数均为 环境6 0 q 0 q 类别为一类 要求进行排架结构设计 不考虑抗震设防 1 跨度见表 1 1 柱距为 6m 厂房纵向长度为 66 48m 2 每跨内设有二台双钩桥式起重机 额定起重量 轨顶标高见表 1 1 4 A 表表 1 1 分组情况表分组情况表 3 屋面构造为 防水层 六 层作法 二 毡三油铺绿 豆砂 找平层 20mm 厚水泥砂浆 预应力混凝土大型屋面板 2 结构构件选型及柱截面尺寸确定结构构件选型及柱截面尺寸确定 采用 240mm 厚粘土墙 双面粉刷 在牛腿顶面标高处设一道连系梁 支承在边柱外侧的牛腿上 用以承受上部墙重 吊车梁以上设高侧窗 洞口 尺寸为 3 6 2 1m 4 8 吊车梁以下设低侧窗 洞口尺寸为宽 3 6m 高 4 8m 圈梁设在柱顶处 2 1 材料材料 排架柱 混凝土 C30 钢筋 纵向受力钢筋 HRB400 级 箍筋 HPB235 级 柱下单独基础 混凝土 C15 或 C20 钢筋 HPB235 级 相关资料见表 1 2 表表 1 2 主要构件选型主要构件选型 起重量跨度尺寸吊车工作级别 A4 梁 号跨度 m 吊车起重量 kN 轨顶标高 m L130300 50 L230200 50 9 6 Q kN Lk m 宽度 B mm 轮距 K mm 轨顶以 上高度 H mm 轨道中心至 端部距离 Bl mm 最大 轮压 Fp max kN 最小 轮压 Fp min kN 起重机 起重量 G kN 小车 总质量 g kN 300 502166505250260030032088515117 200 50216400525023002602406541075 2 2 设计剖面尺寸设计剖面尺寸 2 2 结构选型 该厂房跨度在 15 36 之间 且柱顶标高大于 8m 故采用钢筋混凝土排架结构 为了使屋盖具有较大的刚度 选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板 选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁 厂房的各主要构件选型见表 2 1 表表 2 3 主要承重构件选型表主要承重构件选型表 构件名称标 准 图 集重力荷载标准值 屋面板 G410 一 1 5m 6m 预应力混凝土屋面板 1 40kN m2 包括灌缝重 天沟板 G410 三 1 5m 6m 预应力混凝土屋面板 卷材防水天沟板 1 91kN m2 屋 架 G415 三 预应力混凝土折线形屋架 跨度 30m 139 5 kN 榀 0 05 kN m2 屋盖钢支撑 吊车梁 G323 二 钢筋混凝土吊车梁 吊车工作级别为 A4 39 5kN 根 轨道连接 G325 二 吊车轨道联结详图 0 80kN m 基础梁 G320 钢筋混凝土基础梁 16 7kN 根 由表 1 1 知轨顶标高为 11 4 米 由设计剖面尺寸可知轨顶至柱顶的高度为 3 3 米 牛腿顶面标高为 10 2m 设室内地面至基础顶面的距离为 0 5 米 则计算简图 中柱的总高度 H 下柱高度 Hl和上柱的高度 Hu分别为 H 11 4m 3 0m 0 5m 15 2m Hl 10 2m 0 5m 10 7m Hu 15 2m 10 7m 4 5m 表表 2 4 柱截面尺寸及相应的参数柱截面尺寸及相应的参数 计算参数 柱号 截面尺寸 mm面积 mm2惯性矩 mm4自重 kN m 上柱矩 500 5002 5 10552 08 1086 25A 下柱I 500 1000 100 2002 7 105348 92 1086 75 上柱矩 500 6003 10590 1087 5B 下柱I 500 1200 100 2002 9 105557 1087 25 上柱矩 500 4002 10526 67 1085C 下柱I 500 1000 100 2002 7 105348 92 1086 75 本题仅取一榀排架进行计算 计算单元和计算简图如图 2 所示 屋架重力荷载为 则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为 80KN 榀 KNKNmmmKNG85 6732 106226 85 32 1 2 1 2 吊车梁及轨道重力荷载设计值 KNmmKNG16 53 68 0 5 39 2 1 3 3 柱自重重力荷载设计值 A B 柱 48 123 9 10 44 9 2 1 1 359 3 5 72 1 55 44 下柱 上柱 KNmmKNGG KNmmKNGG BA BA 各项恒载作用位置如图 3 所示 3 荷载计算荷载计算 3 1 屋盖恒载 屋盖恒载 SBS 防水卷材 2 0 45KN m 20mm 厚水泥砂浆找平层 32 200 020 40KN mmKN m 100mm 厚水泥蛭石保温层 32 50 10 5KN mmKN m 一毡两油隔气层 2 0 05KN m 20mm 厚水泥砂浆找平层 2 20 0 02 0 40k mN 预应力混凝土屋面板 包括灌缝 2 2mKN 屋盖钢支撑 2 0 05KN m 2 85 3mKN 屋架重力荷载为 139 5kN 榀 则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值为 G1 1 2 3 15 kN m2 6m 30m 2 139 5kN 2 354 66kN 1 吊车梁及轨道重力荷载设计值 G3 1 2 39 5kN 0 8 kN m 6m 53 16kN 2 柱自重重力荷载设计值 A 柱 上柱 G4A 1 2 6 25kN m 3 9m 29 25kN 下柱 G5A 1 2 6 75kN m 9 9m 80 19N B 柱 上柱 G4B 1 2 7 5kN m 4 5m 40 5kN 下柱 G5B 1 2 7 25kN m 10 7m 93 09kN C 柱 上柱 G4C 1 2 5kN m 3 9m 35 1kN 下柱 G5C 1 2 6 75kN m 9 9m 92 07kN 3 2 屋面活荷载屋面活荷载 屋面活荷载的标准值是 0 5KN m2 作用于柱顶的屋面活荷载设计值 Q1 1 4 0 5 kN m2 6m 21 44 1kN Q1的作用位置与 G1作用位置相同 3 3 风荷载风荷载 风荷载标准值按 k z s z 0计算 其中 0 0 4kN m2 z 1 0 z根据厂房各部 分标高及 B 类地面粗糙度由附表 5 1 确定如下 柱顶 标高 14 70m z 1 092 檐口 标高 16 50m z 1 153 屋顶 标高 18 00m z 1 84 s如图 3 2 所示 由式 k z s z 0可得排架的风荷载的标准值 k1 z s1 z 0 1 0 0 8 1 092 0 4 0 393kN m2 k2 z s2 z 0 1 0 0 4 1 092 0 4 0 197kN m2 图 3 2 风荷载体型系数和排架计算简图 则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为 q1 1 4 0 393 6 3 30kN m q2 1 4 0 197 6 1 565kN m FW Q s1 s2 zh1 s3 s4 zh2 z 0B 1 4 0 8 0 4 1 153 1 8m 0 6 0 5 1 206 1 5m 1 0 0 4 kN m2 6 0m 11 05KN 3 4 吊车荷载吊车荷载 由表 1 2 可查得 300 50 吊车的参数为 B 6 65m K 5 25m g 117kN Q 300kN Fp max 320kN Fp min 88kN 200 50 吊 车的参数为 B 6 4m K 5 25m g 75kN Q 200kN Fp max 240kN Fp min 65kN 根据 B 及 K 可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值 如图 3 3 所示 1 吊车的竖向荷载 AB 跨 Dmax QFp max yi 1 4 320kN 0 767 1 0 125 842 45kN Dmin QFp min yi 1 4 88kN 1 892 203 35kN BC 跨 Dmax QFp max yi 1 4 240kN 0 808 1 0 125 649 49kN Dmin QFp min yi 1 4 65kN 1 933 175 9kN 2 吊车的横向荷载 AB 跨 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算 由于软钩吊车起重量在 160 500kN 时 0 10 T 1 4 Q g 1 4 0 1 300kN 117kN 10 425kN 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为 Tmax QT yi 1 4 10 425kN 1 892 27 61kN BC 跨 作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力计算 由于软钩吊车起重量在 160 500kN 时 0 10 T 1 4 Q g 1 4 0 1 200kN 75kN 6 875kN 作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值为 Tmax QT yi 1 4 6 875kN 1 933 18 61kN 4 排架内力分析排架内力分析 4 1 柱剪力分配系数柱剪力分配系数 柱别 ul u nII HH 3 0 3 0 3 11 1 l Cn HC EI 1 1 i i i A 柱0 282 0 3 10 A 2 986 0 856 10 C H E A0 243 B 柱 0 162 0 296 n 0 3 10 B 2 645 0 475 10 C H E B0 438 C 柱 0 076 0 296 n 0 3 10 C 2 281 0 654 10 C H E C0 319 恒载作用下排架的计算简图如图 6a 所示 图中的重力荷载及力矩 M 是根据图 3 确定的 G 即 12 134 31 511 21403 3 673 44 53 1635 188 26 123 48673 440 15101 016 673 4435 10 453 160 3267 47 A A A GGKN GGGKN GGKNMG eKNmKN m MGGeG eKNKNmKNmKN m 由于图 6a 所示排架为对称结构且作用对称荷载 排架结构五侧移 故各柱可按柱顶为不 动铰支座反力可根据表 2 所列的相应公式计算 对于 A B 柱 则 i R0 108 0 264n 2 1 2 2 3 3 12 13 1 11 3 2 052 12 11 31 1 211 12 11 101 0162 052267 47 1 211 14 8 35 89 35 89 A B n C n C n MMKNKN m RCC HHm KN RKN 求得后 可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力 柱各截面的轴力为该截面以上重 i R 力荷载之和 恒载作用下排架的弯矩图和轴力图分别见图 6b c 图 6d 为排架柱的弯矩 剪力 和轴力的正负号规定 b 图图 2 2 计算单元和计算简图计算单元和计算简图 4 1 恒荷载作用下排架内力分析恒荷载作用下排架内力分析 恒载作用下排架的计算简图如图 4 1 所示 途中的重力荷载及力矩 M 是根G 据图 3 1 确定的 即 13412A G423 9kN GG53 16kN33 75kN86 91kNGG 345A1 G86 67kN 2G2 423 9kN847 8kNGG 5B3465B G93 09kN 2GG2 53 16kN40 5kN146 82kNGG 374C GG53 16kN27kN80 16kNG 1 500 150150100 22 u h emm 01 h1000 150100 150250 22 eemm 3 h1000 750750250 22 emm 111 Me423 9kN 0 1m42 39kN mG 24A0313 M G e G e 423 9kN 33 75kN0 25m 53 16kN 0 25m101 12kN m G 1 400 15015050 22 u h emm 01 h1000 15050 150300 22 eemm 1 30 Me423 9kN 0 05m21 2kN mG 1 44C033 M G e G e 423 9kN 27kN0 3m53 16kN 0 25m121 98kN m G 该厂房为双跨等高排架 偏心力矩作用下 各柱的弯距和剪力可用剪力分配法 计算 对于 A 柱 则0 1490 296n 2 2 13 33 12 13 1 11 331 1 9601 192 1122 1111 42 391 960 101 121 192 13 40 15 2 A n CC nn MMkN mkN m RCC HHm 对于 C 柱 则0 0760 296n 2 2 13 33 34 C13 1 11 331 2 3551 040 1122 1111 21 202 355 121 981 040 11 63 15 2 n CC nn MMkN mkN m RCC HHm 图 4 1 恒载作用下排架内力图 4 2 屋面活荷载作用下排架内力分析屋面活荷载作用下排架内力分析 1 AB 跨作用屋面活荷载 排架计算简体如图 4 2 所示 其中 Q1 63kN 则在柱顶及变阶处引起的力矩为 111 630 16 3 A MQekNmkN m 10 630 2515 75 2A MQekNmkN m 112 630 159 45 B MQekNmkN m 对于 A 柱 131 9601 192CC 12 13 6 31 960 15 751 192 2 05 15 2 AA A MMkN mkN m RCC HHm 对于 B 柱 0 1620 296n 2 1 3 1 11 3 1 922 12 11 n C n 1 9 451 922 1 19 15 2 1B B MkN m RC Hm 则排架柱顶不动铰支座总反力为 2 051 193 24 AB R RR kNkN kN 将 R 反作用于排架柱顶 计算相应的柱顶剪力 并与柱顶不动铰支座反力叠 加 可得屋面活荷载作用与 AB 跨时的柱顶剪力 即 17 760 5 38 775 1 6275 8 880 5 38 77510 5075 AAA BBB VRRKNKNKN VRRKNKNKN Vc 排架各柱的弯矩图 轴力图及柱底剪力如图 4 2 所示 图 4 2 AB 跨作用屋面活荷载时排架内力图 2 BC 跨作用屋面活荷载 排架计算简体如图 4 3 所示 其中 Q1 63kN 则在柱顶及变阶处引起的力矩为 111 630 053 2 C MQekNmkN m 01 630 318 9 2C MQekNmkN m 11 630 159 45 B2 MQekNmkN m 对于 C 柱 13 2 3551 040CC 1C2C C13 3 22 355 18 91 040 1 79 15 2 MMkN mkN m RCC HHm 对于 B 柱 0 1620 296n 2 1 3 1 11 3 1 922 12 11 n C n 1 9 451 922 1 19 15 2 1B B MkN m RC Hm 则排架柱顶不动铰支座总反力为 1 791 192 98 CB R RR kNkN kN 将 R 反作用于排架柱顶 计算相应的柱顶剪力 并与柱顶不动铰支座反力叠 加 可得屋面活荷载作用与 AB 跨时的柱顶剪力 即 0 243 2 980 72 AA V RkNkN m 1 190 438 2 980 12 CCC VRRkNkN kN m 1 790 319 2 980 84 BBB VRRkNkN kN m 排架各柱的弯矩图 轴力图及柱底剪力如图 4 3 所示 图 4 3 BC 跨作用屋面活荷载时排架内力图 4 3 风荷载作用下排架内力分析风荷载作用下排架内力分析 1 左吹风时 对于 A 柱 得 0 1490 296n 4 11 3 1 3 1 1 0 341 1 8 1 1 n C n l l 111 3 04 15 20 34115 76 A Rq HCkN mmN 对于 C 柱 得0 0760 296n 4 11 3 1 3 1 1 0 325 1 8 1 1 n C n l l 取上柱柱底控制截面 及下柱柱底截面 为弯矩控制截面 有 排架内力图如图 4 4 所示 0 243 2 980 72 AA V RkNkN m 图 4 4 左吹风时排架内力图 2 右吹风时 对于 A 柱 max3 min3 1631 490 3489 447 326 2980 397 89 A B MDeKNmKN m MDeKNmKN m 各柱顶剪力分别为 0 243 2 980 72 AA V RkNkN m 1 190 438 2 980 12 CCC VRRkNkN kN m 1 790 319 2 980 84 BBB VRRkNkN kN m 取上柱柱底控制截面 及下柱柱底截面 为弯矩控制截面 有 排架内力图如图 4 5 所示 图 4 5 右吹风时排架内力图 4 4 吊车荷载作用下排架内力分析吊车荷载作用下排架内力分析 1 Dmax作用于 A 柱 计算简图如图 4 6 所示 其中吊车竖向荷载 Dmax Dmin在牛腿顶面处引起的力 矩为 max3 847 620 25211 9 A MDekNmkN m min 233 10 75174 83 B MDekNmkN m 对于 A 柱 则 3 1 192C 3 211 9 1 19216 62 15 2m A A MkN m RCkN H 对于 B 柱 由表 2 5 2 得 0 1620 296n 2 3 3 31 1 207 12 11 C n 3 174 83 1 20713 88 15 2 B B MkN m RCkN Hm 16 6213 882 74 AB RRRkN 排架各柱顶剪力分别为 0 243 2 980 72 AA V RkNkN m 1 190 438 2 980 12 CCC VRRkNkN kN m 1 790 319 2 980 84 BBB VRRkNkN kN m 排架各柱的弯矩图 轴力图及底面剪力图如图 4 6 所示 图 4 6 Dmax作用在 A 柱时排架内力图 2 Dmax作用于 B 柱左 计算简图如图 4 7 所示 MA MB计算如下 Amin 3 233 10 2558 28MDekNmkN m Bmax 847 620 75635 72MDekNmkN m 柱顶不动铰支座反力 RA RB及总反力 R 分别为 3 58 28 1 1924 57 15 2m A A MkN m RCkN H 3 635 72 1 20750 48 15 2 B B MkN m RCkN Hm 4 5750 4845 91 AB RRRkN 排架各柱顶剪力分别为 0 243 2 980 72 AA V RkNkN m 1 190 438 2 980 12 CCC VRRkNkN kN m 1 790 319 2 980 84 BBB VRRkNkN kN m 排架各柱的弯矩图 轴力图及底面剪力图如图 4 7 图 4 7 Dmax作用在 B 柱左时排架内力图 3 Dmax作用于 B 柱右 计算简图如图 4 8 所示 MB MC计算如下 Bmax 649 490 75487 12MDekNmkN m Cmin 3 175 90 2543 98MDekNmkN m 柱顶不动铰支座反力 RB RC及总反力 R 分别为 B B3 487 12 1 20738 68 15 2m MkN m RCkN H C C3 43 98 1 043 01 15 2 MkN m RCkN Hm BC 38 683 0135 67 RRRkN 排架各柱顶剪力分别为 0 243 2 980 72 AA V RkNkN m 1 190 438 2 980 12 CCC VRRkNkN kN m 1 790 319 2 980 84 BBB VRRkNkN kN m 排架各柱的弯矩图 轴力图及底面剪力图如图 4 8 所示 图 4 8 Dmax作用在 B 柱右时排架的内力 4 Dmax作用于 C 柱 计算简图如图 4 9 所示 MB MC计算如下 Bmin 175 90 75131 93MDekNmkN m Cmax 3 649 490 25162 37MDekNmkN m 柱顶不动铰支座反力 RB RC及总反力 R 分别为 B B3 131 93 1 20710 48 15 2m MkN m RCkN H C C3 162 37 1 0411 11 15 2 MkN m RCkN Hm BC 10 4811 110 63 RRRkN 排架各柱顶剪力分别为 0 243 2 980 72 AA V RkNkN m 1 190 438 2 980 12 CCC VRRkNkN kN m 1 790 319 2 980 84 BBB VRRkNkN kN m 排架各柱的弯矩图 轴力图及底面剪力图如图 4 9 所示 图 4 9 Dmax作用在 C 柱时排架的内力 5 Tmax作用于 AB 跨柱 当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时 排架计算简图 4 10 所示 对于 A 柱 由表 2 5 3 得 a 4 5 1 2 4 5 0 733 则0 1490 296n C5 0 570 1 1 1 2 32 1 2 32 3 2 3 n a n aa a RA TmaxC5 27 61kN 0 57 15 74kN 同理 对于 B 柱 a 0 733 C5 0 611 则0 1620 296n RB TmaxC5 27 61kN 0 611 16 87kN 排架柱顶总反力 R 为 R RA RB 15 74kN 16 87kN 32 61kN 各柱顶剪力为 VA RA AR 15 74kN 0 243 32 61kN 7 82kN VB RB BR 16 87kN 0 438 32 61kN 2 59kN VC C R 0 319 32 61 10 40kN 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图 4 10 所示 当 Tmax方向相反时 弯矩图 和剪力图只改变符号 方向不变 图 4 10 Tmax作用在 AB 跨时排架内力图 6 Tmax作用于 BC 跨柱 当 BC 跨作用吊车横向水平荷载时 排架计算简图 4 11 所示 对于 B 柱 a 0 733 C5 0 611 则0 1620 296n RB TmaxC5 18 61kN 0 611 11 37kN 同理 对于 C 柱 a 0 733 C5 0 540 则0 0760 296n RC TmaxC5 18 61kN 0 54 10 05kN 排架柱顶总反力 R 为 R RB RC 11 37kN 10 05kN 21 42kN 各柱顶剪力为 VA AR 0 243 21 42kN 5 20kN VB RB BR 11 37kN 0 438 21 42kN 1 99kN VC RC CR 10 05kN 0 319 21 42kN 3 22kN 排架各柱的弯矩图及柱底剪力图如图 4 11 所示 图 4 11 Tmax作用 BC 跨时排架内力图 5 内力组合内力组合 以 A 柱内力组合为例 内力组合按计算 除及 11 1 1 1 2 1 20 9 1 35 GKQQ K n GKQiQiK i n GKQiciQiK i SSS SSS SSS max N 相应的 M 和 N 一项外 其他三项均按式计算求得最不利 11 1 1 2 1 20 9 GKQQ K n GKQiQiK i SSS SSS 内力值 对于及相应的 M 和 N 一项外 和 截面均按 max N 求得最不利内力值 二 I I 截面按求得最不利内力 1 21 4 GKQK SS 1 35 GKQK SS 对柱进行裂缝验算时 内力采用保准值 且只对的柱进行验算 00 0 55eh 结果如表 5 1 表 5 2 所示 表表 5 1 A 柱内力设计值汇总表柱内力设计值汇总表 屋面活载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载 荷载类别恒载作用在 AB 跨 作用在 BC 跨 Dmax作用 在 A 柱 Dmax作用 在 B 柱左 Dmax作用 在 B 柱右 Dmax作用 在 C 柱 Tmax作用 在 AB 跨 Tmax作用 在 BC 跨 左风右风 序号 M12 130 521 29 71 78 77 0939 02 0 68 2 66 23 4 6 03 13 64 N383 3144 1000000000 M 67 85 10 291 29140 12 12 5137 18 0 68 2 66 23 4 6 03 13 64 N437 6444 10842 45203 350000000 M8 09 1 6430 5530 55 188 82118 92 78 2 28 206 69 75 8 221 84 172 61 N517 6644 10842 45203 350000000 V7 691 840 33 16 2 16 117 58 0 113 18 81 5 11 38 03 22 71 注 M 单位为 kN m N 单位为 kN V 单位为 kN 表表 5 2 A 柱内力组合表柱内力组合表 截面 Mmax及相应 N V Mmax及相应 N VNmax及相应 M VNmin及相应 M VMK NK备注 M69 67 65 4846 5276 1458 22 N 0 9 0 9 514 35 0 9 0 8 0 9 432 11 0 9 0 9 558 96 0 9 0 9 467 21381 42 Nmax一 项 取 1 35SGK 0 7 1 4SQK M72 40 138 4840 97 116 9 N 0 9 0 8 0 9 1121 10 0 9 0 8 0 9 658 31 0 9 1273 67 0 9 0 9 510 81 M556 19 450 5481 14442 95 N1207 77822 011360 34587 77 V58 63 33 80 1 1950 01 MK403 66 315 4364 34311 57 NK933 82658 28987 80482 66 VK 0 9 0 8 0 9 43 42 0 9 0 8 0 9 22 60 0 9 0 55 0 9 0 9 41 68 注 M 单位为 kN m N 单位为 kN V 单位为 kN 塔里木大学混凝土结构课程设计 6 柱截面设计 柱截面设计 A 柱 柱 混凝土强度等级为 C30 fc 14 3N mm2 ftk 2 01N mm2 采用 HRB400 级 钢筋 fy fy 360 N mm2 b 0 518 上 下柱均采用对称配筋 6 1 上柱配筋计算上柱配筋计算 查表 5 2 可见 上截面柱共有 4 组内力 取 500mm 40mm 460mm 经判别 0 h 3 组大偏心受压 只有 一组为小偏心受压 48 98 558 98MkN m NkN 且 故按此组 2 10 0 518 1 14 3 5004601703 7 bc Na f hN mmmmmmkN 内力计算时为构造配筋 对三组大偏心受压内力 选取弯矩较大且轴力较小一 组 即取 76 14 457 65MkN m NkN 查表得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度 2 4 5m 9 0m 附加偏心距取 0 l a e 20mm 6 00 3 76 14 10 167 16720187 457 65 10 ia MN mm emm eeemmmmmm NN 由 故应考虑偏心距增大系数 0 9000 500185lhmmmm 2 1 0 50 5 14 3 500500 3 191 0 457650 c f AN mmmmmm NN 取 1 1 0 0 2 9000 1 150 011 150 010 970 500 l h 22 0 12 0 119000 1 1 1 0 0 970 187 500 14001400 460 1 552 i lmm emm hmm mmh 塔里木大学混凝土结构课程设计 2 10 0 457650 0 139 1 0 14 3 500460 280 0 174 460 c s NN f bhN mmmmmm amm hmm 取进行计算 2 s xa 21 552 187500 24080 2 is eehammmmmm 2 2 0 45765080 2 242 75 360 46040 ss ys NeNmm AAmm fhaN mmmmmm 选 4 20 2 615 s Amm 则 615 500mm 500mm 0 25 0 2 满足要求 S Abh 2 mm 查表得垂直于排架方向柱的计算长度 1 25 4 5m 5 625m 0 l 则 5625mm 500mm 11 25 0 98 0 lb max 0 9 0 9 0 9814 3 500 500360 615 2 3348 42 ucys Nf Af A kNN 满足弯矩作用平面外的承载力要求 6 2 下柱配筋计算下柱配筋计算 取 h0 1000 40 960mm 与上柱分析办法相似 在表 5 2 的 8 组内力中选择 两组最不利内力 556 19 1207 77 MkN m NkN 442 95 597 48 MkN m NkN 1 按计算556 19 1207 77MkN m NkN 下柱计算长度去 1 0 1 0 10 7 10 7m 0 l l H 附加偏心距 1000mm 30 33 3mm 大于 20mm b 100mm a e 400mm 150mm f b f h 塔里木大学混凝土结构课程设计 6 00 3 556 19 10 460 5 460 533 3493 8 1207 77 10 ia MN mm emm eeemmmmmm NN 由 故应考虑偏心距增大系数 且取 15 05 10700 100010 7lhmmmm 2 1 0 25 1 0 50 5 14 3 2 7 10 1 5981 0 1207770 c f AN mm NN 取 1 1 0 22 0 12 0 1110700 1 1 1 0 1 01 159 493 8 1000 14001400 960 i lmm emm hmm mmh 0 1 159 493 8572 30 30 3 960288 i emmmmhmmmm 故为大偏心受压 先假定中和轴位于翼缘内 则 2 1 1207 77 168 9200 1 0 14 3 500 f cf NkN xmmhmm f bN mmmm 且 0 0 158 960497 3 b xhmm 22 4080 s xamm 中和轴位于翼缘内 2572 31000 2401032 3 is eehammmmmm 10 0 2 2 2 2 168 9 12077701023 31 0 14 3 500168 9 960 2 360 96040 539 1 c ss ys x Nef bx h AA fha NmmN mmmmmmmm N mmmmmm mm 2 按计算442 95 597 48MkN m NkN 6 00 3 442 95 10 741 4 741 433 3774 7 3 597 48 10 ia MN m emm eeemmmmmm NN 塔里木大学混凝土结构课程设计 由 故应考虑偏心距增大系数 且取 15 05 10700 100010 7lhmmmm 2 1 0 25 1 0 50 5 14 3 2 7 10 2 011 0 597480 c f AN mm NN 取 1 1 0 22 0 12 0 1110700 1 1 1 0 1 01 101 774 7 1000 14001400 960 i lmm emm hmm mmh 0 1 101 774 7853 20 30 3 960288 i emmmmhmmmm 故为大偏心受压 先假定中和轴位于翼缘内 则 2 1 597480 83 6200 1 0 14 3 500 f cf NkN xmmhmm f bN mmmm 且 0 0 158 960497 3 b xhmm 22 4080 s xamm 中和轴位于翼缘内 2853 21000 2401234 7 is eehammmmmm 10 0 2 2 2 2 83 6 5974801234 71 0 14 3 50083 6 960 2 360 96040 570 24 c ss ys x Nef bx h AA fha NmmN mmmmmmmm N mmmmmm mm 综合上述计算结果 下柱选用 4 20 2 1256 s Amm 则 1256 500mm 1000mm 0 25 0 2 满足要求 S Abh 2 mm 查表得垂直于排架方向柱的计算长度 0 8 10 7m 8 56m 0 l 则 8560 500mm 17 0 84 0 lb 塔里木大学混凝土结构课程设计 25222 max 0 9 0 9 0 84 14 3 2 7 10360 12562 2458 75 ucys Nf Af A N mmmmN mmmm KNN 满足弯矩作用平面外的承载力要求 6 3 柱裂缝宽度验算 规范 规定 对 e0 h0 0 55 的柱应进行裂缝宽度验算 在 A 柱只有下柱出现 e0 h0 0 55 的内力 故应进行裂缝宽度验算 验算过程见表 6 1 其中上柱 As 615mm2 下柱 As 1256mm2 Es 2 0 105kN mm2 构件受力特征系数 cr 2 1 混凝土保护层厚度 c 取 25mm 表表 6 1 柱的裂缝宽度验算表柱的裂缝宽度验算表 柱截面下柱 k kN m M 322 78 内力标准值 k kN N497 9 mm 0 kkNMe 648 0 55ho 0 5 s te ff A bhb bh 0 0096 Fvk 2 01 500 565 0 50 所以所选的尺寸满足要求 3 牛腿配筋计算 纵向受拉钢筋总截面面积 As 由于 a 0 因而该牛腿可按构造要求配筋 根据构造要求 As minbh 0 002 500mm 600mm 600 mm2 塔里木大学混凝土结构课程设计 根据规定 纵向受拉钢筋 As的最小配筋率为 0 002bh 实际选用 4 14 As 616mm2 水平箍筋选用 100 的双肢筋 根据构造要求 牛腿水平箍筋 100 2h0 3 2 565 3 377mm 2h0 范围内有 4 根箍筋 其水平截面面积为 1 根 钢筋的计算截面面积 50 3 mm2 4 2 50 3 402 4 mm2 As 2 616 2 308 mm2 满足构造要求 6 5 牛腿吊装验算 采用翻身起吊 吊点设在牛腿下部 混凝土达到设计强度后起吊 规范可 知当 hc 柱截面场边尺寸 800mm2 hc 1000 mm2 插入杯口深度为 h1 0 9hc且 800mm h1 0 9 1000mm 900mm 取 h1 900mm 则柱吊装时的总长度为 4 5 10 7 0 9 16 1m 柱吊装阶段的荷载为柱自重 重力荷载 应考虑动力系数 即 柱吊装阶段的荷载为柱的自重重力荷载 考虑动力系数 即 q1 Gq1k 1 5 1 35 6 25kN m 12 67kN m q2 Gq2k 1 5 1 35 0 5m 1 1m 25kN m3 27 84kN m q3 Gq3k 1 5 1 35 6 75kN m 13 67kN m 在上面荷载作用下 柱各控制截面的弯矩为 222 11 11 12 67 4 5128 28 22 u Mq HkN mmkN m 222 2 11 12 67 4 50 6 27 84 12 67 0 6167 50 22 MkN mmmkN mkN mmkN m 由 2 33 32 1 0 2 BA MR lq lM 得 2 A3 3 3 11167 50 R13 67 1159 96 2211 MkN m q lkN mmkN lm 令 得 59 96kN 13 67kN m 4 39m 3 3 0 A x dM Rq x d 3 A xRq 则下柱段最大弯矩为 3 M 塔里木大学混凝土结构课程设计 22 3 1 59 964 3913 67 4 39131 5 2 MkNmkN mmkN m 柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程见表 6 2 表表 6 26 2 柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表柱吊装阶段承载力及裂缝宽度验算表 柱 截 面上 柱下 柱 k M MkN m 128 28 95 02 167 50 124 07 0 uyss Mf A hakN m 229 82 0 9 128 28 115 45 505 74 0 9 167 50 150 75 2 0 0 87 skks Mh AN mm 156 2101 51 1 1 0 65 tk tesk f 0 26 0 0099 0 2 取 0 2 max 1 90 08 ep sk cr ste d wcmm E 0 06 0 2 满足要求 0 05 0 2 满足要求 7 基础设计 建筑基地基础设计规范 规定 对于 6 m 柱距地单层多跨厂房 基地承 载力特征值 160KN m2 fk 180 KN m2 200 KN m2 吊车起重量 200 300KN 厂 房跨度 l 30m 设计等级为丙级时 可不做地基变形验算 基础混凝土强度等级采用 C20 下设 100 m m 厚 C10的素混凝土垫层 7 基础顶面上的荷载计算基础顶面上的荷载计算 塔里木大学混凝土结构课程设计 图 7 1 基础截面尺寸 7 1 基础截面尺寸基础截面尺寸 1 作用于基础顶面上的荷载计算 作用于基础顶面上的荷载包括柱底传给基础的 M N V 以及外墙自重重 力荷载 前者可由内力组合表的 截面选取 见表 7 1 其中内力标准值用 于地基承载力验算 基本组合值用于受冲切承载力验算和底板配筋计算见图 2 基础面积计算 作用于基础顶面上的荷载包括柱底 截面 传给基础的 M N V 以及 外墙自重重力荷载 其中 B 柱无墙自重重力荷载 基础设计的不利内力见表 8 其中内力组合标准值用于地基承载力验算 基本组合值用于受冲切承载力验 算和底板配筋计算 表表 7 17 1 柱下基础设计的不利内力柱下基础设计的不利内力 荷载效应基本组合荷载效应标准组合 组别 MkN m N kN VkN k MkN m k NkN k VkN 塔里木大学混凝土结构课程设计 第 1 组 556 191207 7758 63403 66933 8243 42 第 2 组 450 54822 01 33 80 315 43658 28 22 60 第 3 组 81 141360 34 1 3964 341042 800 55 由上图可见 A 列柱每个基础承受的外墙总宽度为 6 0m 总高度为 h 16 5m 0 05m 16 55m 墙体为 240mm 实心砖墙 19KN m 钢框玻璃窗 0 45KN m 基础梁重量为 16 7kN 根 每个基础承受的由墙体传来的重力荷 载为 240mm 厚砖墙 3 19 0 24 6 16 55 4 82 1 3 6 339 54 kN mmm mmmmkN 钢框玻璃窗 2 0 45 4 82 1 3 611 18kN mmmmkN 基础梁 16 70kN 367 42 wk NkN 距基础形心的偏心距为 wk N w e 240mm 1000mm 2 620mm w e 1 21 2 367 43440 90 wwk NNkNkN 7 2 基础尺寸及埋置深度基础尺寸及埋置深度 1 按构造要求拟定高度 h 11 50hhamm 查表得柱的插入深度 查表得 1 0 90 9 1000900 c hhmmmm 1 950mm 取h 杯底厚度应不小于 250mm 取 300m