单层单跨厂房排架结构设计.doc

单层单跨厂房排架结构设计一设计内容和条件某厂装配车间，该车间为单跨厂房，柱距距为6米，厂房纵向长度为96米，跨度为27米，15/3t中级工作制吊车二台，牛腿面标高9.00米，柱顶标高为13米。设计条件1屋面活荷载：,不考虑积灰荷载，雪荷载2基本风压: 3屋面做法 三毡四油：20mm水泥砂浆找平层 合计 屋面活荷载： 屋面板采用G410标准图集m预应力混泥土屋面板（卷材防水） 允许外荷载： （板自重： 灌缝重：）大型屋面板（包括填缝 屋架：屋架自重 则4采用370mm厚烧结粘土空心砖（重度）吊车梁以上设高侧窗，洞口尺寸为m，吊车梁以下设低侧窗，洞口尺寸m，圈梁设在柱顶处。5排架柱：混泥土C30 钢筋：纵向受力钢筋HRB400级 箍筋：HPB235级 柱下独立基础：混泥土：C20，钢筋：HRB335级6吊车：Q15/3t桥式吊车 中级工作制 吊车梁：先张法预应力混泥土吊车梁，自重 轨道及联结重量 桥跨： 桥宽： 轮距： 小车重： 最大轮压： 最小轮压：7柱高：柱顶H=13m 檐口=15.1m 屋顶=17.35m二荷载及内力计算1柱截面尺寸的确定 Q在1520t之间：，由于是单跨结构，结构形式对称，因此A、B柱截面尺寸相同。 A柱：上柱：（mm） 下柱：mm2荷载计算永久荷载A屋面板及每跨屋架传给每个柱子的荷载标准值 荷载设计值：B柱自重A、 B柱：上柱： 下柱： 则： C吊车梁自重：永久荷载作用如图： 可变荷载屋面活荷载,不考虑积灰荷载，雪荷载,不同时考虑可变荷载与雪荷载，取其中的大值，作用于每跨屋面下的柱可变荷载为：可变荷载作用如图：吊车荷载已知 则：查表知 风荷载 由已知条件可知：基本风压，风压高度变化系数按B类地面（城市郊区） 其中：为1.0由建筑结构荷载规范B类地面查10m处 15m处 20m处 中间值按插值法求得，因此可得：柱顶：H=13m 则檐口：H=15.1 则屋顶：H=17.35 则 风荷载体形系数如下：风荷载标准值： 作用在排架上的风荷载为：作用在柱顶的集中荷载即将柱顶以上风荷载算作集中力作用柱顶，按房屋檐口标高Z=15.1m处计 风荷载作用示意图如下：3内力计算：刚度：A、B柱： 永久荷载作用永久荷载作用包括物价自重、上柱自重、吊车梁自重等。永久荷载作用示意图如下：在永久荷载作用下排架的内力如图： A、 B柱： 由 （）可变荷载作用可变荷载作用简化作用于柱顶如图，可变荷载作用下排架内力图如下 查表得 （）吊车竖向荷载： 当作用在A柱，作用在B柱时，吊车竖向荷载作用见图如下：在吊车竖向荷载作用下内力如图; A、 B柱： （） （） （）由于A、B柱 剪力分配系数各柱上的剪力分配值： （） （）在吊车竖向荷载作用下的内力图如下：当作用在A柱，作用在B柱上时，吊车荷载作用见图及在吊车竖向荷载作用下的内力图如下：内力图：水平刹车力作用下水平刹车力：作用于牛腿顶面1.4米处，当刹车力向右时，作用见图如下内力图如下由于同向作用在A、B柱上，因此排架的横向内力为零，剪力 同理得当刹车力向左时排架的受力简图 和内力图如下风荷载的作用将柱顶以上风荷载作集中力作用于柱顶，柱上的风荷载看做是水平均布荷载。当左风作用时作用简图如下：A、 B柱： 在风荷载作用下的内力图当右风作用时作用简图及内力图如下：A柱在各种荷载作用下的内力见表：27柱号及正向内力荷载种类恒荷载可变荷载吊车竖向作用吊车水平作用风荷载在A在B向右向左左来风右来风编号12345678内力图控制截面-8.4352.925-37.76-37.7610.16-10.1632.52-20.84317.756.7-31.375-8.415128.46913.2510.16-10.1632.52-20.84385.556.7474.94145.75-21.1854.54543.509-43.50973.38-73.38275.93-152.56471.956.7474.94145.75-5.841.44-9.44-9.447.056-7.05640.1411.26柱的内力组合：截面内力及相应的N、V及相应的N、V及相应的M、V及相应的M、V组合项数值组合项数值组合项数值组合项数值-1+0.9（2+7）40.341+0.9（3+6+8）-53.451+0.9（2+7）40.341+0.9（3+6+8）368.73317.7368.73-1+0.9（3+5+7）122.661+0.9（2+8）-57.71+0.9（2+3+5+7）115.091+0.9（2+8）812.95436.53863.98-1+0.9（2+3+5+7）378.811+0.9（4+6+8）-221.321+0.9（2+3+5+7）378.811+0.9（4+6+8）950.38603.08950.3841.121.1341.121.13柱的截面设计：1选取控制截面的大偏心受压界限破坏时的轴力为： 上柱：KN 下柱：KN经比较A柱的所有N1取13.61取12.41取13.791取10.950.95111.761.521.611.17108108228228/227286686461671263261012143471195235实配钢筋(mm )422422422422 12511251125112510.39%0.2%0.39%0.2%0.39%0.2%0.39%0.2%0.78%0.6%0.78%0.6%0.78%0.6%0.78%0.6%即上柱：422 下柱：4223箍筋的配置因柱底剪力较小： 若剪跨比=3 则; 远大于柱底的剪力值（还没有考虑轴向压力对斜截面的有利影响），所以排架柱的箍筋按构造配置为10200，柱箍筋加密区取为101004牛腿的设计 牛腿几何尺寸的确定牛腿截面宽度与柱宽度相等为400mm，若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离，吊车梁端部宽为340mm,吊车梁轴线到柱外侧的距离为750mm则牛腿面的长度为600mm，牛腿外缘高度为500mm，牛腿的截面高度为700mm，牛腿的几何尺寸及配筋示意图如下： 牛腿高度验算 作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的竖向力值; 牛腿顶部按荷载标准组合计算水平拉力值; 牛腿截面有效高度： 竖向力作用点位于下柱截面内，a=0 满足要求 牛腿的配筋 由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内，故该牛腿可按构造要求配筋，纵向钢筋取416，箍筋取8100。 牛腿局部受压验算 ，满足要求 牛腿纵向受压钢筋的计算 因为，取 取416,804mm 取0.2% 0.2%满足要求。裂缝宽度验算： 从弯矩图上可以看出，只需对上柱处的裂缝宽度进行验算即可。 满足要求下柱验算： 受弯承载力验算 (裂缝不需要验算)柱的配筋图：基础设计： 由基础梁传至基础顶面的外墙重量的设计值为（厚墙容重取为）确定基础尺寸； 柱插入深 取 杯底厚度 选 杯口底垫层为50mm，则基础的高度即为1100mm，由于杯壁厚度，且大于基础梁宽，取。 基础底面尺寸 地基承载力设计值按下式计算 并由表查的 ，取土平均自重，则得 由的一组荷载，按轴压基础初估其底面尺寸 因该基础为偏心受压，故取 底面选为矩形。则基础底面的， 基础及其上填土重 地基承载力验算：作用于基础底面的力矩及轴力设计值：第一组荷载： 第二组荷载：（顺时针）验算基地应力： 计算公式：；且满足：； 由前： 按上式计算公式的计算结果列于下表：荷载组别301.8554.39178.12216.5674.4145.48故按所设计的基础底面尺寸合适基础受冲切承载力验算 按第一组荷载验算（因改组荷载产生的基础底边净反力为最大）。此时，；则基础底边净反力为： 柱边冲切面承载力验算： 因 则冲切荷载设计值： 冲切投影面积： 抗冲切承载能力：故抗冲切承载力满足 变阶处冲切承载力验算： 此时冲切破坏面与柱边破坏边重合，故可不验算基础底边净反力计算公式同前：,各组荷载作用下的结果列于下表，以上公式中，及见下图基础长边方向配筋取以上二组荷载中来计算荷载组别1895.21251.328154.5833.85123.73278.2330.771547.91251.328121.86479.0171.08192.9449.92荷载组别278.2