单层工业厂房课程设计计算书完整版(20210105102127)

1、2单层工业厂房混凝土排架课程设计1.1 柱截面尺寸确定由图2可知柱顶标高为12.4 m，牛腿顶面标高为8.6m，设室内地面至基础顶面的距 离为0.5m，贝U计算简图中柱的总高度 H下柱高度Hi、上柱高度Hu分别为：H=12.4m+0.5m=12.9m , H i =8.6m+0.5m=9.1mHu =12.9m 9.1m=3.8m表1柱截面尺寸及相应的计算参数柱号计算参数截面尺寸/mm面积/mm2.900 KN/m天窗架重力荷载为2X 36 KN/榀，天沟板2.02 KN/n，天沟防水层、找平层、找坡层KN/m屋架重力荷载为106 KN /榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为： G=1.

2、2 X (2.90 KN/m 2X 6rriX 24m/2+ 2X 36 KN/2 + 2.02 KN/m X 6m惯性矩/mm+ 1.5 KN/m X 6m 106 KN/2) =382.70 KN(2)吊车梁及轨道重力荷载设计值：自 重/(KN/m)A , B上柱矩400X 4001.6X10G3=1.2 X( 44.2kN + 1.0KN/mX 6m) =50.20 KN(3 )柱自重重力荷载设计值： 上柱 G 4A= G4B =1.2 X 4kN/mX 3.8m =18.24 KN 下柱 G 5A= G5B=1.2 X 4.69kN/mX 9.1m =51.21KN 各项恒载作用位置如

3、图2所示。1.2.2 屋面活荷载 屋面活荷载标准值为0.5 KN/m2,雪荷载标准值为0.35 KN/m2,后者小于前者，故仅按 前者计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：21.3 X 10Q=1.4 X 0.5 KN/m 2X 6mX 24m/2=50.40KNQ的作用位置与G作用位置相同，如图2所示。1.2.3 风荷载4.0下柱I400 X 900X 100X1501.875 X105195.38 X10894.6本例仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图1所示1.2荷载计算1.2.1 恒载(1).屋盖恒载：两毡三油防水层20mr厚水泥砂浆找平层0.35KN/m20X 0.02=0.

4、4 KN/m100m厚水泥膨胀珍珠岩保温层一毡二油隔气层4 X 0.1=0.4 KN/m0.05 KN/mX 0.015=0.3 KN/m1.4 KN/m15mr厚水泥砂浆找平层；201.5预应力混凝土屋面板(包括灌缝)0=0.35 KN/m , z=1.0 , Uz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12.40m)uz=1.067檐口(标高14.30m)Uz=1.120天窗架壁底(标高16.99m)uz=1.184天窗架壁顶(标高19.86m)uz=1.247屋顶(标高20.31m)uz=1.256221k= zus1 uz 0=1.0 X 0.8 X 1.06

5、7 X 0.35 KN/m =0.299 KN/m222k= z Us2 Uz 0=1.0 X 0.8 X 1.067 X 0.35 KN/m =0.299 KN/m则作用于排架计算简图(图3.b)上的风荷载设计值为：2q 1=1.4 X 0.299 KN/m X 6.0m =2.51KN/mq2 =1.4 X 0.187 KN/m2X 6.0m =1.57KN/mFw= Q ( Us1 +US2)Uzg + ( Us3+Us4)Uzh2+(抵十) 口乙人3 z B=1.4 X (0.8 + 0.5) X 1.120 X 1.9m+ (-0.2 + 0.6) X 1.184 X 2.69 +

6、(0.6 + 0.6) X 1.247 X 2.87 X 1.0 X 0.35 KN/m2X 6.0m=24.51 KN1.2.4吊车荷载p,max=215KN Fp,min =45KN根据B及K,可算得吊车梁支座反力影响线中歌轮压对应点的竖 向坐标值，如图4所示。(1 )吊车竖向荷载Dmax = Q F p,max yi=1.4 X 215 KNX (1 + 0.080 + 0.267 + 0.075)=647.15 KNDmin= Q F p,min yi=1.4 X 45 KNX 2.15=135.45 KN(2 )吊车横向水平荷载11T=(Q+g = X 0.1 X( 200KN+ 7

7、5KN =6.875 KN44T max= qT yi=1.4 X 6.875 KN X2.15=20.69 KN1.3 排架内力分析该厂房为单跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。其中柱的剪力分配系 数i表2 柱剪力分配系数柱别n=l u/ I lHu/HC0=3/1+ 3(1/ n-1)=H3/ CE I l1/ ii=1/iA , B柱n=0.1090.295C0 =2.480a= b =0.2061010H3EA= b=0.51.3.1恒载作用下排架内力分析恒载作用下排架的计算简图如图5所示。图中的重力荷载G及力矩M是根据图2确定，即G = G1 =382.70KN ; G2 =

8、G +Ga =50.20KN+18.24KN=68.44KNG3= G5A =51.21KN;m1= G1e1=382.70KNX 0.05m=19.14 KN mm2 =( G i + G4a)e o G3 e 3=(382.70 KN+18.24 KN)X 0.25m 50.20 KN X 0.3m=85.18 KN m由于图5a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶 为不动铰支座计算内力。柱顶不动铰支座反力RiC 1=l21(1 -)匸=2.122， C3(1- 1)n_33 = 2=1.132RaCiA H 112.9mM o 19.14KN m 2.122

9、85.18KN m 1.132 -C3=10.62 KNHRB =-10.62 KN求得Ri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 重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图5.b,c。图5.d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。1.3.2 屋面活荷载作用下排架内力分析排架计算简图如图6a所示。其中Qi =50.4 KN，它在柱顶及变阶处引起的力矩为叫a=50.4KNX 0.05m=2.52 KN m ; M,A=50.4KNX 0.25m=12.60 KN m。对于A柱, Ci=2.i22，C3=i.i32，则RaM 1A、HCiM 2AH2.

10、52KN m 2.12212.6KN m 1.13212.9m=1.53 KN(RB =-i.53 KN( )排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图6b.c所示。1.3.3 风荷载作用下排架内力分析(1)左吹风时计算简图如图7a所示。对于A,B柱，n=0.109,=0.295,则413 1(1)Cii=n =0.329318 1 (1)nRa =- q iH C11=-2.51KN/mX 12.9mX 0.329=-10.65KN()RB =- q 2 H Cii =-i.57KN/mX 12.9mX 0.329=-6.66 KN( )R= Ra+ RB + Fw=-10.65KN 6.66

11、KN 24.51KN=-41.82 KN( )各柱顶剪力分别为：VA= Ra- a R=-10.65KN+0.5 X41.82KN=10.26 KN()VB = RB - B R=-6.66KN+0.5 X41.82KN=14.25 KN()排架内力图如图7b所示。(2)右吹风时8b计算简图如图8a所示。将图7b所示A,B柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图 所示。1.3.4 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9a所示。其中吊车竖向荷载Dmax , Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为:MA = Dmax e3 =647.15KNX 0.3m=194.15 KN

12、mMB = Dmine3=135.45KNX 0.3m=40.64 KN m对于A柱, C3=1.132，则Ra =Mac = C3 =19415KN m132=-17.04 KN()12.9mRB =Mc3 = 40.64KN m 1.132 =3.57 KN( ) H12.9mR=RA +RB =-17.04KN+3.57KN=-13.47KN()排架各柱顶剪力分别为：VA= R A - A R=-17.04KN+0.5 X 13.47KN=-10.31 KN(VB = RB - B R=3.57KN+0.5X 13.47KN=10.31KN()排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图9b

13、,c所示。(2 ) Dmax作用于B柱同理，将“Dmax作用于A柱”的情况的A,B柱对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力, 如图10所示。(3 ) TmaX作用下排架计算简图如图11a所示。对于A，B柱, n=0.109,a=(3.8m-1.4m)/3.8m=0.632,则22 3a 3 (2a)(1 a) (2 3a)nCs=0.629312 13( 1)nRa =- T max C5 =-20.69KN X 0.629=-13.01 KN( )RB=- T maxC5=-13.01 KN( )，R=FA+RB=-13.01KNX 2=-26.02KN()各柱顶剪力为：Va = Ra-卩

14、a R=-13.01KN+0.85 X 0.5 X 26.02KN=-1.95 KN()VB = RB -卩 B R=-13.01KN+0.85 X 0.5 X26.02KN=-1.95 KN( )排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图11b所示。当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只 改变符号，大小不变。1.4内力组合以A柱内力组合为例。表3为各种荷载作用下A柱内力设计值汇总表，表4为A柱内力组 合表，这两表中的控制截面及正负号内力方向如表3中欧那个的例图所示。maxmax及相应的Mffi N一项，U - U和川-川截面均按(1.2Sgk+1.4Sqk)求得最不利内力值，而I - I gk+Sqk

15、)求得最不利内力对柱进行裂缝宽度验算时，内力川-川采用标准值，同时只需对e0/h 00.55的柱进行验算。为此，表4中亦给出了 Mk和Nk的组合值，它们均满足e/h。0.55的条件，对本 例来说，这些值均取自Nmin及相应的M和V项。表3 A柱内力设计值汇总表柱号荷载类恒屋面吊车竖向荷载吊车水风荷载及正别载活载D maxD max平荷载左右风向内作用于作用于风力A柱B柱序号:I -M21.23.29-39.1-39.1821.557.1-67.5I28211N400.50.400000094n -M-63.-9.31154.91.4621.557.1-67.5n967211N451.50.40

16、647.1135.45000145川 -M32.64.6261.15-92.36192.341.-314.出8062142N502.50.40647.1135.45000355V10.61.53-10.3-10.3118.742.6-34.521440表4 A柱内力组合表截面+ Mmax及相应Mmax及相N max及相I Nmin及相应Mk、备注N, V应N,V应M, VM, VNkIM :93.01:-88.7 126.18:93.0168.96Nmax 一项，I+0.9+0.9 0.91+0.9+0.9取N(446.3400.9486.3446.3366.51.35S gk +（4420.

17、71.4 S+0.+）+0.QK9+9+nM130.4-150.75.51-142.n+0.90+0.93+0.9+0.915N0975.3+0.9496.51033.0451.1.93058.94(+）+出M549.0:-480.87.72:549.0-+0.3+0.968+0+0.3出N91071.0.612.0.91084.91071.9096799V57.20（-43.91.3457.20+0.+）6+0.Mk9396.0+-339.66.549396.0(545(5Nk +825.4496.9834.6+825.4）595）5Vk+42.12-30.10.96+42.1241.5 柱

18、截面设计仍以A柱为例。混凝土： C30, fc 14.3N /mm2 , ftk 2.01N /mm2 ;钢筋：受力筋为 HRB335, fy fy 300N/mm2, b 0.550。上下柱均采用对称配筋。1.5.1上柱配筋计算由表4可见，上柱截面共有4组内力。取h0=400mm-40mm=360mm经判别，其中三组内力为大偏心受压；只有(M=26.18 KN m，N=486.34KN 一组为小偏心受压，且N5故应考虑偏心距增大系数2 2 20.5fcA 0.5 14.3N / mm 400 mm1 =2.5631.0 ，1ho446300N.1.7600mm 22 =1 ( )1400 2

19、28mm 400mm360mm取 1=1.01.0 0.96 1.391446300N20.217fcbh01.0 14.3N /mm 400mm 360mm2asho80.mm360mm0.222x=2as进行计算e = ei h/2 as1.391 228mm 400mm/2 40mm 157.1mm选3 18 ( As=763mm2)，贝UAs /(bh) 763mm2 /(400mmX 400mm)=0.48%0.2%满足要求。由附表11.1，得垂直于排架方向柱的计算长度10=1.25 X 3.8m=4.75m贝U10/ b =4750mm/400mm=11.88,=0.95。Nu 0

20、.9 (fcA fy As ) 0.9 0.95 (14.3N / mm2 400mm 400mm 300N / mm2 , 763mm2 2) 2347.66KNNmax 486.34KN足弯矩作用平面外的承载力要求。1.5.2 下柱配筋计算取h0=900mm-40mm=860mn与上柱分析方法类似，在表 4的8组内力中，选取下面的一组不利内力：M=549.03 KN m，N=1071.90 KN下柱计算长度 l0 =1.0 H i =9.1m，附加偏心距 ea =900mm/30=30mrrt(于20mm)b =100mm bf =400mm hf =150mm6549.03 10 N m

21、me0 =M/N=512mm q =e0 +ea =512mm +30mm=542mm1071900N由lo/h=9100mm/900mm=10.f5，故应考虑偏心距增大系数，且取2 1.0。_0.5fcA_0.5 14.3N /mm 100mm 900mm 2 (400mm 100mm) 150mm1 = = =1.201.0,取N1 =1.0。11071900N1400 宜 h。故为大偏心受压Nx=19100mm 22=1()1.0 1.0 1.1161400 542 mm 900mm860 mm先假定中和轴位于翼缘内，则1071900 N2187.4mm hf 150mm1.0 14.3

22、N /mm 400mm1 fcbf说明中和轴位于腹板内，应重新计算受压区高度x:e= ei h /2 as 604.9mm 900mm/ 2 40 mm 1014.9mm1xNe1 fc(bfb)hf (ho - hf )1fcbx(h)As As2fy(hoas)21071900N 1014.9mm 1.0 14.3N / mm (400mm 100mm) 150mm2(860mm 150mm/2) 1.0 14.3N / mm 100mm 299.6mm (860mm 299.6mm/2)2/ 300N / mm (860mm 40mm)1132mm2选用4 20( As=1272mm2)

23、。按此配筋，经验算柱弯矩作用平面外的承载力亦满足要求。1.5.3 柱的裂缝宽度验算规范规定，对e/ho0.55的柱应进行裂缝宽度验算。本题的下柱出现e0/h0 0.55的内力，故应对下柱进行裂缝宽度验算。验算过程见表5,其中，下柱的As=1272mm2，Es =2.0 105N /mm2 ;构件受力特征系数 cr =2.1 ;混凝土保护层厚度c取25mm。表5 柱的裂缝宽度验算表柱截面下柱内力标准值Mk/( KN m)396.05Nk/KN825.45e0=Mk/Nk /mm4800.55 h 0=4730.01401.0( l/h14)8900.523702.2173.60.570.163（

24、满足要求）1.5.4柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱 均选用 820箍筋。1.5.5 牛腿设计根据吊车梁支承位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸，如图12所示。其中牛腿截面宽度b=400慢慢，牛腿截面高度h=600mm h0=565mm（1）牛腿截面高度验算，a=-150mm+20mm=-130mm0,=0.65，ftk =2.01N/ mm2，Fhk=0（牛腿顶面无水平荷载）取a=0, Fvk按下式确定：FvkD maxG3647.15KN50.20KN1.41.2504.08KN故牛腿截面高度满足要求。习1 了牛曙-V第自(2) 牛腿

25、配筋计算由于a=-150mm+20mm=-130mm0.958.48=52.63312.910.984.20=75.78sk mk /(0.87hAs)/(N/mmNwk =298.20 KNN wk距基础形心的偏心距 e为：ew= (240mm+900mm2=570mmNw=1.2 Nwk=1.2 x 298.20KN=357.84KN1.6.2 基础尺寸及埋深 按构造要求拟定高度h:h=a1 50mmh-i 0.9hc 0.9 900mm 810mm 800mm，取 h| a1 应大于 200mm 取 a1 =250mmJ/IJ h=850mm+250mm+50mm=1150基础顶面标高为

26、-0.500m,故基础埋深d为：d =h+0.5m=1.650mt 300mm取325mm基础边缘高度a2取350mm台阶高度取400mm见图14b。 拟定基础底面尺寸八、Nk,macx Nwk834.65KN 298.20KN2A235.47mfamd240KN / m2 20KN / m3 1.65m适当放大，取 A=bl=3.6mx 2.4m=8.64m2)181.2865.530.38-0.310.2,取 0.20.140.2 （满足要求）0.020.2（满足要 求）1.6基础设计1.6.1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（川-川截面）传给基础的M,N,V以及外墙自重重力荷 载。前者可由表4中川-川截面选取，见表7,其中内力标准组合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，内力的正号规定见图14b。表7基础设计的不利内力组别荷载效应基本组合荷载效应标准组合M( KNm)N/KNV/KNMk/( KNm)Nk/KNVK /