单层单跨工业厂房课程设计

1、混凝土与砌体结构 课程设计计算说明书设计题目：单层单跨工业厂房课程设计2011 年 06 月 15 日一经设计确定以下做法和相应荷载的标准值：1本工程为某单层单跨工业产房，无抗震设防要求。跨度为|24m，长度为|66m，柱距为6 m。选用二台Q=10t的中级工作制 A5桥式吊车，吊车轨顶标高为 m，厂房采用钢筋混凝土装配 式结构。2（ 1）屋面板：选自G410，板重：m2嵌缝重：m2 （ 2）天沟板：选自G410（3）天沟重（包括水重）：根（4 ）天窗架：n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（5）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。

2、每榀屋架重。（6 ）屋盖支撑：选自G415重量为：m2 （沿水平面）（7）基础梁：选自G320, b X h=250 X 450mm ,每根自重：（8）吊车梁：选自G323，见图24每根自重：50kN轨道及垫层重：m9）连系梁与过梁，截面与尺寸见剖面图。（10）柱间支撑：选自二柱截面尺寸与高度的确定基础采用单独杯形基础，基础顶面标高为-柱顶标高为，牛腿顶面标高为。柱子尺寸:a）、柱子高度：上柱高 Hu11.4m 7.8m3.6m下柱咼 Hl 7.8m0.6m8.4m柱总高H11.4m 0.6m 12.0mb）、柱截面尺寸：建议上柱为方形截面,h f=400 x 800 x 150mm ,牛腿尺

3、寸、何特征值为:52A11.6 10 mmA21.775 105mm2三荷载计算1、恒载（1 ）屋盖恒载（防水层+隔气层）自重图25bx h=400x 400mm，下柱为工字形截面，bx hx柱下端矩形截面部分高度尺寸见图92I12.13 10 mm1214.38 109mm225。柱截面几g14.0kN /mg24.44kN/m0.35kN /m220mm厚水泥砂浆找平层预应力混凝土屋面板（包括灌缝）屋盖钢支撑天窗架天沟重（包括水重）20kN/m30.02m0.40kN/m31.40kN /m20.05kN /m方 fAl.- til /I ' I1 作用位直2、屋面活荷载2 2屋面

4、活荷载标准值为 0.5kN/m，学荷载标准值为0.2kN/m，后者大于前者，故仅按 前者计算。屋面积灰荷载为2 2 2(0.3kN/m 3m 0.75kN /m 3m 0.3kN/m3m) 6m 24.3kN作用于柱顶屋面活荷载设计值为：Qi 1.4 (0.5kN/m2 6m 18m/224.3kN)71.82kNQr作用位置与G1作用位置相同。如图26。3、风荷载及B类地面粗糙度确定:柱顶（标高）1.039檐口（标高）1.098屋顶（标高）1.182排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为:1.0 0.8 1.0391.0 0.4 1.0392k0.286kN /m220.55kN / m20

5、.457kN /m20.55kN /mL |F*-丿.0 Jf 1 J.® 04 慨伽血亦则作用于排架计算简图（图 27）上的风荷载设计值为:q11.4 0.457kN/m2 6m 3.84kN/m屋架各点处的q21.4 0.286kN /m2 6m 2.40kN /m标咼13.9516.6214.55FWQ(s zh) z 0 B0n 1(0.80.5) 2.11.098 (0.3 0.6)0.45 1.11133.40kN1.4 2.67 1.176 (0.8 0.6)2.04 1.17504、吊车荷载150/30kN 吊车的参数为： B 5.2m, K 4.1m,g66.1kN

6、,Q150kN,Fp,max 183kN。根据重力荷载之间的平衡关系：2(Fp,max Fp,min) G Q g得：Fp 33kN。根据B及K,可算得吊车梁支座反力影响线中各轮对应点的竖向坐标，如图28。1冗. 承匚)F FnfcF(>- r v50f - m il b orpimriZ 1KJ5k 11II$车戢作用下支座反力(1)吊车竖向荷载吊车竖向荷载设计值为:Dmax QFp,max %1.4 183kN(1 0.808 0.267 0.075)550.83kNDminQFp,min %14 33 2.15 99.33kN(2)吊车横向水平荷载作用于每个轮子上的吊车横向水平制动

7、力计算：11T (Q g) 0.1 (150kN 66.1kN)5.403kN44作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值计算TmaxqTyi 1.4 5.403 2.15 16.3kN四排架内力分析对于 A、B 柱 n 0.148,0.300。Ra213d(11)1.971, C31.181M1HC1C312.25kN m 1.97129.94kN m 1.1844.96kN柱剪力分配系数柱子n lu/hHu/HCo3/13(1/n 1)H 3/CoEIl1/ ii1/ iA, Bn 0.1480.300CO 2.596A B 0.268 10 10 H EAB0.51、恒载作用下的排架内力分

8、析，计算简图如图29 (a)G1G1244.98kN,G2G3G ±162.32kN17.28kN81.60kNG3G下144.76kN.M1Ge244.98kN0.05m12.25kN/mM2(G1G上 1 )o)G3©3(244.98kN17.28kN)0.2m64.32kN 0.35m29.94kN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。Rb4.96kN2d I 9:211 也:血前Jie.bs1®29求得Ri后，由于平衡条件可得各柱截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该界面以上重力荷载之和，恒载作用下的轴力弯矩如图2

9、9（b）（c）。2、屋面活荷载作用下的排架内力分析排架计算简图如图30（ a ）。其中Qi 71.82kN，它在柱顶及变阶处引起的力矩为:M1A,71.82kN 0.05mC31.181 则RaM1AHC1M2AHC33.59kN m,M 2A 71.82 0.20 14.36kN m,C11.971,3.59kN m 1.971 14.36kN m 1.1812.00kN()12排架各柱的弯矩轴力图如图30 （b） （c）。3、风荷载作用下的排架内力分析(1)左风吹时计算简图如图31 (a)。A,B 柱 n 0.148,0.300 有表得1314(- 1)C1110.340813(- 1)n

10、Raq1 HC113.84kN/m12m 0.3415.7kN()Rbq2HC112.4kN/m '12m 0.349.792kN()RRaRbFW15.7kN9.79kN33.43kN58.92kN()各柱顶剪力分别为:VaRaaR15.7kN 0.558.92kN17.36kN()VbRbbR9.79kN 0.558.92kN19.67kN()排架内力如图31 (b)/ 1.11186./ r /111.形厂59.84Z106JflW4&存【lil. ,'ti(2)右风吹时由于死单跨，与左风吹情况相同，内力反向，计算简图和内力图如图32。4、吊车荷载作用下排架内力分

11、析(1)Dmax作用于A柱计算简图如图33Ma右风此的朋.1. Il(a),其中吊车竖向荷载 Dmax, Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为D max e3457.52kN 0.35m160.13kN mD min ©3 对于A柱, C3 业HIMbHMbRaRb排架各柱顶剪力分别为:C3C3Ra Rb197.16kN 0.35m 69kN m1.18,则160.13kN m 彳1.1815.7kN()12m69kN m /1.186.79kN ()12m15.7kN6.79kN8.91kN()VARAAR15.7kN0.5 8.91kN11.25kN()VBRBBR6.79kN0.5

12、 8.91kN6.79kN()排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力如图33 (b) (c)。D fr.j.ir ffl ilMi丄世 1架内力獅(1 ) Dmax作用于B柱由同理可得，内力图如图34。4爲恥訂山对I堤内册析（3）Tmax作用下当作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如图35 ( b)。对于 A柱，n 0.148,0.300, a (3.6m 1.2m)/3.6m0.670,贝V2 3a 3(1 a)(1 a)2(2 3a)C5n0.627nRaTmaxC516.70kN 0.62710.48kN()同理，对于 B柱，n 0.148,0.305, a 0.670,C50.627则RB

13、Tmax C516.70kN0.62710.48kN()排架柱顶总反力R为：R Ra RB10.48kN(10.48kN)20.96kN()各柱顶剪力为：VaRaa R10.48kN0.5 ( 20.96)kN0VbRbb r10.48kN0.5 ( 20.96)kN0排架各柱的弯矩图及柱底剪力如图35 (a)。五、内力组合A柱内力设计值汇总表吊车竖向荷载吊车水平何载风荷载柱号及正向内力何载类别恒载屋面活载Dmax作用在A柱Dmax作用在B柱左风右风序-口 pI IM±111HN00000n nM±N000r1mmM±N000K-11V±注：M（单位为k

14、Nm）, V（单位为kN）。表2A柱内力设计值组合表截面M max及相应M , NM max及相应N,VNmax及相应M ,VNmin及相应M,VM k, N k备注M+（+（+（+Nmax 一项取 1.35Sgk0.7 1.4Sqk-1N）+（+）+）+M+（+（+n-nN）+）（+）+M出-出N+（+）+（+（+）+V）+MkNkVk注：M（单位为kN m ）, N（单位为kN）, V（单位为kN）六、柱截面设计2 2混凝土强度等级为 C30, fc 14.3N/mm , &2.01N / mm ；采用HRB335级钢筋，fyfy300N/mm2, b 0.518。上下柱均采用对称

15、钢筋。1、上柱配筋计算有内力组合表可见，上柱截面共有4组内力取h0 400mm 40mm 360mm,经判别，均为大偏压，选取一组最不利荷载组合。M 123.82, N 262.26由附表查的有吊车厂房排架方向上柱的计算长度I。2 3.6m7.2m。附加偏心距ea取 20mm (大于 400mm/30 )。e。6M 123.82 10 N mm ,472.1mm,ei262260Ne0 ea 472.1mm20mm 270mml°/h7200mm/400mm185，故应考虑偏心距增大系数0.5fcA2 2 20.5 14.3N/mm400 mm 4.362262260N1.01 1.

16、0。21.151.150.01(7800mm)0.97400mm亠（91400 邑h。0.971.164262260N1 fcbh°1.0214.3N / mm 400mm 360mm0.1272 ash0如旦0.222360mmx 2as进行计算。h/2as 1.164 270mm 400mm/240mm412.8mmNe262260N 412.8mm2f (ho a) 300N/ mm (360mm 40mm)1127.7 mm2选用4 20(As21256mm )，则2AS/(bh)1256mm /(400mm400mm)0.785%0.2%，满足要求4500 mm/ 400m

17、m11.25,0.961。Nu 0.9 (fcA fy AS ) 0.9 0.961 (14.3N / mm2 400mm 400mm300N / mm2 1256mm2 2)2630.94kN Nmax 345.32kN满足弯矩作用平面外的承载力要求。2、下柱的配筋计算取h°800mm 40mm 760mm，与上柱分析方法类似，在内力组合表的8组内力中选取下列2组最不利内力。M 414.77kN m, N 371.31kN.M 536.52kN m, N 531.01kN.(1)按 M 414.77kNm,N371.31kN.计算下柱计算长度取l0 1.0,匕8.6m，附加偏心距e

18、a 800mm/30 26.67mm(大于 20mm), b 100mm, bf400mm, hf150mm。M414.77 106 N mme。1117mm, eie0 ea 1117mm 26.67mm1143.7 mmN371310N由 l°/h8600mm/800mm510.755,故应考虑偏心距增大系数。且取152 1.0。0.5fcA1N0.5 14.3N /mm2 400mm 800mm 300mm (800mm 2 150mm 25mm)371310N3.421.0取 11.0。1400 応 1h。1.8600mm.( )1.0 1.01400 ( 1143-7mm)

19、 800mm760mm1.055ei 1.055 1143.7mm1206.6mm O.3h00.3 760mm228mm故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则264.9mm150mm1.0 14.3N / mm 400mmh800mme e as 1206.6mm 40mm 1566.6 mm1442.6mm2 2AsASNe1 fcbf x(h) x/2)2-371310N 1566.6mm 1.0 14.3N/mm2fy(h。as)400mm264.9mm(760mm 64.9mm/2)/300N /mm (760mm 40mm)2(2)按 M536.52kN m, N 531.01

20、kN.计算计算方法同上述相同。计算过程从略，计算结果A As 1833.6mm2。综合上述计算结果，下柱截面选用4 25(AS 1964mm2)按此配筋，经验算柱弯矩作用平面外的承载力亦，满足要求。3、柱的裂缝宽度验算规范规定，对e°/h°0.55的柱应进行裂缝宽度验算。上柱及下住均出现2e°/h° 0.55的内力。故应进行裂缝宽度验算。 验算过程见表3，其中上柱As 1256mm,252下柱As 1964mm ,Es 2.0 10 N /mm ；构件特征系数“ 2.1，混凝土保护层厚度c取25mm。表3 主的裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱内力标准值M k

21、 /(kN m)Nk/kNe0 M k / N k /mm406.20.55h09000.55 h0Aste0.5bh (Bf b)hf0.0157 0.01,取te0.01s 11(上)24000e0 / h0 h1.0(上 14) hee0h / 2 as / mm1260fhf (bfb)/bh。0h0z 0.870.12(1f )()h°/mmeNK(e z)2、sk/(N / mm )Asz1.1 0.65ftkte skd eqmaxcr (1.9c 0.08) / mmEste<（满足要求）<（满足要求）4、柱的箍筋配置非地震区的单层厂房柱， 其箍筋数量一般

22、有构造要求，上、下柱均选用 8200箍筋。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36.。其中牛腿截面宽度b 400mm，牛腿截面高度h 600mm, h0565mm。（1）牛腿截面高度验算其中065, ftk 2.01N/mm2,Fhk 0（牛柱腿顶面没水平荷载 ），a150mm 20mm 130mm0,取a 0, FVK按下式确定vkDmax G3457.53kN64.32kN1.41.2380.41kN(10.5F hkftkbh。0.650.522.01N /mm 400mm 565mm05590.54kNvkho故牛腿截面高度满足要求。图36牛脚尺寸

23、简图(2)牛腿配筋计算由于 a 150mm 20mm130mm0，因而该牛腿可按构造要求配筋。根据构造要求，ASminbh20.02 400mm 600mm480mm。实际选用4 14 (As 616mm2)。水平箍筋选用 8100。6、柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到强度后起吊。由表3可得柱插入杯口深度为h 0.9 800mm720mm，取h1850mm,则柱吊装时总长度为rmTn1 Mi-_L_-图37柱吊装计算简图iSS5O|600 i拠L1r1柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数），即qi32Gq1k1.5 1.35 25kN /m 0.16m8.1kN /mq2Gq2k 1.5 1.35 25kN /m30.4m 1.0m20.25kN /mq3Gq3k 1.5 1.35 25k