厂房钢筋混凝土柱设计任务书

1、厂房钢筋混凝土柱设计任务书一、设计资料厂房总长90m，跨度根据不同学号为18m1、 结构形式：，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为 C30,屋面坡度为i=1 : 10; L为屋架跨度。地区计算温度高于一20C,无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度, 屋架下弦标高为18m ;厂房桥式吊车为2台150/30 t （中级工作制），锻锤为2 台5 t。2、 屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及力系数（节点荷载 P=1.0 作用下杆件 的力）如附表图所示。屋架采用的钢材、焊条为：学号为单号用 Q235钢，焊条 为 E43 型。采用无檩体系。用1.5 X 6.0预应力混凝土屋板。荷载：屋架及支撑自重：按经验公式

2、q=0.12+0.11L , L为屋架跨度，以m为单 位，q为屋架及支撑自重，以 KN/m为单位；屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7 KN/m，雪荷载的基本雪压标准值为S0 =0.35 KN/m，施工活荷载标准值与雪荷载不同时考虑， 而是取两者的较大值; 积灰荷载根据不同学号按附表取：0.7KN/n2；屋面个构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4 KN/m水泥砂浆找平层 保温层 一毡二油隔气层 水泥砂浆找平层 预应力混凝土屋面板0.4 KN/m0.7 KN/m0.05 KN/m0.3 KN/m1.45 KN/m222222二、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无

3、檩体系平破梯形屋架。屋面坡度 i=1/10 ；屋架计算跨度 Lq = 18000- 300= 17700mm2875mm。端部高度取 H=1990m,跨中高度：H=0 i 1990 17700/2 0.1 2屋架几何尺寸如图1所示：C -米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值图1: 18米跨屋架几何尺寸3、支撑布置由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两 端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、 下弦设置三道 系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。（如图2所示）上弦横向水平支撑布置图屋架、下弦水平支撑布置图4、屋架节点荷载屋面

4、坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算: 荷载计算表表1荷载名称标准值（kN/mi）设计值（kN/mi）预应力混凝土大型屋面板1.451.451.35=1.958三毡四油（上铺绿豆沙）防水层0.40.41.35=0.54水泥砂浆找平层0.40.41.35=0.54保温层0.70.71.35=0.945一毡二油隔气层0.050.051.35=0.068找平层0.30.31.35=0.405屋架和支撑自重q=0.12+0.011L=0.3180.3181.35=0.429永久何载总和3.6184.885屋面活荷载0.70.71.4=0.98积灰何载0.70.71.4=0.98可变何载总和1.41

5、.96计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1）满载（全跨永久荷载加全跨可变荷载）F=（ 4.885+1.96 ） X 1.5 X 6= 61.605kN2）全跨永久荷载和半跨可变荷F1=4.885 X 1.5 X 6= 43.965kN半垮节点可变荷载F2= 1.96 X 1.5 X 6= 17.64kN3）全跨屋架和支撑自重、半跨屋面板荷载、半跨活荷载全跨节点屋架自重：F3=0.429 X 1.5 X 6= 3.861KN半跨屋面板自重及半跨活荷载F4=（ 1.958+0.98 ） X 1.5 X 6= 26.442k五、屋架杆件力计算杆件名称力系数(F=1)第一种 组合FT第二种组合第二种组

6、合杆件计 算力(kN)全跨左半跨右半 跨F1X +F2XRX+ F2XFaX +F4XF3 X +F4XAB0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000上BC;CD-6.221-4.371-1.850-383.2-350.61-306.1-148.21-72.93-383.2545弦-8.99-3.35-554.0-494.8-454.0-178.2-554.0杆DE;EF-5.636-123.483710651FG-9.10-4.551-4.55-560.7-480.4-480.4-200.6-155.47-560.72135523下ac3.47

7、2.5370.933213.77197.31169.0283.5438.06213.77弦ce7.9625.3252.637490.45443.98396.57187.32100.46490.45杆eg9.2795.3123.967571.63501.65477.93210.44140.72571.63aB-6.50-7.454-1.74-400.5-417.3-316.6-227.9-71.32-400.5斜 腹 杆Bc4.7393.1581.581299526406236.241用3960.102995cD-3.38-1.862-1.52-208.3-181.5-175.4-76.05-5

8、3.25-208.2De1.8840.54-9001106926-7773-146.2-233.41116.06eF-0.690.6153.47。-42.51-19.4930.8777%758.55-42.51Fg-0.06-1.6321.170-28.46-49.100.3422.5129.15-28.46Aa-0%-0.50-30.80-30.80-21.98-13.22-1.93-30.80竖Cc-1-10-61.61-61.60-43.96-26.44-3.86-61.61杆Ee-1-10-61.61-61.60-4396-264-3.86-61.61Gg0.8120.4060.406

9、50.0242642虽617%010.2950.02六、杆件截面设计按腹杆最大力Nab= - 400.56KN,查表7.4，选中间节点板厚度为10mm支座节点板厚度12mm1) 上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大力 N6=-560.73KN计算在屋架平面：计算长度为节间轴线长度，即I °x=l °=1508m, I oy =3000m2X1 oxl Oy ,故截面宜选用两个不等肢角钢。=0.807 A rX 215）=3231.78mmN/假定i+ixreqyreqoy /l ox/= 1508/60 = 25.13mm=3000/60 = 50mm由附表7选2 L125

10、X 80X12，短肢相并,肢背间距a=10如下图所示,102L125*80*12A= 2X 23.4 X 100= 4680 mnl、i x =2.24cm、i y =6.16cmxy截面验算：x = lox/i x = 1508/22.4=67.32< = 150（满足）y = l oy/ i y=3000/61.6=48.70< = 150（满足）b/t=125/12=10.62 v 0.58 X 3000/125=13.92故 yz y =48.70 v x=67.32max = x=67.32查附表4.2得 =0.769由 N/ A=560730/（0.769 X 4680

11、） = 155.81N/ mm2 <215（满足）故上弦杆采用2 L125 X 80X12截面形式2）、下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大力 N12=571.63K N计算I ox = 300cm l oy =1800/2=900cm,Anreq =N/f=571.63 X 1000/（ 215X 100）=26.59cm2由附表7选2 L125 X 80X 12短肢相并A= 2X 23.4 = 46.8 cm 2 , i x = 2.24cm, i y = 6.16cm322=N/An=571.63 X 10/（46.8 X 10）= 122.14N/ mm2< 215（满足）x

12、 = l ox/ i x = 300/2.24=133.93< = 350（满足）y = loy/i y=900/6.16=146.10< = 350（满足）故下弦杆采用2 L125X 80X12短肢相并,如下图所示：3）、腹杆aBN=- 400.56,ox = 253cm loy =253cm,A= 3852mm2ix 3.05cm iy =4.60cm选用2L100X 10的角钢，查角钢规格表得:l ox253ix3.0582.95 150loy253iy4.6055150b/t=100/10=10v 0.58 X 253/100=14.7故:yzy"0.475 10

13、04/30002 102） 5882.95因x> y，只需求x，查表得 x=0.668则 =N/ xA= 400.56 X 103/0.667 X 3852= 155.90N/ mm2< 215（满足）图7:斜腹杆aB截面4）腹杆BeN=291.95KNloy = 2613mm lox=2613X 0.8=2090.4mm采用等肢角钢初步选用2L100X 10,A= 3852mm2ix 3.05 cmiy 4.52cmxloxix2090.430.51 UU'll 他人二yl oy261357.81150满足要求iy45.2因x>y，只需求 x ,查表得 x=0.76

14、3则 =n/ xA= 291.95 X 103/0.763 X 3852= 99.33N/ mm2< 215（满足）5）腹杆cDN=-208.25KNl °y = 2864mm lox=2864X 0.8=2291.2mm采用等肢角钢初步选用2L100X 10,A= 3852mm2 ix 3.05 cmiy 4.52cmlox 2291.2ix 30.575.12150满足要求l oyly286445.263.36150满足要求因x> y，只需求x，查表得x=0.721则 =N / xA= 208.25 X 103/0.721 X 3852=74.98N/ mm2<

15、 215（满足）图9:竖杆bC截面De6）斜腹杆采用等肢角钢初步选用2L70X 16,N=116.06KNl oy = 2864mmox =2864X 0.8=2291.2mmA=1632mmix21.5mmly33.3mmloxx ix2291.221.5106.57150满足要求l oyy iy2864莎 86.01150满足要求因 x> y，只需求 X，查表得 x=0.514 贝U = N/ xA= 116.06 X 103/0.514X 1632=138.36N/ mm2< 215（满足）图10:斜腹杆bD截面7）斜腹杆eF （杆件33）N=- 42.51KN采用等肢角钢初

16、步选用2L70X 16,I oy = 3124mm loX=3124X 0.8=2499.2mmA=1632mmix 21.5mm iyyXix2499.2116.2415021.5l oy3124y93.81150iy33.3因x> y，只需求X ,查表得x=0.4581632=56.87N/ mm2< 215（满足）33.3mm,满足要求满足要求3贝U = N/ XA= 42.51 X 10/0.458 X图11：斜腹杆cF截面8）斜腹杆FgN=-28.46 KNl oy = 3124mml°x=3124X 0.8=2499.2mm采用等肢角钢初步选用2L63X 6,

17、2A=1458mm ix 19.3mmiy 30.6mmlox 2499.2ix 19.3150满足要求l oyiy312430.6102.09150满足要求因x> y，只需求x，查表得x=0.390则 =N/ xA=28.46 X 103/0.390 X 2780= 26.25N/ mm2< 215（满足）图12:斜腹杆dF截面9）、Aa杆NAa =-30.80KN , I ox=l oy=L=199.0cm选用2 L63X5A= 2X 6.14 = 12.28 cm 2 , i x = 1.94cm, i y = 2.89cmx 二 I ox/ i x 二 199/1.94=1

18、02.28< = 150（满足）y = loy/i y=199/2.89=68.86< = 150（满足）因为 b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy/b=0.58 X 200.5/6.3=18. 46, J则yz= y （1+0.475b4 / l 2yt2） =68.86 X （1+0.475 X 6.34 /199 2 X 0.5 2）=69.19由于由于x> yz,则由x查附表1.2得=0.543，贝U:322=N / An =30.8 X 10/（0.543 X 12.28 X 10）=46.19N/ mm2<f=215（满足）Jf Cc.

19、Ee.NCc= NEe=-61.61KN力大小相同，选用长细比较大的Ee.竖杆进行设计，可保证其他竖杆的安全。则:l °% =0.8L = 0.8 X 259=207.2cm, l oy =L=259cm选用2 L63X5A= 2X 6.14 = 12.28 cm 2 , i x = 1.94cm, i y = 2.89cmx 二 l ox/ i x 二207.2/1.94=106.80<150（满足）y = loy/i y =259/2.89=89.62< = 150（满足）因为 b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy/b=0.58 X2 59/6.

20、3=23.84,贝Uyz= y (1+o.475b4/l Oyt2) =89.62 X (1+0.475 X 6.34 /259 2 X 0.5 2 )=93.62由于由于 x> yz,则由x查附表1.2得 =0.512，贝U:=N / An =61.6 X 103/(0.512 X 12.28 X 102)=97.97 N/ mm2<f=215(满足) /J oGg杆NIi = 50.02KN,l ox =0.8L = 0.8 X 289=231.2cm, l Oy =L=289cm;选用 2 L 63X5A= 2X 6.14 = 12.28 cm 2 , i x = 1.94c

21、m, i y = 2.89cmx = l ox/ i x 二231.2/1.94=119.18<= 150(满足)y = l oy/ i y=289/2.89=100< = 150(满足)因为 b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy/b=0.58 X2 89/6.3=26.61,贝Uyz= y (1+0.475b4 / l oyt2) =100X (1+0.475 X 6.34 /289 2 X 0.5 2 )=103.58由于由于x> yz,则由x查附表1.2得=0.442，贝U:N / An =50.02 X 103/(0.442 X 12.28 X

22、102)=92.16N/ mm2<f=215(满足)七、节点设计选用E43焊条，则脚焊缝的抗压、抗拉和抗剪强度设计值为：ffw l60N/mm，设计时候考虑无引弧的影响。 、上弦“ B'节点（见附图）计算腹杆Ba的杆端焊缝。Nca -400.56； Nbc 291.95 ；设“ Ba”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为hf8mm和 hf 6mm肢背：lw 2 400.56 1 03 / 3 2 0.7 81602 8 148.58取 150mm肢尖：3lw 1 400.56 10 /3 2 0.7 61602 699.05取 105mm设“Bc”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为hf6mm和

23、 hf 5mm肢背：lw 2 291.95 103/3 2 0.7 61602 6144.34取 150mm肢尖：lw 1 291.95 103/3 2 0.7 61602 672.19取 80mm验算上弦杆与节点板的连接假定上弦杆的形心线至肢背的距离为 30mm 上弦节点板的上边缘缩进上弦肢背 8mm肢背采用塞焊缝。hfi t/2 12/2 6mm,由斜杆焊缝决定的节点板尺寸，量的节点板长度是：350mm则焊缝的计算长度为lwi lw2 350 12 338mm。则肢背焊缝强度为：f F/2 0.7hf1lw 50.02 1000/2 0.7 6 338 17.62N / mm2 1.22

24、160 195.2N / mm2偏心力矩 M= Ne 383.25 X 103 X 95=36.41 X 106N/mm初选hf2 10mm，则:380.99N/mm* 2383.25 1032 0.7 10 33866 36.41 102136.59N / mm则肢尖焊缝强度为:Ff 22136.59f ） 0.7 10 3382 、（）2 80.992 138.18N /mm2 160N/mm2fY 1.22都满足要求。上弦杆B节点图 、下弦节点“ C”NcD =-208.25 ； Nbc =291.95 ； N Cc =-61.61计算腹板与节点板的连接焊缝B-c 杆肢背及肢尖焊脚尺寸分

25、别取 hf1=8mm hf2=6mm则所需焊缝长度（考虑 起灭弧缺陷）：肢背：lw 2 291.95 103/3 2 0.7 6 160 2 6 144.34取 150mm肢尖：lw 1 291.95 103/3 2 0.7 6 160 2 6 72.19取 80mm腹杆cD杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取：hf1 =8mm, h2=6mm肢背：lw 1 208.25 102 0.7 425 10/3 2 0.7 6 160 2 651.50lw2取 60mmC-c杆因力很小，焊缝尺寸可按构造确定为5mm验算下弦杆与节点板的连接力差N=490.45-213.77=276.68KN。由斜腹杆焊缝决定的

26、节点板尺寸， 量得 实际节点板长度为445cm肢背及肢尖焊脚尺寸均取为10mm则计算长度 l w=445-20=425cm肢背焊缝应力为：2 231.00N/mm 160 N/mm2 276.68 103F弦杆c节点图 、屋脊节点N=50.02KN腹杆杆端焊缝计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝 尺寸，一般可不计算。这里只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面2L125X 12.竖肢需切去12 10 5 27mm，取30mm并按上弦坡度热弯。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设 hf 10mm ）N0.7hf ffw500200.7 10 16044.66mm

27、共有四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度:44.66lw20 31.17mm4拼接角钢总长度为：l 2lw 20 2 32 20 84mm取拼接角钢长度为：100mm根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用380 10 440。为便于施焊，取底板上表面至下弦轴线的距离为160m m。且在支座中线处设加劲肋90 10，高度与节点板相同也为440mm。底板计算支座反力：R= 7 X 50.02=350.14kN柱采用的C30混凝土 fc 14.3。则所需底板净面积为 An=350.14X 1000/14.3=24485.31m m 1214134 a1= (140- 一)2 (140 -)2 =189mm b1=133X=93.4mm锚栓直径取用d=25mm锚栓孔直径取用50mm则所需底板毛面积为：A=An+Ao=24485.