单层工业厂房排架结构计算书12页word

1、单层工业厂房排架结构的设计、工程概况:1.设计题目：某锻工车间为一单层单跨钢筋混凝土装配式结构，跨度为 18 m ,长度为66 m。选用两台中级工作制桥式吊车，轨顶标高9.80 m ,考虑散热通风要求，需设置天窗和挡风板。2.设计任务:1）完成屋面板、屋架、天窗架、天沟、吊车梁、基础梁等构件的选型，并初步确定排架和柱的截面尺寸；2）进行结构布置（包括支撑布置）；3）排架荷载计算；4）排架内力计算；5）牌价内力组合；6）柱子配筋设计（包括牛腿）；7）柱下单独基础计算；8）绘制施工图（1号图纸及2号图纸各一张，其中一张要求为手工绘制），内容包括：A.基础平面布置图及基础配筋图；B.屋盖结构布置及结

2、构布置平面图;C.柱子配筋图。3.设计资料:25KN/4.92KN/0.4KN/0.4 KN/0.6 KN/0.35 KN/0.5 KN/0.5 KN/0.5 KN/0.45 KN/0.45 KN/ 10t ,15t/3t1）荷载钢筋混凝土容重一砖墙（单面粉刷）20mm水泥砂浆找平层 钢门窗自重钢轨及垫层二毡三油防水层（沿斜面） 屋面活荷载（沿水平面） 屋面积灰荷载（沿水平面） 施工活荷载（沿水平面） 风荷载（基本风压） 雪荷载（基本雪压） 吊车荷载2）桥式吊车的技术参数:吊车跨度额定起重量Q吊车宽度B （m）轮距K (m)吊车总重G（KN）小车重g （KN）最大轮压（KN）10t (98KN

3、)5.04.114729.910115t/3t (147/29.4KN)5.164.121566.11483）工程地质资料：根据地质钻探报告，天然地面下1.2 m处为老土层，修正后的地基承载力为120 KN/ ,地下水位在地面下1.3 m （标高-1.45 m）。4） 材料：混凝土：柱C30 ，基础 C20钢筋：受力筋为HRB 400 级钢筋，钢箍、预埋件及吊钩为 HPB 300级钢筋砌体： M5 砖， M2.5 砂浆5） 补充资料：风载体型系数：、结构设计：1. 结构平面布置：1） 构件选型：A. 屋面板板自重 1.3 KN/ （沿屋架斜面）嵌缝 0.1 KN/ （沿屋架斜面）B. 天沟板图

4、：重17.4 KN/块（包括积水重）C. 天窗架采用门型钢筋混凝土天窗架。D. 屋架采用预应力钢筋混凝土折现型屋架的型号为：YMJA -18-xBb上弦杆：下弦杆：腹杆 ：（ F1）（ F2）（ F3）屋架自重：60.5 KN/根E. 屋盖支撑屋盖支撑 0.05 KN/ （沿水平面）F. 梁、柱和基础吊车梁重 44.2 KN/根 （高1200 mm）;基础梁重15.7 KN/根 （高450 mm）;联系梁、过梁均为矩形截面；排架柱建议尺寸： 上柱为矩形下柱为工字形基础采用单独杯形基础或条形基础，基础顶面标高为 0.6 m。2） 结构平面布置图（此处略，详见图纸）2. 排架柱1） 截面特性、几何

5、尺寸：A. 上柱为矩形面积为： 惯性矩为：B. 下柱为工字形；面积为： 惯性矩为：2)荷载计算：A.恒荷载：I . 屋盖部分传来： 天窗重 屋面板重 嵌缝重 防水层重 找平层重 屋盖支撑重 屋架重 合计每块天沟板及积水重1F#II .柱自重：&上柱：下柱：柱身()牛腿III .吊车梁自重：B.活荷载 ：I . 屋面活荷载：屋面活荷载(沿水平面)0.5 KN/II .雪荷载：III .积灰荷载：屋面积灰荷载(沿水平面)0.5 KN/IV .总计：排架计算时，屋面活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的大值计算，并与积灰荷载同时考虑，故，活荷载为：()C.吊车荷载:吊车跨度额定起重量Q吊车宽

6、度B(m)轮距K (m)吊车总 重G (KN)小车重g (KN)取大轮 压(KN)最小轮 压(KN)10t (98KN)5.04.114729.910121.515t/3t5.164.121566.114833第3页(147/29.4KN)且，根据，可得最小轮压。(见上表)竖向吊车荷载：对于不利情况一：对于不利情况二：故，综上所述，吊 供来俏294.86KN采用都星等4.735KN每个车轮传给吊车梁的水平力为：10 t (98KN)15 t / 3 t (147/29.4KN)产生的，吊车情况如 不利情况一:考虑两台吊车作用，对吊车荷载进行折减0.9,如下：D.风荷载：对于风荷载计算，取计算简

7、图：W . . . .1 Wo柱顶以下风荷载按均布荷载计算：' Z S Z °柱顶离室外地坪高度为12+0.15=12.15 m查荷载规范，风压高度变化系数为：z=0.74屋面与天窗架风荷载折算成作用在柱顶上的集中水平风荷载计算：屋架檐口离室外地坪高度：14.5-0.4+0.15=14.25 mz = 0.74挡风板屋架交界处离室外地坪高度：14.55+0.15=14.7 m Nz = 0.74天窗屋架交界处离室外地坪高度：15.15+0.15=15.3 m 匕=0.746天窗檐口离室外地坪高度：17.22+0.15=17.37 mz =0.7874天窗顶离室外地坪高度：17

8、.52+0.15=17.67 mz =0.7934计算简图如下: 可得各荷载：在耳J 丁 PP zszW0q (KN/m)方向110.80.740.453.552一210.30.740.451.332一311.40.78740.456.61416一410.80.7460.453.5808510.80.78740.453.77952610.70.79340.453.33228710.70.79340.453.33228一810.60.78740.452.83464一910.60.7460.452.6856一1010.60.740.452.664一1110.50.740.452.22一故， 29.

9、07 KN (7)作用点标高为12.00 m。3)内力分析：排架计算简图及荷载作用如下图：A.恒载作用下的排架内力：I . 由产生的弯矩和轴力:II .由柱自重& 产生的弯矩和轴力：上柱：>下柱：仅产生轴力不产生弯矩III .有产生的弯矩和轴力：恒载作用下的内力图如下：B.屋面活荷载作用下的排架内力：( )屋面活荷载的作用位置与由屋面传来的恒荷载相同,故相应的内力成比例。活载作用下计算简图及内力图： C.吊车竖向荷载作用下排架内力：I. 最大轮压作用于A柱时,A柱：M A =DAB柱：M =DA柱与B柱相同，故剪力分配系数 剪力为：，则A柱与B柱柱顶的A柱： 人=()WB 柱：

10、=()>内力图为：II.最大轮压作用于 B柱时，由于结构的对称性，A柱同1中B柱的T青况，B柱同1中A柱的情况。M、N图可以参照得出。内力图：D.吊车水平荷载作用下排架内力:I.向左作用：柱中轴力为零。由前述所得，考虑空间作用分配系数m ,查表得剪力分配系数,则A柱与B柱柱顶的剪力为:A柱：人=()B 柱：=()其，计算简图为：吊车水平荷载作用下的内力图如下：II. 向右作用：由于结构的对称性，此种情况下的内力图，可以同样分析得到。III. 作用下的内力图为：E.风荷载作用下排架内力：I. 左来风的情况：29.07 KN （7）排架单元为对称结构，柱中的轴力为零，计算简图如下：A柱与B柱

11、相同，故剪力分配系数，则A柱与B柱柱顶的剪力为：A柱：卜=（）>B 柱： =>内力为：II.右来风的情况：由于结构对称，其弯矩图，如上图中的虚线所示。4）内力组合：排架单元为对称结构，可考虑A柱一边，内力方向及验算截面如图：（计算结果详见附录三表）5）排架柱设计：A. A轴柱：I . 设计资料：截面尺寸：上柱为矩形下柱为工字形材料等级：混凝土：柱 C30钢筋：受力筋为 HRB 400级钢筋，钢箍、预埋件及吊钩为HPB 300级钢筋计算长度：柱高大于 8米，设柱间支撑排架平面内（排架方向）：上柱：下柱：排架平面外（垂直排架方向）：上柱：下柱：II .内力：上柱：内力表中I-I截面控制

12、内力均小于，所以属于大偏心受压，故选取弯矩较大，轴力较小的情况。经比较可选取该内力组合：N=330.3KN; M=92.0676KN.mN=295.0425KN; M=-14.83KN.m由于下柱在长度范围内配筋相同，比较II-II及III-III截面控制内力，可看出III-III截面其控制作用。III-III截面控制内力N均小于，属于大偏心受压，故选取弯矩较大，轴力较小的情况，选取内力组合为：N=818.0556 KN; M=533.5638 KN.mN=378.492 KN; M=493.4958 KN.mIII .配筋计算（采用对称配筋）上柱：弯矩平面内承载力验算：采用对称配筋，由上述可

13、知，该截面为大偏心，通过大偏心计算 公式可以计算得其配筋。详细结果见附录一表一。根据表格计算结果，可知设置的纵向受拉钢筋为：220箍筋直径不应小于 d/4 ,且不应小于6 mm （d为纵向受拉钢筋 的最大直径）；箍筋间距不应大于 400 mm及构件截面的短边尺 寸，且不应大于 15 d （d为纵向受拉钢筋的最小直径）。故, 箍筋选用： 6200垂直弯矩平面的承载力验算：采用轴压进行验算。详细结果见附录一表二。下柱：在所有的内力组合中，所用内力均小于，故易知，中和轴均在翼缘内。对于工字形截面，首先根据面积相等的原理，将截面等效为简化截面。面积为：惯性矩为：弯矩平面内承载力验算：采用对称配筋，由上

14、述可知，该截面为大偏心，通过大偏心计算 公式可以计算得其配筋。详细结果见附录一表一。根据表格计算结果，可知设置的纵向受拉钢筋为：4 22箍筋直径不应小于 d/4 ,且不应小于6 mm （d为纵向受拉钢筋 的最大直径）；箍筋间距不应大于 400 mm及构件截面的短边尺 寸，且不应大于 15 d （d为纵向受拉钢筋的最小直径）。故, 箍筋选用： 6200。垂直弯矩平面的承载力验算：采用轴压进行验算。详细结果见附录一表二。查表得：=0.713可以验算垂直弯矩作用平面的承载力，详细结果见附录一表二。IV .牛腿计算：吊车梁与牛腿的关系，参见下图：牛腿面上无水平力。作用于牛腿面的竖向荷载为：牛腿截面尺寸

15、的验算一一高度验算：叫-a. c 0 ,=400-35+200故，截面尺寸满足要求。纵向受拉钢筋的配置：由于竖向力作用点在下柱截面内，纵向受拉钢筋可按构造钢筋的要求 配置，即，且纵向受拉钢筋的构造要求不少于四根。12,故选用414 （实际配筋的面积为 615.75mm2）弯起钢筋及箍筋的配置：由于竖向力作用点在下柱截面内，故，有ho/a>G.3,故可不设置弯起钢筋；箍筋按构造要求设置，同时保证：牛腿上部2/3ho的范围内水平箍筋的总面积不小于承受 Fv的纵向受拉钢筋面积的 1/2,所以综合 考虑选用 8100。局压验算及承压板宽的确定：承压板宽,故，取承压板得宽度为 100 mm 。V

16、.钢筋构造要求：上下柱的交接处纵向钢筋应在牛腿面一下搭接，搭接长度按下式计算得到：伸入根部的牛腿纵向受力筋的下弯位置不应与上、下柱的纵向受力钢筋相重合。VI .吊装阶段验算：荷载 上柱 牛腿 下柱 柱脚 考虑荷载系数1.2,动力系数1.5,结构重要性系数0.9上柱 牛腿 下柱 柱脚 内力采用结构力学求解器计算柱内力可得:所以可得各内力为：标准值：设计值:配筋验算：现按平吊验算，截面按双筋截面计算，裂缝允许宽度wlim = 0.3mm具体计算结果见附录二表。VII .柱中吊环设计：则，吊环采用I级钢筋，按上图所示布置吊环，则每个吊环承受的力为:按规范规定，在构件自重标准值下， 每个吊环按两个截面

17、计算的应力 不应大于65KN/mm2 ,于是有：所以在A处每个吊环用1B. B轴柱：由于排架单元为对称结构，所以3. 杯形基础：1） 基础设计参数：柱下单独杯形基础，基础顶部标高为12;在C处每个吊环采用118弯成。B轴柱设计与A轴柱相同。-0.60 m,基底标高为-1.80 m；下柱的截面尺寸为400mm 800mm；天然底面下1.2m处（标高为-1.35m）为老土层，修正后的地基承载力为120KN/m2 ； 土及基础平均重度为；基础采用C20, HPB300级钢筋（I级钢筋），基底采用100厚素混凝土垫层。2）基础设计荷载：取 III-III 截面组合力为：N=818.0556 KN; M=533.5638 KN.m V=51.64KNN2为基础梁、墙、窗自重设计值：基础梁重：钢门窗重：（）一砖墙重：（）过梁连系梁重：第13页合计至底面中心距离为计 入地下 柱重为0.4+0.24/2=0.52m3）基础底面尺寸的确定：根据地基承载力确定柱下独立基础底面尺寸 考虑偏心，取故定，柱下独立基础的尺寸为：实际基础的底面积为：4）地基承载力验算：地基承载力满足要求。5） 基础冲切承载力验算：地基净反