单层工业厂房课程

单层工业厂房课程单层工业厂房课程单层工业厂房课程?单层工业厂房?课程设计姓名：班级：学号：—一．结构选型该厂房是广州市的一个高双跨〔18m+18m〕的机械加工车间。车间长90m,柱矩6米，在车间中部，有温度伸缩逢一道，厂房两端设有山墙。柱高大于8米，故采纳钢筋混凝土排架结构。为了使屋架有较大的刚度，采纳预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。采纳钢筋混凝土吊车梁及根基梁。厂房的各构选型见表表1.1主要构件选型结构的名称标准图集采纳型号重力荷载标准值屋面板G410(一),1.5m×6m预应力混凝土板天沟板G410(三),1.5m×6m预应力外天沟混凝土板(卷材防水天沟)内天沟屋架G314(二),预应力混凝土折线每榀型屋架(跨度18)吊车梁G323(二),钢筋混凝土吊车梁每榀(中轻级工作制)轨道连结根基梁由图1可知柱顶标高是米，牛腿的顶面标高是米，室内陆面至根基顶面的距离0.5米，那么计算简图中柱的总高度H,下柱高度Hl和上柱的高度Hu分别为：l依据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，确立柱截面尺寸，见表。见表1.2柱截面尺寸及相应的参数柱计算截面尺寸/mm面积惯性矩/mm4自重/(KN/m)号参/mm2A,C上柱矩400×4001600002130000000下柱I400×800×100×150177500B上柱矩400×40016000021300000004下柱I400×800×100×150177500二．荷载计算1．恒载(1)屋盖横载屋面板KN/m2预应力混凝土屋面板20mm厚1:3水泥砂浆找平层和防水成上铺石子KN/m2总:KN/m2外天沟KN/m外天沟板找平层KN/m总:KN/m内天沟内天沟板KN/m找平层KN/m总:KN/m嵌板KN/m2嵌板灌缝KN/m2欢送下载2—总2KN/m屋架屋架屋架预埋件KN/榀钢筋混凝土系杆KN/榀屋架预埋件件KN/榀总59.84KN/榀15KN/m1求反力：屋架重力荷载为，那么作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值：GA1×GB1××6+59.84/2)=170.18KN吊车梁及轨道重力荷载设计值GA3×〔×6〕GB3×〔×6〕柱重力荷载的设计值A,C柱上柱G4A＝G4C×4×3.6=KN下柱G5A＝G5C×4.43×7.2=KNB柱上柱G4A＝G4C×4×3.6=KN下柱G5A＝G5C××7.2=KN2．屋面活荷载屋面活荷载的标准值是2，作用于柱顶的屋面活荷载设计值：××6×18/2=37.8KN13，风荷载风荷载标准值按ωkzszω0计算此中ω02,βz=1,z依据厂房各局部=βμμμ及B类地面粗拙度表2.5.1确立。柱顶〔标高10.20m〕μz=橼口〔标高12.20m〕μz=屋顶〔标高13..20m〕μz=s如图3所示，由式ωk=βzμsμzω0可得排架的风荷载的标准值：ωk1=βzμs1μzω0×××0.5=0.404KN/m2ωk2=βzμs2μzω0×××0.5=0.202KN/m2欢送下载3—GGQQG=170.18KNGQQGGGGGGG图2荷载作用地点图风向Fwq1q2图3风荷载体型系数和排架计算简q1=1.4××q1=1.4××Fw=γQ[(μs1+μs2)×μzh1+(μs3+μs4)×μzh2]βzω0B=1.4[(0.8+0.4)××(12.2-10.2)+(-0.6+0.5)××(13.2-12.2)]×1××6欢送下载4—4．吊车荷载吊车的参数：B=5.55米，轮矩K=4.4，pmax=215KN,pmin=25KN,g=38KN。依据B和K，可算出出吊车梁支座反力影响线中个轮压对应点的竖向坐标值，如图４所示：Pmax=115KNPmin=25KNPmaxPmin图４吊车荷载作用下支座反力的影响线〔１〕吊车的竖向荷载Dmax=γQFpmax∑yi×115×Dmin=γQFpmin∑yi×25×(1+0.075+0.808+0.267)=75.25KN〔２〕吊车的横向荷载T=1/4α〔Q+g〕=1/4××吊车横向荷载设计值：Tmax＝γQT∑yi××三．排架内力剖析柱别n=Iu/IlC0=3/[1+δ=H/C0EIηi=1/ηiλ=Hu/H3(1/n-1)]/∑1/ηiλA,C柱δA=δB=ηA=ηB=B柱δcηc１．恒荷载作用下排架内力剖析图5恒荷载作用的计算简图欢送下载5—G=GA1=176.81KN;G2=G+G4A=38.76+17.28=56.04KN;G=G5A=38.28KN;133G4=2GB1=340.361KN;G5=G3+2G4B=2×38.76+17.28=94.8KN;G6=G5B=38.28KN;M=G××0.05=8.60KN.m;111M2=(G1+G4A)e0-G3e3=(176.81+17.28)×0.2-38.28×121)3〔1n3×12C1=×1=2.03;C1=1=1.099;2131)2H3((1)nnRA=M11M2C3×2.03+25.42×1.099)/10.8=4.20KN(→)HC+HRC=-4.20KN(←);RB=0KN;内力争：M图(KN.m)(KN)6恒荷载内力争２．活荷载作用下排架内力剖析(1)AB跨作用屋面活荷载QQM1M11A1BM2A图7AB跨作用活荷载作用简图欢送下载6—Q=37.8KN，那么在柱顶和变阶处的力矩为：M1A×0.05=1.89KN.m，M2A×0.25=7.56KN.m，M1B×A=M1A1M2A3×2.03+7.56×1.099)/10.8=1.124KN(→)HHRB=M1BC1=5.67×2.03/10.8=1.07KN(→)H那么排架柱顶不动铰支座总的反力为：R=RA+RB=1.124+1.07=2.19KN(→)VA=RA－RηA=1.32-0.33×2.19=0.40KN(→)VB=RB－RηB=1.07-0.33×2.19=0.35KN(→)VC=－RηC=-0.33×2.19=－0.72KN(←)排架各柱的弯矩图,轴力争,柱底剪力如图8所示:M(KN.m)N图(kN)图8AB跨作用屋面活荷载内力争(2)BC跨作用屋面活荷载因为结构对称,且BC跨的作用荷载与AB跨的荷载相同,故只要叫图8的各内力争地点及方向调一即可,如图10所示:欢送下载7—图9AB跨作用活荷载作用简图((10BC跨作用屋面活荷载内力争３．风荷载作用下排架内力剖析左吹风时13[1(1)]C=n138[1(1)]nRA=-q1HC11=-3.39××0.33=-12.08KN(←)RC=-q1HC11=-1.70××0.33=-6.06KN(←)R=RA+RC+Fw=12.08+6.06+10.23=28.37KN(←)各柱的剪力分别为:VA=RA-RηA=-12.08+0.33×28.37=-2..72KN(←)欢送下载8—VB=RB-RηB=-6.06+0.33×28.37=3.30KN(→)VC=-RηC=-0.33×-28.37=9.36N(→)左风计算图M〔KNm)图11左风内力争右风吹时因为结构对称，不过内力方向相反,，因此右风吹时，内力争改变一下符号就行，如图12所示；左风计算图M〔KNm)图11左风内力争４．吊车荷载作用下排架内力剖析〔１〕Dmax作用于A柱计算简图如图１２所示，此中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面惹起的力矩为：MA=Dmax×e3=346.15×MB=Dmin×e3=75.25×欢送下载9—RA=-MAC3=-121.15×1.099/10.8=-12.33KN(←)HRB=MBC3×1.099/10.8=5.74KN(→)HR=RA+RB=-12.33+5.74=-6.59N(←)各柱的剪力分别为:VA=RA-RηA=-12.33+0.33×6.59=-10.16(←)VB=RB-RηB=5.74+0.33×6.59=7.91KN(→)VC=-RηC=0.33×6.59=2.17N(→)DmaxMAMBDminM〔KNm)N〔KN)图１２Dmax作用在A柱时排架的内力〔２〕Dmax作用于B柱左计算简图如图１２所示，此中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面惹起的力矩为：MA=Dmax×e3=７５.２５×0.35=２６.３３MB=Dmin×e3×0.75=２５９.６１RA=－MAC3=-２６.３３×－２.６８KN(←)HRB=－MBC3=２５９.６１×２６.４２KN(→)H欢送下载10—R=RA+RB=－２.６８+２６.４２=２３.７４N(→)各柱的剪力分别为:VA=RA-RηA=－２.６８－×２３.７４=－１０.５１KN(←)VB=RB-RηB=２６.４２－×２３.７４=１８.５９KN(→)VC=-RηC=－×２３.７４=－７.８３N(←)DminMAMBDmaxM〔KNm)N〔KN)图１３Dmax作用在B柱左时排架的内力〔３〕Dmax作用于B柱左依据结构对称和吊车吨位相等的条件，内力计算与Dma作用于B柱左状况相同，只要将A，C柱内力对调和改变所有弯矩及剪力符号：如图１４〔４〕Dmax作用于C柱同理，将Dmax作用于A柱的状况的A，C柱的内力对调，且注意改变符号，可求得各柱的内力，如图１5〔５〕Tmax作用于AB跨柱当AB跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图16-a所示。关于A柱，，λ，得a=(3.6-0.9)/3.6=0.75.，Tmax23a3[(2a)(1a)2(23a)]C=n53(12[11)]nRA=－TmaxC5=－１２.４６×０.５４=－6.73KN(←)RB=－TmaxC5=－１２.４６×０.５４=－6.73KN(←)欢送下载11—MBDmaxMCDminM〔KNm)N〔KN)图１４Dmax作用在B柱右时排架的内力DminMBMcDmaxM〔KNm)N〔KN)图１5Dmax作用在C柱时排架的内力欢送下载12—排架柱顶总反力R：R=RA+RB=－６.７３－６.７３＝－１３.４６KN各柱的简力：VA=RA-RηA=－６.７３＋×１３.４６=－２.２９KN(←)VB=RB-RηB=－６.７３＋×１３.４６=－２.２９KN(←)VC=－RηC=0.33×13.46=4.44N(→)DminTmaxTmaxM〔KNm)16Tmax作用在AB跨时排架的内力〔６〕Tmax作用于BC跨柱因为结构对称及吊车的吨位相等，故排架内力计算与“Tmax作用于AB跨柱〞的状况相同，只要将A柱与C柱的对调，如图17〔图17Tmax作用BC跨时排架的内欢送下载13—五．柱截面设计〔中柱〕混凝土强度等级C20，fc2，ftk2．采纳HRB335级钢筋，fy=fy`300N/mm2,ζb，上下柱采纳对称配筋．１．上柱的配筋计算由内力组合表可见，上柱截面有四组内力，取h0＝４００－４０＝３６０mm，附带弯矩ea=20mm〔大于４００／３０〕，判断大小偏爱：MNM/N+ea0.3ho判断大小偏爱91124108大偏爱3179108小偏爱87119108大偏爱从中看出３组内力为大偏爱，只有一组为小偏爱，并且：N=429.KN<ζbαfcbh0=０.５５０×１×９.６×４００×３６０＝因此按这个内力来计算时为结构配筋．对三组大偏爱的，取偏爱矩较大的的一组．即：上柱的计算长度：L0=2HU=2×e0ei=e0+eal0/h=7200/400=18>5．应试虑偏爱矩增大系数η0.5fcAζ1=××160000/357640=2.15>1，取ζ１＝１N20×7200/400=0.97,l0/h>15，取ζ2η=1+1l02ζ1ζ2=1+1(720000)2×1×1400ei(h)1400400h0360ηNζ==357640/1××400×fcbh0>2αs/h0=2×因此x=ζ×h0×360=93.6ase`=ηei-h/2+αs=1.31×263.40-４００／２＋４０＝N.e`=fyAs(h0-as)-α1fcbx(x/2-as)｀xas)Ne＋a1fcbx(ss`2=as)fy(h0357640１８５０.５＋１９６.４００９３６.(40)300(36040)2=715mm采纳３φ１８〔As=763mm2〕．验算最小配筋率：ρ＝As/bh=763/400×400=0.47%>0.2%

fyAsxfyAs图１８欢送下载14—平面外承载力验算：l0=1.5Hu×l2×2=158474mm0cay`s`cs×763××Nu=0.9ψ(fA+fA)=0.9××(300２．下柱配筋计算取h0=800-40=760mm，与上柱剖析方法认识，选择两组最不利内力：N=810.94KNN=473.44KN(1)按M=217.96KN.m，N=810.94KN计算0U１×7.2=7.2m，附带偏爱矩a大于２０L=１H=e=800/30=2.7mm(mm),b=100mm,bf`=400mm,hf=150mme0ei=e0+eal0/h=7200/800=9>5并且＜１５．应试虑偏爱矩增大系数η，取ζ2=1ζ1=0.5fcA××160000/810940=1.05>1，取ζ１＝１Nη=1+1(l0)2ζ1ζ2=1+1(7200002×1×h)1400ei7601400h0760ηei×295.77=340.14>0.3×760=228，因此为大偏爱受压，应从头假设中和轴位于翼缘内，那么ηNx=`=810940/1××400=211.18>hf=150mm1fcbf说明中和轴位于板内，应从头计算受压区的高度：Na1fc(bfb)hffαx=1a1fcbfyxfy810940１９６.150(400100)=19.6100图１９e=ηei+h/2+αs×295.77-800／2-40＝7005mm｀`b)hf(h0hf)a1fcbx(h0x)Nea1fc(bfAs=As`=22=fy(h0as`)810940１９６.(４００1006100394.72(7602)2300(76040)=272.87mm2(2)按M=152.69KN.m，N=473.44KN计算L0=１HU=１×7.2=7.2m，附带偏爱矩ea=800/30=2.7mm(大于２０欢送下载15—mm),b=100mm,bf`=400mm,hf=150mme0ei=e0+eal0/h=7200/800=9>5并且＜１５．应试虑偏爱矩增大系数η，取ζ2=1ζ1=0.5fcA××160000/810940=1.05>1，取ζ１＝１N1l0)2ζ1ζ2=1+17200002×1×η=1+(()eih76014001400h0760ei×295.77=340.14>0.3×760=228，因此为大偏爱受压，应从头假设中和轴位于翼缘内，那么ηNx=`=473440/1××400=123.29>hf=150mm1fcbf说明中和轴位于翼缘内：e=ηe+h/2-α=1.15×349.51-800／2-40＝fα1isxfyx｀a1fcbfx(h0fyNe)ss``2=A=A=fy(h0as)图２０4734401400)(760300(76040)2=139.38mm2最小配筋βminA=0.2%×177500=355mm2因此选３φ１４〔As2〕知足要求=461mm查附表１１.１的无柱间支撑垂直排架方向柱的计算长度，l0=1Hll/b=7200/400=18，查表得ψ＝，A=A-A=177500-461×2=176578mm0caψ(fy`As`+fcAs××(300×461×2+9.6×176578)=1437.40KN>Nmax因此知足弯矩作用平面外的承载力要求３．柱裂痕宽度验算?标准?中规定，对e0/h0>0.55的柱要进行裂痕宽度验算，本例的上柱出现e0/h0=>0.55,因此应当进行裂痕验算。验算过程见下表２１。此中上柱的s2；Es=200000N/mm2；构件的受力特点系数acrA=763mm，混凝土的保护层厚c=25mm,ftk2。４．柱裂痕宽度验算非地震区的单层厂房柱，其箍筋数目一般由结构要求控制。依据结构要求，上下柱均采纳φ８@200箍筋。５．牛腿设计依据吊车支承的地点，截面的尺寸及结构要求，确立牛腿的尺寸如图２２所示，此中牛腿的截面宽度b=400mm，牛腿截面高度h=1050mm，h0=1015mm.欢送下载16—(1)牛腿腿截面高度验算柱截面上柱内力标准值Mk/(KN.m)Nk/(KN)e0=Mk/Nk/mmρtk=As/(0.5bh+(bf-b)hf)0.0094<0.01,取ηs=1+1(l0/h)2/(400(e0/h0))e=ηse0+h/2-as/mmγf=hf`(hf`-b)hf/mmz=[0.87-0.12(1-γf`)(h0/e)2]h0/mmσsk=Nk(e-z)/AsZψ=1.1-0.65ftk/ρteσskω=acrψσsk/Es(1.9C+0.08dep/ρet)表２１柱的宽度验算表１７，因此知足要求Fv≤β〔１－０hk/Fvkftkbh0验算ah0β＝０.６５，ftk2，Fhk=0，a=650-175-250/2=350mmFvk=Dmax/γQ+G3/γGftkbh0β〔１－０.５Fhk/Fvk〕=ah04001015×350=470.08KN>Fvk201015因此所选的尺寸知足要求〔２〕牛腿配筋计算纵向受拉钢筋总截面面积As图２２：Fva=(34615038760)〔35020〕２mm2As≥0.853001015=550.0.85fyh0依据规定，纵向受拉钢筋As的最小配筋率为0.002bh=0.002×400×1050=840mm2>550.2mm2。因此要按８４０mm2配筋。此刻采纳５φ１６〔As=1005mm2〕水平箍筋采纳φ８@100的双肢筋。牛腿的剪跨比a/h0=370/1050=0.35>0.3，因此应当设置弯起钢筋欢送下载17—A≥０.５As=0.5C1005=502.5mm2，且A≥0.0015bh=0.0015×400×1015=609mm2应采纳４φ１４〔As=６１５mm2〕６．牛腿设计采纳翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土抵达设计强度后起吊。插入杯口深度为800mm,那么柱吊装时的总长度为3.6+7.2+0.8=11.6m.。柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载〔应试虑动力系数〕即q1=μυGq1k××q2=μυGq1k××××q3=μυGq1k××q2q1q3ABRARB360069501050M2M1M3图２３在上述荷载的作用下，柱的控制截面的弯矩为：M1=0.5q1Hu2××2M2=0.5q1Hu2××〔〕2×(37.8-7.2)×2由∑MB=RAl33l32+M2=0解得：RAM3=RAX-q3x2dM令dx

3=RA-q3x=0得那么下柱段最大弯矩M3为：M3=14.17×1.77-0.5××2柱的截面上柱下柱M(Mk)/(KNm)46.66(38.88)94.71(78.93)Mu=fyAs(h0-as`)/(KN.m)73.25>0.9×97.63>0.9×σsk=Mk0As)/(N/mm2)ψ=1.1-0.65ftk/fteσskωmax=acrψσskdeq/ρte)/Es表２４吊装时柱的宽度验算表六．根基设计〔B柱下根基〕欢送下载18H1+a1+50=800+250+50=1100mm—１．初步确立杯口尺寸及根基埋深〔１〕杯口尺寸7575350350h105805a22a1052图２5根基截面尺寸杯口的深度：柱子的插入深度H1=800mm，因此杯口深度为800+50=850mm杯口顶部尺寸：宽为400+2×75=550mm，长为800+2×75=950mm杯口底部尺寸：宽为400+2×50=500mm，长为800+2×50=900mm杯口厚度：因为800<hc<1000，因此杯壁的厚度取t=350mm杯壁高度：h1≤t/0.75=350/0.75=466mm，取h1=350mm杯底厚度；a1=250mm，依据a2≥a1原那么，取a2为250mm依据以上尺寸，确立根基总高度根基的埋置深度：1100+600=1700mm地基承载里设计值：fa=200KN/m2(2)根基面积计算计算公式+Mmax组合Nmax组合Nmin组合Fd=N(KN)Md=M+Vh(KN.m)表２６B柱在根基地面的荷栽估量根基底面积：A≥N=1006.06/(200-20×1.7)=6.06m2fr0D考虑偏爱受压，将根基的面积增大２０％1.2A=1.2×6.06=7.27m2G=γγDA=1.2×20××8=326..4KNGy计算公式+Mmax组合Nmax组合Nmin组合N+G/(KN)e=Md/N+Gρmax=(N+G)/A(1+6e/l)/(KN/m2)ρmin=(N+G)/A(1-6e/l)/(KN/m2)表２７根基底面压应力计算欢送下载19—取根基地面长边与短边的比为２，那么l=3.8m，b=1.9m，取l=４m，b=２m校核根基底面积能否知足要求：〔１〕校核0.5(Pmax+Pmin)≤f0.5(Pmax+Pmin)=0.5×(198.90+134.22)=166.56KN<f=200(２〕校核Pmax≤Pmax=198.90KN<1.2f=1.2×200=240KN〔３〕校核Pmin≥０Pmin=67.91KN>0由以上得悉，根基的地面尺寸４×２＝８m2，知足要求64010604002000ⅠⅠ00010020611

ⅡⅡⅡA1A2ⅡⅠⅠ图２８根基截面尺寸２．地基净反力计算：计算公式+Mmax组合Nmax组合Nmin组合e0=Md/N/(cm)Pj=N/A/(KN/m2)ρmax=N/A(1+6e/l)/(KN/m2)ρmin=N/A(1-6e/l)/(KN/m2)表２９