学士金工车间带吊车混凝土厂房课程设计计算书

塔里木大学混凝土结构课程设计塔里木大学混凝土结构课程设计PAGE20PAGE21目录TOC\t"erji,2,yiji,1"\h242341设计资料 1145131.1屋面做法及围护结构 118961.2材料选用 1115362结构构件选型及柱截面尺寸确定 2200062.1结构构件选型 277822.2柱截面确定 356433荷载计算 4115533.1屋盖恒载 421153.2屋盖活荷载 416313.3风荷载 5193143.4吊车荷载 6133624排架内力计算 6121534.1恒载作用下的排架内力分析 7176004.2屋面活荷载作用下排架内力分析 8144694.3风荷载作用下的排架内力分析 8101424.4吊车荷载作用下的排架内力分析 929514.5Tmax作用在AB跨柱 10232644.4内力组合 1039755排架柱设计 1134985.1柱截面配筋计算 11292955.2柱在排架平面外承载力验算 16195266牛腿设计 16300136.1牛腿截面高度验算 16107736.2牛腿配筋计算 16170907基础设计 18163377.1作用于基础顶面上的荷载计算 18279877.2基础尺寸及埋置深度 18186727.2基础高度验算 19212777.3柱边及变阶处基底反力计算 19166947.4柱边及变阶弯距计算 20261077.5配筋计算 2111184致谢 错误！未定义书签。31476参考文献 231设计资料(1)工程名称:某金工车间。(2)工程情况：本工程为某城市郊区一金工车间，无抗震设防要求。工艺要求为一单层单跨厂房，柱距为，车间总长度。设有一台中级工作制的桥式吊车。厂房采用钢筋混凝土结构。(3)自然条件:基本风压，基本雪压，地面粗糙度为类，后的基本地基承载力特征值为，活荷载组合系数，风荷载组合系数。(4)平面布置：建筑平面布置形式如下图图1.1建筑平面布置图1.1屋面做法及围护结构层面做法：SBS防水屋面20mm厚1：3水泥砂浆找平层100厚的水泥蛭石保温层一毡两油隔气层20厚1：2水泥砂浆找平层预应力钢筋混凝土大型屋面板板下喷大白浆二遍屋盖钢支撑围护结构：240mm厚普通砖墙，钢框玻璃窗：3.6×3.6m，1.8×3.6m。1.2材料选用钢筋采用HPB235，HRB335。混凝土：基础采用C25，柱采用C25。2结构构件选型及柱截面尺寸确定2.1结构构件选型因该厂房的跨度在之间，且柱顶标高大于8m故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋盖具有较大的刚度，选用预应力混凝土折线形为奸及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房各构件选型见表2.1构件名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410（一）1.5m*6m预应力混凝土屋面板YWB-2Ⅱ（中间跨）YWB-2Ⅱs（端跨）1.4kN/m2（包括灌缝重）天沟板G410（三）1.5m*6m预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB68-11.91kN/m2屋架G415（三）预应力混凝土折线形屋架（跨度24m）YWJA-24-1Aa80kN/榀0.05kN/m2（屋盖钢支撑）吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（吊车的工作等级为A1-A5）DL-9Z(中间跨)DL-9B（边跨）39.5kN/根40.8kN/根轨道链接G325(二)吊车轨道联结详图0.80kN/m基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-316.7kN/根注：本表图集均按TJ10-1974《钢筋混凝土结构设计规范》设计，重力荷载以换算为法定计量单位图2.1建筑剖面图由图2.1可知柱顶标高为12.3m，牛腿的顶面标高为8.4m，设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中的柱的总高度H，下柱高度Hl和上柱高度Hu分别为：2.2柱截面确定根据柱的高度，吊车起重高度、吊车起重量及工作级别等条件，课有表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸，见表2.1计算参数柱号截面尺寸/mm面积/mm2惯性矩/mm4自重/（kN/m）A,B上柱矩下柱取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2.2图2.2计算单元和计算简图3荷载计算3.1屋盖恒载改性沥青防水层（sbs）20mm厚的水泥砂浆找平层100mm厚的水泥蛭石保温层一毡两油隔气层20mm厚的水泥砂浆找平层预应力混凝土屋面板（包括灌缝）屋盖钢支撑总计屋架重力荷载为，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：吊车梁及轨道重力荷载设计值柱自重重力荷载设计值A,B柱上柱下柱3.2屋盖活荷载屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为，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：各恒载作用位置和活载作用位置如图3.1GG4A=18.72kNG3=53.16kNG4A=328.8kNG5A=50.09kN(Q1=201.6kN)G5A=50.09kNG3=53.16kN(Q1=201.6kN)G4A=328.8kN图3.1荷载作用位置3.3风荷载风荷载标准值按式（2.5.2）计算，其中，，根据厂房各部分标高（图2.1）及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下：柱顶（标高12.30m）檐口（标高14.60m）屋顶（标高16.00m）如图3.2.1所示，由式（2.5.2）可得排架迎风面及背风面荷载标准值分别为：图3.2.1风荷载体形系数及排架计算简图则作用于排架计算简图（图3.2.1）上的风荷载设计值为：3.4吊车荷载由表2.5.1可得吊车的参数为，，，，，，根据及，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应的竖向坐标值，如图3.4.1所示3.4.1吊车竖向荷载由式（2.5.4）和式（2.5.5）可得吊车竖向荷载设计值为：3.4.2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力按式（2.5.6）计算，即作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值按式（2.5.7）计算，即图3.4吊车荷载作用下支座反力影响线4排架内力计算该厂房为一跨等高排架，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按式（2.5.16）计算，计算结果见表4.1柱别A，B柱4.1恒载作用下的排架内力分析恒载作用排架的计算简图如图4.1所示，图中重力荷载及力矩M是根据图3.1.1a；由图3.1.1a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构为侧移，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可根据表2.5.2所列的相应公式计算。对于A,B柱，，，则，故作用下不动铰承的柱顶反力为作用下不动铰承的柱顶反力为故在和共同作用下（即在G作用下）不动铰支承的柱顶反力为相应的计算简图及内力图如4.1.1b，c所示单位（kN）图4.1.1恒荷载作用下的排架内力单位（kN）4.2屋面活荷载作用下排架内力分析排架计算简图如图4.2.1所示，其中，他在柱顶及变阶处引起的力矩为；;其;;对于A,B柱，同理则排架柱顶不动铰支座总反力为：将R反作用于排架柱顶，用式（2.5.15）计算相应的柱顶剪力，并与柱顶不动铰支座反力叠加，可得屋面活荷载作用于AB跨市的柱顶剪力，即排架各柱的弯矩图，轴力图及柱底剪力如图4.2.1所示。MM1BMM1BMMBQQ单位（kN）4.3风荷载作用下的排架内力分析因为此厂房为单层单跨等坡对称厂房，故左右吹风时只用考虑一种就可以，用最大的弯矩配置两边的柱子的钢筋。左吹风时计算简图如图4.3.1所示，对于A,B柱，，，由表2.5.2得：则排架柱顶不动铰支座总反力为：各柱顶分配的剪力分别为：排架内力图如图4.3.1所示图4.3.1左吹风排架内力4.4吊车荷载作用下的排架内力分析（1）作用于A柱计算简图4.4.1a所示，其中吊车的竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：对于A,B柱，，则则排架柱顶不动铰支座总反力为:各柱顶分配的剪力分别为:排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图4.4.1b，c所示MATmaxDmin单位（kN）MATmaxDmin单位（kN）4.5Tmax作用在AB跨柱当AB跨作用吊车横向水平荷载时，Tmax向左时，排架计算简图如图4.5.1a所示。对于A柱，，，由表2.5.3得吊车水平作用力到柱顶的距离比值a=（3.9-1.2）/3.9=0.692，则排架各柱的弯矩图集柱底的剪力值如图4.5.1b,c所示，当Tmax方向相反是，弯矩图和剪力图改变符号，方向不变。单位（kN）TmaxT单位（kN）TmaxTmax4.4内力组合由于本例结构对称，故只需对A柱（或B柱）进行最不利内力组合，其步骤如下：（1）确定需要单独考虑的荷载项目。本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有8种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运行中刹车时，A、B柱在T作用下，其内力大小相等而符号相反，在组合时可列为一项。因此，单独考虑的荷载项目共有7项。（2）将各种荷载作用下设计控制截面（I—I、II—II、III—III）的内力M、N（III—III截面还有剪力V）填入组合表5-1。填表时要注意有关内力符号的规定。（3）根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。计算中，当风荷载与活荷载（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘以0.85的组合系数。排架柱全部内力组合计算结果列入表4-1。截面荷载项目内力恒荷载屋面活荷载吊车荷载风荷载内力组合G1.G2G3.G4Q1Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax左风右风Nmax及M、VNmin及M、V|M|max及N、V①②③④⑤⑥⑦项目组合值项目组合值项目组合值I-IM(kN·m)18.0813.46-14.92-14.92±6.2913.06-43.31①+②+③+⑤22.91①+0.85(③+⑤+⑦)-36.762①+0.85（③+⑤+⑦）-36.762N(kN)347.52201.600000549.12347.52347.52II－IIM(kN·m)-55.6-36.948.6148.61±6.2913.06-43.31①+②+③+⑤-37.64①+⑦-98.91①+0.85（③+⑤+⑥）2.16N(kN)400.68201.6221.83221.8000824.11400.68589.23III-IIIM(kN·m)24.1716.7714.5714.57±30.2205.6-244.1①+②+③+⑤85.71①+⑥229.72①+0.85（②+③+⑤+⑥)251.19N(kN)450.77201.6221.83221.8000874.2450.77810.68V(kN)8.856.035-3.83-3.83±4.13.18-7.6215.15512.0316.915排架柱设计5.1柱截面配筋计算最不利内力组的选用：由于截面3—3的弯矩和轴向力设计值均比截面2—2的大，故下柱配筋由截面3—3的最不利内力组确定，而上柱配筋由截面1—1的最不利内力组确定。(1)Ⅰ——Ⅰ截面配筋：1.组合(与组合相同)纵向受力钢筋采用HRB335级取（大偏心受压）经比较：且,则说明受压筋不能达到屈服强度，此时应按以下公式计算。故按构造配筋（）2.组合纵向受力钢筋采用HRB335级取（大偏心受压）经比较：X<h0ξb且X<2as,则说明受压筋不能达到屈服强度，此时应按以下公式计算。故按构造配筋选用（）(2)Ⅲ——Ⅲ截面配筋：组合纵向受力钢筋采用HRB335级取（大偏心受压）经比较,，中和轴位于腹板内，那么应重新计算受压区高度故按最小配筋率确定配筋面积选用（）2组合纵向受力钢筋采用HRB335级取（大偏心受压）经比较,，应重新计算

说明计算不需要配置受拉（压）钢筋，故按最小配筋率确定配筋面积选用（）3.组合纵向受力钢筋采用HRB335级取（大偏心受压）经比较,，则可按矩形截面同样方法处理球选用（）比较以上计算结果，排架柱配筋为：（单侧）上柱：（）全截面配筋率:下柱：（）全截面配筋率:5.2柱在排架平面外承载力验算取Ⅰ——Ⅰ、Ⅲ——Ⅲ截面中的进行验算查表（有柱间支撑，垂直房屋排架柱，有吊车房屋柱）得计算高度：上柱:下柱:1.Ⅰ——Ⅰ截面：=549.12L0/b=4875/400=12.19查表得φ=0.95满足要求2.Ⅲ——Ⅲ截面=874.2L0/b=6880/400=17.8查表得φ=0.816满足要求2.5.3柱的裂缝宽度验算《规范》规定，对的柱应进行裂缝验算。本设计中的上柱及下柱均的内力，故不进行裂缝验算。6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2-5-1所示。其中牛腿截面宽度，牛腿截面高度，。6.1牛腿截面高度验算已知，，（牛腿顶面无水平荷载），，取，则故牛腿截面高度满足要求。6.2牛腿配筋计算由于，因而牛腿可按构造要求配筋。根据构造要求，。实际选用414（）。水平箍筋选用。1柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。由附表查得柱插入杯口深度为，取，则吊装时的总长度为3.9m+8.9m+0.85m=13.65m，计算简图如图所示。柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数），即图6.2.1牛图简图图6.2.2吊装简图在上述荷载作用下，各柱控制截面的弯矩为：由得：令，得，则下段柱最大弯矩为：柱截面受弯承载力及裂缝宽度验算过程如表6.2.1所示。表6.2.1柱吊装阶段承载--力及裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱61.60（45.63）84.20（62.37）87.90＞0.9×61.60=55.44300.51＞0.9×84.2=75.78190.9481.890.42-0.31＜0.2，取0.20.16＜0.2（满足要求）0.03＜0.2（满足要求）7基础设计GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》规定，对于6m柱距的单层多跨厂房，地基承载力特征值、吊车起重量200~300KN、厂房跨度、设计等级为丙级时，可不做地基变形验算。本设计满足上述要求，故不做地基变形验算。基础混凝土强度等级采用C20，下设100mm厚C10混凝土垫层。7.1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（Ⅲ—Ⅲ截面）传给基础的M，N，V以及外墙自重重力荷载。前者由表4.5.1中的Ⅲ—Ⅲ截面选取，见表7.1.1，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地板配筋计算，内力的正号规定如图2-6-1所示。表7.1.1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/（KN·m）N/KNV/KN第1组85.71874.215.15564.10678.0911.88第2组229.72450.7712.03166.96375.649.65第3组251.20810.6916.91182.30632.7213.13由图7.1.1可见，每个基础承受的外墙总宽度为6.0m，总高度为14.65m，墙体为240mm厚实心砖墙（）。钢框玻璃窗（）基础梁重量为16.7KN/根.每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为：240mm厚砖墙钢框玻璃窗基础梁距基础形心的偏心距为：图7.1.1基础荷载示意图7.2基础尺寸及埋置深度1.按构造要求拟定高度h。由表2.4.6得，柱的插入深度，取＝850mm。由表(7)得杯底厚度a应大于200mm，取，则基础顶面标高为-0.500m，故基础埋置深度d为：由表2.4.7得杯壁厚度，取t＝325mm；基础边缘高度取350mm，台阶高度取400mm。2.拟定基础地面尺寸由式（2.7.2）得适当放大，取3.计算基底压力及验算地基承载力基底压力按式（2.7.3）计算，结果见表2-6-2按式（2.7.8）验算地基承载力其中，验算结果见下表7.1.2。可见，基础底面尺寸满足要求。表7.1.2基础底面压力计算及地基承载力验算表类别第1组第2组第3组64.10678.0911.88166.96375.649.65182.30632.7213.13692.85796.71813.05-104.56-4.2715.0792.6455.4085.8884.3689.5584.1874.02<18092.64<21685.12<18085.88<21686.86<18089.55<2167.2基础高度验算这时采用基地净反力设计值和计算，结果如表7.2.1所示。表7.2.1基础底面净反力设计值计算表类别第1组第2组第3组85.71874.215.155229.72450.7712.03251.20810.6916.911258.04835.611196.53-115.6524.7751.86155.00113.8193.6884.86137.07118.60由表7.2.1表明基础高度满足要求。7.3柱边及变阶处基底反力计算基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面简图如图7.1.2所示。三组不利内力设计值在柱边及变阶处的基底净反力计算见表7.2.1。内力产生的基底反力示意图见图7.3.1。图7.3.1基础底板配筋计算截面表7.3.1柱边及变阶处基底净反力计算公式第1组第2组第3组129.2690.38130.14124.6891.36132.19121.5492.03133.61119.2592.5