单层厂房课程设计

0/41单层钢筋混凝土柱厂房课程设计 (1)标高 (6)(2)初定柱的截面尺寸 (6)(3)定位轴线 (6)(4)计算单元及计算简图 (6) (2)柱和吊车梁等自重 (7)(3)吊车荷载 (8)(4)风荷载 (9)(5)内力分析 (9)(6)内力组合 (17) (1)选取控制截面最不利内力 (17) (1)荷载计算 (31)(2)基础地面尺寸确定 (32)(3)地基承载力验算 (33) 1/41一、设计资料间剖面如图1所示：224、工程地质及水文地质条件：根据勘察报告，场地地形平整，自地表向下为：①杂填土，厚度0.70m；②粘土，红黄褐色，厚度2.50m，容许承载力140kpa；③粉质粘土，厚度2.50m，容许承载力210kPa；良地质现象。地下水位较低，无腐蚀性。5、建筑构造(1)屋面(不上人)：卷材防水，其作法如下：三毡四油防水层上铺小石子，20厚1：3水泥砂浆找平层，100厚泡沫混凝土保温层；一毡二油隔气层，20厚1：3水泥砂浆找平层，预应力混凝土大型屋面板。(2)墙体：240厚清水砖墙，钢门窗，门窗洞口宽4m，女儿墙高度300~500mm。(3)地面：室内地坪为混凝土地面，室内外高差150mm。6、选用材料：柱混凝土可选C30，纵筋HRB400，箍筋HPB300。柱下独立基础混凝土选2/41C25，纵筋HRB335；基础垫层混凝土等级采用C15。二、结构方案选择选用传统钢筋混凝土单厂结构“板—架—柱”体系，由以下四种结构组成：的屋盖结构；(2)由屋架、柱和基础组成的排架结构，为主要承重结构；(3)由屋盖支承、柱间支承组成的支撑结构；三、结构布置及构件选型另外，根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)9.1规定，装配式钢筋混凝土排架三毡四油防水层上铺小石子100mm厚泡沫混凝土保温层一毡二油隔气层0.4kN/m20.02×20=0.4kN/m20.1×5=0.5kN/m23/41屋面不上人0.5kN/m212选用由永久荷载效应控制组合值作为选用依据值。选用标准图集04G410-1~2中的2、嵌板及檐口板板荷载基本组合值[q]=3kN/m>q=2.85kN/m。板自重标准值2.01kN/m。天沟板宽580mm。积水荷载(按210mm高计)：q=1.4x(1.85+2.1)x(580-190)+1.3x0.7x0.5x(580-190)=2.33kN/m<[q]=3kN/m，满足条件。4、钢筋混凝土屋架及支撑有悬挂吊车时屋面增设支承。荷载计算：3.4kN/m20.5kN/m2124/41m自重标准值65.5kN/榀，端部高度为1650mm，中央高度为2650mm。屋面梁选用标准图集k起重量100KN、大连重工起重集团有限公司DQQD型、中级工作制A5、车间每跨设有软钩DLB1B1轨道顶面至吊车顶面的距离0轨道中心至吊车外缘的距离.3大车底面至轨道顶面的吊车最大宽度BLKmK重起升高度m6、吊车梁走道板2227、吊车轨道联结及车挡dk轮压标准值为P=117KN。dkdQdk5/41mmmm挡型号CD-2，自重89.08+1.95=910.3N，为便于计算取8、基础梁基础梁承托围护墙，突出于柱外的墙厚240mm，墙有窗洞。选用标准图集04G320中，四、计算单元及计算简图(1)标高1)轨顶标高8.400m2)查DGL-6，轨道顶面至吊车梁顶面的距离h=0.19，故a牛腿顶面标高=轨顶标高-h-h=8.4-0.19-1.2=7.01m，牛腿顶面标高取为7.0m。ab3)柱顶标高柱顶标高=8.4+2.475+0.22+0.075=11.02m，柱顶标高取为11.0m。0.8m，则从基础顶面算起的：上柱高H=11.0-7.0=4.0muml(2)初定柱的截面尺寸当吊车起重量为100KN和轨顶标高为8.400m时，则实腹柱截面高度h≥H/14=657mm；k截面宽度b≥max{H/14，400}=400mm。l上柱：矩形截面400mmx400mm，截面积A=0.16m2，自重4KN/m，I=2.13x10-3m4。lu吊车桥架外边缘与上柱内边缘之间的空隙=750-400-230=120mm>80mm，满足要求。ll上柱：矩形截面400x600,A=0.24m2，自重6KN/m，I=7.2x10-3m4。lu吊车桥架外边缘与上柱内边缘之间的空隙=750-300-230=220mm>80mm，满足要求。ll6/41(3)定位轴线B1:由厂房设计任务书上所给附表查得，轨道中心线至吊车端部的距离B1=230mm。B车起重量不大于500KN时，一般B2≥80mm，B3：边柱的上柱截面高度或中柱边缘至其纵向定位轴线的距离，取B3=400mm。e=B1+B2+B3=710mm<750mm，满足要求。计算中取e=750mm。(4)计算单元及排架的计算简图五、荷载计算(1)屋盖荷载1)取屋盖恒荷载标准值为3.4KN/m2，屋架自重标准值65.5kN/榀，故屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值侧e0=50mm。2)屋面活荷载由《荷载规范》规定，屋面均布活荷载标准值为0.5KN/m2，与雪荷载相等，故仅取其Q1=1.4x0.5x6x9=37.8KN作用于上部柱中心线外侧e0=50mm处。(2)柱和吊车梁等自重边跨：G3=1.2x(28.2+6x0.8)=39.6KN中跨：G3=1.2x(27.5+6x0.8)=38.76KN7/41下柱:G5A=1.2x4.825x7.8=45.16KN下柱:G5B=1.2x5.425x7.8=50.78KNA柱B柱C柱(3)吊车荷载8/41P26P26minmaxP117k42k4maxkP117(4)风荷载0zB风压高度变化系数μz为：风荷载体型系数μs及排架计算简图见图4：图则作用于排架上的迎风面和背风面的风荷载设计值分别为：1Qzzs02Qzzs0屋盖受到的风荷载对排架的作用，考虑成集中荷载作用在柱端，其设计值为：(5)内力分析等高排架可用剪力分配法进行排架内力分析。5.1、柱剪力分配系数柱剪力分配系数表2u.2560.488号边柱A、C9/412.单阶变截面柱柱顶反力系数柱顶反力系数C=C=C=C=216.677.333.957——5.2、永久荷载作用下排架内力分析12弯矩方向见图5。由于排架为正对称结构并作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。结合表三可得：MM12.6856.31AH1H311.811.810/415.3、屋面可变荷载作用下排架内力分析当AB跨作用屋面活荷载时的内力图与BC跨作用屋面活荷载的内力图呈镜像对称，所B12A在柱顶附加不动铰支座:MM1.899.45AH1H311.811.8M5.67R=1BC=1.852=0.89kN()BH111.8撤销附加的不动铰支座，在排架柱顶施加集中力-(RA+RB)，并与柱顶附加不动铰支座时载作用于AB跨时的各柱顶剪力，即：AAAABBBBABCCCAB11/41图9AB跨作用屋面活荷载时排架内力图根据镜像对称规律可得当BC跨作用屋面活荷载的排架各柱内力图，如图10：图10BC跨作用屋面活荷载时排架内力图5.4、吊车荷载用用下排架内力分析(不考虑厂房整体空间作用)max计算简图见图8。则吊车竖向荷载D、D在牛腿顶面出引起的力矩分别为：maxminAmax3Bmin312/41在柱顶附加不动铰支座:R=AC=1.005=9.56kN()AH311.8R=BC=1.170=6.18kN()BH311.8撤销附加的不动铰支座，在排架柱顶施加集中力-(RA+RB)，并与柱顶附加不动铰支座时AAAABBBBABCCCAB：max计算简图见图12。则吊车竖向荷载D、D在牛腿顶面出引起的力矩分别为：maxminAmin3Bmax3在柱顶附加不动铰支座:AH311.813/41R=BC=1.170=27.82kN()BH311.8撤销附加的不动铰支座，在排架柱顶施加集中力-(RA+RB)，并与柱顶附加不动铰支座时AAAABBBBABCCCAB：maxD③max作用在B柱右D根据镜像对称规律可得当max作用在B柱右时排架内力图，见图13：14/41maxD④max作用在C柱maxmaxT⑤max作用在AB跨T当max方向相反时，弯矩和剪力只改变符号，数值不变。15/41A5maxB5maxAAAABBBBABCCCAB：T图15max作用在AB跨时排架内力图T⑥max作用在BC跨T图16max作用在BC跨时排架内力图5.5、风荷载作用下排架内力分析左风A111C112AAAwACBBBwACcccwAC16/41右风图如图18所示：6)内力组合六、排架柱截面设计ctyyyvb1)选取控制截面最不利内力大偏心受压和小偏心受压界限破坏时对应的轴力为：b1c0bub1c0bfflb1c0bub1c0bffl17/41当N<N，按大偏心受压计算。对大偏心受压对称配筋的柱，根据“弯矩相差不多时，b轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则，可确定各柱的最不利内力设A柱：Ⅰ-Ⅰ〈B柱：Ⅰ-Ⅰ〈Ⅲ-Ⅲ〈Ⅲ-Ⅲ(a)〈(b)〈(2)A柱配筋计算1)上柱配筋计算000ai0a0ui0考虑二阶效应后的弯矩设计值和偏心距为：i001c0h360s018/41y0ss截面一侧配筋率p,=603160000min对垂直于排架方向的截面承载力验算：0u0ucys2)下柱配筋计算000ai0acN357530c0li0考虑二阶效应后的弯矩设计值和偏心距为：i01cfy0s19/41s截面一侧配筋率p,=804对垂直于排架方向的截面承载力验算：0l0ucys(3)B柱配筋计算1)上柱配筋计算000ai0a0li0i001cfh560020/41y0ss截面一侧配筋率p,=763对垂直于排架方向的截面承载力验算：0u0ucys2)下柱配筋计算1、按(a)组内力进行截面计算。00ai0a0li0i021/41，即中和轴在腹板内。fb0Accfffy0s(1060_40)2、按(b)组内力进行截面计算。000ai0a0li0i00 N664240(|>2a'=80mmy0s22/41s217000min对垂直于排架方向的截面承载力验算：0l0ucys七、排架柱的裂缝宽度验算(1)A柱裂缝宽度验算q1.4501.4q1.4501.4M357400N272.77q0e当偏心受压构件0想0.55时，可不作验算裂缝宽度验算。h0下部柱控制截面Ⅲ-Ⅲ的准永久组合内力值：q1.4501.4q1.4501.4M67180q23/4100e当偏心受压构件00.55时，可不作验算裂缝宽度验算。h0(2)B柱裂缝宽度验算qNq1.4M30180e=q==55.5mm0N544.04qh5600e当偏心受压构件00.55时，可不作验算裂缝宽度验算。h0-Ⅲ的准永久组合内力值：M31610e=q==38.0mm0N832.71qh10600e当偏心受压构件00.55时，可不作验算裂缝宽度验算。h0八、牛腿设计根据吊车梁支承位置，吊车梁尺寸及构造要求，确定牛腿尺寸如图所示。24/41图19A柱牛腿尺寸图20B柱牛腿尺寸(1)A柱牛腿设计荷载标准组合的竖向力为：牛腿顶面没有水平荷载，即F=0(T作用在上柱轨顶标高处)。hkmaxvk0腿截面高度满足要求。sminsB(2)B柱牛腿设计3h=h一a+c.tana=500一40+300〉=640mm。作用于牛腿顶面按荷载标准组合的01s525/41vk0腿截面高度满足要求。0y0ysmins(3)牛腿箍筋配置0A2(4)牛腿顶面局部受压验算F299530故牛腿顶面的局部受压满足要求。九、柱的吊装验算1126/41(1)荷载计算1G1k2G2k3G3k(2)弯矩计算在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：121u221u22222BA3233A33233A23327/41(3)截面受弯承载力及裂缝宽度验算s0uys0s01k由于只考虑柱自重恒荷载，则其准永久值M=M=48kN.mq 0spte=As2.01pteptes0uys0s02qk sqq0s28/41ptepte令B柱(1)荷载计算载1G1k2G2k3G3k(2)弯矩计算在上述荷载作用下，柱各控制截面的弯矩为：11121u221u222BA3233A332313A233(3)承载力及裂缝宽度验算s029/41uys0s01k由于只考虑柱自重恒荷载，则其准永久值M=M=72kN.mqk 0spte=Aspteptes0uys0s03qk sqq0septepte30/41七、锥形杯口基础设计条件，故不需进行地基变形验算。下面以A柱为例进行柱的基础设计。用HRB335；基础垫层混凝土等级采用C15。(1)荷载计算1)作用于基础顶面上的荷载包括柱底(3-3)传给基础的M、N、V以及围护墙自重重力荷载两部分。按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)的规定，基础的地基承载力验算取用标准组合的效应设计值。由于围护墙自重重力荷载的大小方向和作用位置均不变，故基础的最不利内力主要取决于柱底(3-3截面)的不利内力，应取轴力最大的不利内力组合以及正负弯矩为最大的不利组合。经对表4中的柱底截面不利内力进行分析可知，基础设计时的不利内力如表6和表7所示。3-3截面的不利内力设计值表6-210.4466.38V(kN)-35.42-43.66+24.51第1组第2组第3组基础底面设计时不利内力基础底面设计时不利内力荷荷载基本组合的效应设计值466.38荷载标准组合的效应设计值Nm1第1组第2组第3组V(kN)43.66-24.51bb1b2b21N=357.53+0=297.94kNb3b32)基础梁和围护墙的自重重力荷载计算65+基础顶面至室内地坪的高度0.80-基础梁高0.45=13.80m。240厚清水砖墙上有上故由墙体和基础梁传来的重力荷载标准值为基础梁自重钢窗自重18×0.24×[6×13.80－(1.8+4.8)×4.0]=243.65kN0.454(1.8+4.8)=11.88kNN对基础的偏心距W对基础底面的偏心弯矩wkww31/4132/41w(2)基础底面尺寸确定1)基础高度和埋置深度确定111111112)基础地面尺寸拟定dbmaaakdm算基础底面尺寸，取：(3)地基承载力验算基础自重和土重为(基础及其上填土的平均自重取y=20kN/m3)：mkm6所示，按以上三组不利内力进行基础底面积计算。wkk1kk1wk33/41k,maxk,minawkk2kk2wkinawkk3kk2wk(4)基础受冲切承载力验算杯口顶面由排架柱传到基础顶面的内力设计值。当偏心荷载作用只在矩形基础长边方向产生p)|NM为：k=-e=-0.9=0.9m2202234/41kNm载力验算。基础各细部尺寸及冲切破坏锥面如图所示：tc0bt0mtblc0c0ljlhptm0l35/41满足要求。(5)基础底板配筋计算1)柱边及变阶处基底净反力计算基底净反力及弯矩