单层轻钢结构工业厂房设计

单层轻钢结构工业厂房设计中文题目：单层轻钢结构工业厂房设计 外文题目：DESIGNOFLIGHTSTEELCONSTRUCTIONWITHSINGLEPAIRINTER- INDUSTRIALBUILDING 毕业设计(论文)共89页(其中：外文文献及译文25页)图纸共4张要本设计结构形式为门式钢架的单层双跨厂房。设计中通过对厂房整体结构、建筑使用功能、防火等级要求、抗震等级要求及耐久年限要求的综合分析，本次毕业设计的最终的方案采用装配式预应力排架结构形式。根据建筑设计用途和设计依据，使构配件标准化、系列化、通用化的原则，设计时力求技术先进、经济合理、安全使用、施工方便。确定建筑设计方案设计的主要内容有：构件选型；柱子尺寸初定、结构平面布置和剖面设计；单项荷载作用下的结构内力计算；最不利内力组合；构件截面设计，主要包括最不利内力作用下上柱、下柱的配筋计算；柱下独立基础设计；完成用顶点位移法计算结构自振周期，完成用底部剪力法计算水平地震作用；施工阶段验算及施工图绘制。关键词：门式钢架；单层双跨厂房；内力计算；配筋计算ABSTRACTThecoursedesignwascompletedfortheSingledoublecrossworkshopofgabledframe,Thedesignofcomprehensiveconsiderationofoverallstructure、thefunctionalrequirementsofbuilding、thefirecoderequirements、safetyregulatoryrequirementsanddurabilitycode.Thefinaldesignusedfabricatedconcretesimplysupported.Accordingtothepurposeandbasisforbuildingdesign。Thecomponentsandpartsstandardization,serialization,universalprinciplesofdesignandstrivetoadvancedtechnology,economical,safe,easyconstruction.Determinethearchitecturaldesignofthemaincontent：componentselection;initiallyforcolumnsize,structure,layoutandprofiledesign;singleloadsStructures;completewithtopdisplacementmethodtocalculatenaturalperiodtocompletethelevelwiththebottomoftheseismicshearmethod;themostunfavorablecombinationofinternalforces;componentcross-sectiondesign,includingthemostadverseeffectofinternalforces,thecolumn,thenextcolumnandcorbelofReinforcementcalculation;Checkingtheconstructionphase;heconstructiondrawing.Keywords：gabledframe；Singledoublecrossworkshop；internalforcecalculation；reinforcementcalculation前言相对与其他结构，钢结构具有轻质高强、塑性韧性好、安全可靠、工业化程度高、施工速度快等优点。更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优质。钢结构以其自身的优越性引起业内关注，已经在工程中得到合理的、迅速的应用单层工业厂房比较容易组织生产工艺流程和车间内部运输，地面上能够放置较重的机器设备和产品，所以其在工业建筑设计中得到广泛的应用[2]。有着广阔的发展前景。?随着我国市场经济发展的需要，外国公司的涌入和技术设备引进，大大加速了我国轻钢结构建筑体系的发展步伐。但是由于轻钢结构的科研、设计、施工管理相对滞后，所以在发展的过程还存在不少问题，和国外轻钢结构房屋公司的技术水平相比还存在较大的差距，产品质量管理好没有走上正轨，市场还不规范。?今后10年钢结构的发展将会更差距，除了政府部门加强管理以外，科研、设计、施工单位和轻钢结构厂家要团结合作，共同促进我国轻钢结构事业的发展。通过本毕业设计总结在校期间的学习成果，从中学习、掌握和提高综合应用所学的理论知识进行分析问题和解决工程实际问题的能力；深入掌握房屋建筑钢结构设计规范的设计原理和方法；可以进行专业外文资料的翻译，并能熟练运用Auto-cad制图软件，达到能够独立依照国家相关规范设计的目的。最后进行工程实例设计，分别从荷载选取、建立计算模型、内力分析、截面验算等方面进行分析，进而得出最终符合力学要求的设计信息，完成本双跨轻钢门式钢架的设计。轻型门式刚架结构体系在国内的发展概况由于科技的飞速发展以及钢材品质的进步，钢结构的重要性己经被先进国家所肯定，随着我国国民经济的快速发展，我国钢铁工业与建筑钢结构的应用也取2000年中国钢产量占到世界钢产量份额的巧.23%，钢材消费量也一跃成为世界大国。到了2004年，我国的钢产量已达到亿吨，中国钢产量占到世界钢产量份额的25%。随着中国钢材实现了从短缺到充裕的大跨度飞跃，国家相继出台了”发展钢结构、开发钢结构造和安装施工新技术等产业技术政策。至此，中国的钢结构产业摆脱了由于钢材数量不足对钢结构应用的束缚，驶上积极发展的快车道。由从前的限制使用钢结构到现在鼓励建筑钢结构的发展。由于国家政策、钢材生产、设计研发等诸多方面的有利因素，近几年我国的建筑钢结构处于建国以来最好的发展时期，而且还会在相当长时期内得到长足的发展。建设部、原国家冶金工业局成立的建筑用钢技术协调小组制定的建筑用钢发展计划指出：争取到2010年我国建筑钢结构用钢达到钢材总产量的5%，而发达《中国建筑技术政策》(1996、2010)，具体提出了发展钢结构的要求，这是几十年来的第一次。近几年来采用钢结构的工业与民用建筑年平均用量呈迅猛发展的态势，其中轻型钢结构房屋所占比重在迅速增加，并且由于其突出的特点及适应我国现阶段国民经济发展的需要而得到飞速发展。据有关部门统计，1999年中国建筑用钢约2500多万吨，占全部钢材产量的2000年中国每年大约有300多万平方米轻钢结构建筑竣工(包括门式钢架、轻钢房屋和压型钢板、拱壳屋盖)。轻型钢结构所用钢板大量为涂层钢板。2000年，我国涂层钢板表现消费量达万吨，而当年涂层板产量只有万吨，市场满足率只有41%。而到了2004年，我国仅新增彩色涂层板生产能力143万吨/年。轻型钢结构体系中擦条和墙梁一般采用“Z”型或“C”形冷弯薄壁型钢【4】。目前，我国冷弯型钢年产量在30万吨左右。钢结构新兴产业方兴未艾，国产钢结构用钢发展迅速。这几年，为适应钢结构产业对钢材的需求，一大批新型钢结构用种相继问世，产量在不断扩大。宝钢开发出新型的耐火耐候钢，初步形成了具有国际先进水平的和中国特点的系列产幢高层建筑上应用；上海大通钢结构有限公司采用宝钢的材料开发出耐火耐候高结构用的中厚板、型钢、钢管、冷弯型钢、涂镀层钢板等产品，都有明显的增长，基本满足国内钢结构行业的需求，为其不断发展做出了贡献。然而，应该看到，尽管国产的钢结构用钢在研制、开发和产能上有了长足进展，但与钢结构产业未来发展趋势和要求还存在一定的差距，目前国产的轻型薄壁型钢材与我国钢结构建筑业的发展还不能完全相适应。比如，板材的焊接能力差，16Mn板材在焊接时往往出现层状撕裂；高强度低合金结构钢在冷弯薄壁型钢中的应用尚未解决，不能满足轻型房屋钢结构的需要；我国生产的大多为镀锌薄板，而镀铝锌薄板几乎没有，在轻钢房屋中，用户多选用抗蚀性能更好的镀铝锌薄板；我国的型材品种规格还不能满足建筑需要，H型钢的规格不多，对其推广应用带来一定影响；近年来，方钢管在建筑建筑工程应用增多，但这种型材的规格主要是Q235，建筑用高强度低合金钢品种还太少，Q39O钢材在实际工程中尚未见采用；耐火耐候钢等钢材的新品种还需进一步开发；等等。这些问题有待研究，它为钢铁企业提出了新的攻关课题。对于轻型钢结构，我国目前主要还是接受轻型门式刚架钢结构体系，我国现阶段的设计规程也是针对这一结构形式。中国工程建设标准化协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECSI()2：2002)就是针对这一结构形式制定的[3]。轻型门式刚架结构的研究现状与传统结构体系相比，轻型门式刚架房屋钢结构体系在理论还很不完善，存在着很大的理论探索空间。有鉴于此，围绕轻型门式刚架钢结构体系应用过程中各环节的工作均不是简单的成果应用。另外，轻型门式刚架房屋钢结构体系在各个领域的技术进步和应用发展，除必要的技术导入之外，应根据自身能力，追逐理论热点，以科技为先导，开展必要的科研工作，以最大限度地挖掘利润空间，追求更大的经济效益和社会效益，满足生产和市场需要。就目前的热点问题有以下几个方面：①应力蒙皮效应与结构共同工作的空间作用；②I型变截面梁柱，在腹板局部屈曲后刚架结构体系的稳定极限承载力；③以用钢量为目标函数，以极限承载力或不适合变形为控制参数的计算机分析、优化设计和评估软件系统的开发等。①节点、基本构件和整体刚架结构，在静力和动力荷载作用下的受力性能、破坏机理和对稳定极限承载力的影响；②刚架结构体系，在动力和地震荷载作用下的工作性能和破坏机理等。(3)设计与生产领域技术方面①轻型门式刚架房屋钢结构体系的进一步简化；②构件节点(包括刚架和彩板节点)设计的可靠性和方便适用；焊接I型钢生产线的加工工艺的连续性和高效性，各环节效率如何协调同步，以及具体环节内的专项技术。如切割、组立(或拼装)、焊接、校正以及除锈和防腐处理技术等。另外，轻型门式刚架的安装技术有别与传统钢结构。刚架的安装要区别具体情况和自身安装能力，选择整体或组合吊装方案。整体吊装的主要优点是速度快，但机械和机具需用量大，并应注意吊装过程中的稳定和作业安全等问题；组合吊装机械和机具需用量少，但工作量相对较大，用时较长。并且由于作业量大，空中作业的安全性等问题显得十分突出。同时两者均须强调安装精度对结构受力的影响。压型板以及配套附件安装则应着重于根据不同板型的需要，选择不同的安装工艺，并且更强调板型连接和节点处理质量，达到外形美观和符合功能性要求等[4]。设计的理论知识单层厂房结构组成Figure1-2Single-layerworkshopstructures1)屋盖结构：位于厂房顶部，主要承受屋面上的竖向荷载，并与厂房柱组成排架承受结构上各种荷载的作用。屋盖结构分为有檩体系和无檩体系两种。有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑组成如图1-3(a)，这种屋盖的结构和荷载传递均比较复杂，整体性和空间刚度较差，但对一般中小型厂房能满足使用要求，且构件小而轻，便于运输和吊装。无檩体系由大型屋面板(包括天沟板)、屋架及屋盖支撑组成如图1-3(b)，有时还包括有天窗架和托架等构件，这种屋盖的屋面刚度大、整体性好，构件数量和种类较少，施工速度快，适用范围广，是单层厂房中最常用的一种屋面形式，适用于具有较大吨位吊车或有较大振动的大、中型或重型工业厂(a)(b)Figure1-3Housingcoverstructure2)排架柱：柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面刚接，承受屋架、吊车梁及外墙等构件传来的竖向荷载、吊车荷载、风荷载及地震作用等，并将它们传至基础，是厂房中的主要承重构件。3)吊车梁：两端焊接(简支)在柱的牛腿顶面，主要承受吊车传来的竖向荷载及横向或纵向水平荷载，并将它们及其自重传递给排架柱。4)支撑：包括屋盖支撑和柱间支撑两大类。其主要作用是加强厂房的空间刚度和载、吊车水平荷载和地震作用等。5)基础：承受住和基础梁传来的荷载，并将它们传至地基。6)围护结构：包括纵墙、横墙(或称山墙)。抗风柱、连系梁等构件。主要承受墙体和构件自重及墙面上的风荷载，并将它们传递至柱和基础，抗风柱还将部分风荷载传至屋盖结构[5]。45荷载取值一个建筑对外界防御的第一道防线由墙面和屋面组成的外维护体系。它们同时承受风载，雪载等荷载的作用，并将这些荷载传到次要支承结构上。次结构即墙面墙梁及屋面檩条，将由墙面及屋面传递来的荷载均匀地传到主结构上去，同时对主结构提供良好的侧向约束。对于门式刚架轻钢结构，其主结构由柱及横梁构成，承受荷风载、雪载及其它的荷载，并将其传递到基础。作用在横向排架上的荷载有恒载、屋面活载、雪荷载、积灰荷载、吊车荷载、风荷载等，除吊车荷载外，其他荷载均取自计算单元范围内[6]。1)恒载恒载包括屋盖、柱、吊车梁及轨道连接件、围护墙体自重，其值可根据构件的设计尺寸和材料容重计算。若选用标准构件，其值也可直接由标准图查得。a)屋盖自重G1屋盖自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天沟板、屋面构造层(找平层、保温层、防水层)、天窗架和屋盖支撑等重量。计算单元范围内屋盖的总重是通过屋架或屋面梁的端部以竖向集中力G传至柱顶，其作用点位置视实际连接情况而1定。定b)悬墙自重G2当设有连系梁支承围护墙体时，排架柱承受着计算单元范围内连系梁、墙体和窗等自重，它以竖向集中力G的方式作用在支承连系梁的柱牛腿顶面，作用点2通过连系梁或墙体截面的形心轴。c)吊车梁自重G3吊车梁和轨道及连接件自重按照吊车梁及轨道连接构造标准图取用，它以竖向集中力G的方式沿吊车梁截面中心线作用在柱牛腿顶面，作用点距柱纵向定位3轴线之间的距离，一般为750mm。d)柱自重G，G上、下柱自重G及G分别作用于各柱截面的几何中心线上，且上柱自重对下45柱几何中心线有一偏心距。2)屋面活荷载a)屋面均布活荷载《荷载规范》规定屋面水平投影面上的均布活荷载标准值：石棉瓦、瓦楞铁KNm轻屋面为KN/m2；钢筋b)屋面雪荷载《荷载规范》规定屋面雪荷载标准值按下式计算:S=Skr0式中S—基本雪压值，由《荷载规范》中“全国基本雪压分布图”查得；0—屋面积雪分布系数，可由《荷载规范》查得。rc)屋面积灰荷载按照厂方使用性质及屋面形式的不同，标准值可由《荷载规范》查得3)吊车荷载a)吊车竖向荷载对于四轮桥式吊车，可按下式进行计算:PGgQP(1-min2max式中G—吊车桥架(大车)的总重；g—小车的重量；b)吊车横向水平荷载对于各类四轮桥式吊车，当小车满载时，大车每一个轮子传递给吊车梁的横向水平制动力为4c)吊车纵向水平荷载作用在吊车梁上的纵向水平荷载标准值为nn0010max4)风荷载风荷载崔志作用于厂房外墙面、天窗侧面和屋面，在迎风墙面产生风压力，在背风墙面产生风吸力。风荷载的大小与建筑场地的基本风压、建筑体型、高度及建筑地面粗糙度等因素有关。《荷载规范》规定：垂直于厂房各部分表面的风荷载标准值按下式计算=kzsz0—基本风压值，由《荷载规范》中“全国基本风压分布图”查得；0zz—风压高度变化系数，离地面越高，风压值越大，为各厂房标高处的zz0关，其值可由《荷载规范》查得；型系数，可根据建筑体型由《荷载规范》查得。s横向排架上的风荷载标准值按下述有关公式计算:q=B=B1k1s1z0q=B=BF=nBlsin9=[(+)h+(+h)]B(1-8)wkis1s21s3s42z0i=12单层轻型钢结构厂房设计设计资料生产工艺要求m6m，车间总长度66m。标高为，厂房无天窗，建筑剖面简图如图2-1所示。耐火等级为二级，屋面防水等级三级，建筑耐久年限二级。工程气象条件厂房所在地点的基本风压为KN/m2，基本雪压为KN/m2，恒荷载为m工程地质条件根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见下表2-1表2-1建筑地层一览表(标准值)Table2-1Listofbuildingground(standardvalue)岩土分类土层深度(M)厚度范围(M)地基承载k(KPa)桩端阻力(KPa)桩周摩擦力(KPa)1杂填土粉土砾砂注：1)地下稳定水位距地坪－6M以下；2)表中给定土层深度由自然地坪算起；建筑场地类别为Ⅱ类场地土。建筑构造屋面采用卷材保温屋面做法，围护墙为240mm厚双面清水砖墙，采用钢门mm0mm，素混凝土地面。Figure2-1diagrammaticcross-sectionoffactory结构构件选型及柱的尺寸确定结构构件的选型钢筋混凝土单层厂房多采用排架结构，为了保证屋盖的整体性和刚度，屋盖采用无檩体系。该车间厂房为卷材防水屋面，因而采用屋面坡度较小而经济指标较好的预应力折线形屋架。普通钢筋混凝土吊车梁制作方便，当吊车吨位不大时，有较好的经济指标，故选用普通混凝土吊车梁。该厂房各主要承重构件选型[7]AL=241.5=22.5m，查电动桥式起重机基本参数和尺寸系列(ZQ1-62)得轨顶至k吊车顶的高度为。吊车梁的高度为，轨道高度可取，则标高=轨顶标高—吊车梁高度—轨道高度=——=，由建筑模数的要求，故牛腿顶面标高取为；柱顶标高=牛腿顶面标高+吊车梁高度+轨道高度+吊车高度+吊车顶至屋架下弦底面的尺寸=++++=，故柱顶(或屋架下弦底面)标高取为，假定室内地面至基础顶面的深度为，则luTable2-2Mainbearingcomponentselection构件名称标准图集选用型号重力载荷标准值屋面板G410(一)预应力混凝土屋面板G410(三)YWB-2II(中间YWB-2IIs(端跨)2天沟板预应力混凝土屋面板(卷材防水天G410(三)TGB68-1KN/m206KN/榀KN/m2屋架预应力混凝土折线形屋架(跨度G323(二)YWJA-24-1AaDL-9Z(中间跨)(屋盖钢支根钢筋混凝土吊车梁(中、轻级工作DL-9B(边跨)根轨道连G325KN/m接基础梁吊车轨道联结详图G320JL-3根注：本表图集均按《钢筋混凝土结构设计规范》设计，重力载荷已换算为法定计量单位柱截面尺寸确定1)柱截面尺寸为上柱矩bh=400mm400mmffff2)计算简图及柱的计算参数本厂房为金工车间，工艺无特殊要求，结构布置及载荷分布(除吊车载荷外)均匀[8]，故可由厂房相邻柱距的中线截取图2-2所示为计算单元，计算单元宽B据柱的截面尺寸，其计算参数表2-3。Table2-3Columncalculatingparameters计算柱参数截面尺寸面积惯性矩自重号(mm)B105105105Figure2-2calculatingunitandCalculationdiagram3.排架内力计算荷载计算恒载计算(1)屋盖自重三毡四油防水层撒绿豆砂保护层灰=KNm2预应力大型屋面板(包括灌缝)屋盖钢支撑KNm2KNm2厚底板混合砂浆抹KNm2KNm2屋面恒载合计KNm2为了简化计算，天沟板及相应构造层的恒载，取与一般屋面恒载相同。屋架自重为106KN/榀，则作用于柱顶的屋盖结构自重设计值为122(2)吊车梁及轨道自重设计值为3(3)柱自重设计值为4A4C5A5CN4B屋面活荷载由《载荷规范》差得，屋面均布活荷载标准值为KNm2，雪荷载标注值为KN/m2，小于屋面活荷载，故仅按活荷载计算。作用于柱顶的屋面活荷载设计值为121Figure3-1loadspositiondiagram对于10t的中级工作制吊车，查电动桥式起重机基本参数和尺寸系列(ZQ1-62)将吊车的吨位换算为KN，得P=125KN，P=47KN，maxmin图3-2吊车荷载作用下支座反力影响线Figure3-2Craneloadcounteractingforceinfluencelines根据B与K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的坐标值，如图3-2所示，依据该图可求得作用柱上的吊车荷载。1)吊车竖向荷载minQmini2)吊车横向水平荷载作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力为4则作用于排架柱上的吊车横向水平荷载为maxQi基本风压=KNm2，按B类地面粗糙度，由《荷载规范》差得风压高度变化系数0为柱顶(按H=)=Z檐口(按H=)=Z屋顶(按H=)=Z风荷载体型系数如图3-3所示，则风荷载标准值为0.4=0.32KN/m2kzsz02kzs1z0则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为Q2kF=y[(+)h+(+)h]BwQs1s2z1s3s4zzz0(a)风荷载体型系数(b)风荷载时排架计算简图Figure3-3Windloadshapecoefficientandbentcalculationdiagram该厂房为两跨等高排架，可用剪力分配发进行计算。剪力分配系数的计算I21.3108n=u==0.148I143.8108lH3.9H3.9H9.0由单阶变截面柱的柱顶位移系数C和反力系数(C~C)可得111H3.9H9.0由单阶变截面柱的柱顶位移系数C和反力系数(C~C)[8]可得11133H3H36=6==0.341010ABcEIE0lI72108I3.810I72108I3.8108lc=3n3各柱的剪力分配系数HH3cEIcEIEln=n=16A=AC16i1n=6B=B1610100.2511E1E21010+10100.34H30.251H3iABC恒载作用下的排架内力分析G1G2G6MM134A5A14B3B=(G+G)eGe14A233由于图3-4(a)中的排架为对称结构，故在对称荷载作用下排架无侧移，各柱可按柱顶为不动铰支座计算，且中柱弯矩为零。Figure3-4underconstantloadbenttoinsidediagram(C1~C11)得cn)2c=.=.=0.831321+入3(11)21+0.4333(11)1H19R=R=2c=0.831=5.69KN()2H39则A12C屋面活荷载作用下排架内力分析11A112A12计算简图如图3-5(a)所示。c=3.c=3.n=3.0.5=1.647n0.5Figure3-5ABwhenliveloadacrossfunctionroofingbentinternalforceanalysis计算不动铰支座反力31AH191AH191AH19B柱n=0.5，入=0.433，由单阶变截面柱的柱顶位移系数c。和反力系数(C1~C11)得RMBc1.38KNBH19RRR1.53+1.38=2.91KN()AB将R反向作用于排架柱顶，由剪力分配法可求得排架各柱柱顶剪力AAABBBCC排架各柱的弯矩图、轴力图及柱低剪力如图3-5(b)(c)所示。BC跨作用有屋面活荷载图3-6BC跨作用屋面活荷载时排架内力图Figure3-6ABwhenliveloadacrossfunctionroofingbentinternalforceanalysis吊车荷载作用下排架内力分析(不考虑厂房整体空间)1)D作用于A柱max由吊车竖向荷载D，D在柱中引起的弯矩为，计算简图如图3-7(a)所示。maxminAmax3Bmin3图3-7D作用在A柱时排架内力图maxFigure3-7DWhenroleinAcolumnbenttoinsidemax计算不动铰支座反力3AHB柱n=0.5，入=0.433,由单阶变截面柱的柱顶位移系数c。和反力系数(C1~C11)得则n0.5M62.53BH39AB将R反向作用于排架柱顶，由剪力分配法可求得排架柱各柱顶剪力为AAABBBCC排架各柱的弯矩图、轴力图和柱底剪力值如图3-7(b)，(c)所示。2)D作用于B柱左max由吊车竖向荷载D，D在柱中引起的弯矩为maxminM=De=221.730.75=166.30KN.mBmax3M=De=83.370.35=29.18KN.mAmin3计算简图如图3-8(a)所示。图3-8D作用在B柱左时排架内力图maxFigure3-8DwhenroleinBcolumnbenttoleftwithinmaxAH39MBcKNBH39AB将R反向作用于排架柱顶，由剪力分配法可求得排架柱各柱顶剪力为AAABBBCC排架各柱的弯矩图、轴力图和柱底剪力值如图3-8(b)，(c)所示。3)D作用于B柱右max根据结构对称性及吊车吨位相等的条件，内力计算与“D作用于B柱左”的max图3-9D作用在B柱右时排架内力图maxFigure3-9whenroleinBcolumnbenttorightwithin4)D作用于C柱maxmax图3-10D作用于C柱时排架内力图maxFigure3-10WhenroleinCcolumnbenttoinside5)T作用于A，B柱当AB跨作用有吊车横向水平荷载时，计算简图如图3-11(a)所示。图3-11T作用于A、B柱时排架内力图Figure3-11intheroleofAandBcolumnbenttowhenwithin边柱A由单阶变截面柱的柱顶位移系数c。和反力系数(C1~C11)得==]n2[1+0.4333(1Amax5和反力系数(C1~C11)得=51=51n=则R=T.c=7.340.531=3.90KN()Bmax5ABAAABBBCC排架各柱的内力图如图3-11(b)所示。当横向水平荷载方向相反时。则弯矩图和剪力只改变符号，大小不变。6)T作用于B，C柱因为结构对称及吊车吨位相等，故排架内力与“T作用于A，B柱”的情况时，则各柱弯矩图反向。图3-12T作用于B，C柱时排架内力图Figure3-12IntheroleofBandcolumnbenttowhenwithin风荷载作用1)左吹风时计算简图如3-13(a)所示。(C1~C11)得A111C11ACWR柱顶，可求得各柱顶的剪力为AAABBCCC排架各柱内力如图3-13(b)所示。Figure3-13leftwheninternalblowbackbent2)右吹风时此种情况排架内力与“左吹风”时相同，仅须将A，C柱内力对换，并改变柱内Figure3-14rightwheninternalblowbackbent4.柱的设计最不利内力组合考虑各种荷载同时作用时，会出现最不利内力的可能性，进行荷载组合。本设计中，取下面三种荷载组合，即恒载+(可变荷载+风荷载)恒载+可变荷载恒载+风荷载在每种荷载组合中，对矩形和Ⅰ形截面柱应考虑以下四种内力组合，即M及相应的N，V；maxN及相应的M，V；minN及相应的M，V。max在四种内力组合中，前三种组合主要是考虑柱可能出现大偏心受压破坏的情况，第四种组合考虑柱可能出现小偏心受压破坏的情况。在各种荷载作用下，仅以边柱A为例，其内力设计值及标准值组合见表4-1.Table4-1Internalforceofcolumn在各种荷载作用下,以A柱为例进行最不利内力组合.其中未考虑厂房的整体空间的作用.A柱的内力组合结果见表4-2，4-3，4-4。表4-2恒载+(风载+其它活荷载)Table4-2permanentload+(windload+othersliveload)恒载+(风载+其它活荷载)+MmaxMmaxNmaxNminI-III-IIIII-M1+[2+3+NMs+10]NsM1+[3+(4N+6+9)+1Ms]NsMN1+[3+(4V+6+8)+1Ms]NsVs1+[(5+7+9)+11]1+[2+9)+11]1+[2+8)+11]1+[2+3+(6+9)+10]1+[2+3+(4+8)+101+[2+3+(4+8)+10]1+[3++10]1+[(7+9)+11+[3++10]Table4-3permanentload+variableload恒载+可变荷载+MmaxMmaxNmaxNminM1+2+3NI-IMs1+2+3+(6+9)1+(5+7+9)+(6+9)1+3+(6+9)NsM1+3+(4+1+2+(II-II1+2+(1+(7+N6+9)5+7+94+8)9)MsNsMNV+8))+7+84+8))+9)可变荷载Table4-3permanentload+variableload力组合+Mmax恒载+可变荷载NminMmaxNmaxMsIII-NsVs1+3+(4+6+8)1+2+(5+7+8)1+2+(4+8)3+)4-4恒载+风载Table4-4permanentload+windload恒载+风载+MmaxMmaxNmaxNminMNI-I10111010MsNsMNII-II10111111MsNsIII-M10111010IIIN1NVMsNsVs注:1)组合Nmax及Nmin中,±M的绝对值相等.因柱为对称配筋,所以表中的M只取了正值.2)表中为参与组合的吊车竖向荷载为2台时的荷载折减系数。根据《荷载规范》,荷载效应的基本组合有两种.一种由可变荷载效应控制的组合;一种由永久荷载效应控制的组合.单层厂房中排架的内力通常由第柱的设计上柱配筋计算ccmtky选取控制截面的最不利内力1)上柱配筋计算吊车厂房排架方向上柱的计算长度为0u按第①组内力计算ai0ah4001ll2h1400ei(h)121400根129.01h3650cmsh400h400i2s2y0s2)按第②组内力计算N443.980ai0ah4001N1ll2h0cms属于大偏心受压1h400h400i2s2y0ssminmin故上柱纵向钢筋,A=A=320mm2ss3)垂直于弯矩作用平面的承载验算对于有吊车厂房，有柱间支撑在垂直排架方向柱的计算长度0uucysNKNNKNmax下柱配筋计算比较，其最不利设计内力为1)按第①组内力0N651.090ai0ah9002h50fbfs故中和轴位于翼缘内，截面属于大偏心受压i2s2Ne_fb'x(h_x),sSf,(h_a,)y0s2=2)第②组内力计算0N481.470ai0a12h7650mfb13.5根400fs故中和轴位于翼缘内，截面属于大偏心受压h1h1i2s2,y0s2=3)第③组内力计算N0i12h7650s故中和轴位于翼缘内，截面属于大偏心受压i2s2,y0s2=sS3)垂直于弯矩作用平面的承载力验算下柱垂直于弯矩作用平面的惯性矩为I=17.26108mm4y对于有吊车厂房，有柱间支撑在垂直排架方向柱的计算长度l4080l=0.8H=0.85.1=4.08mm0==33.630lr121.20ucys根据上述计算结果，综合考虑则上、下柱配筋为ssss箍筋的配置因柱底的剪力很小maxfbh=0.9400765=120.49KN入+1t03+1则远远大于柱底的剪力值，所以排架柱的箍筋按构造配置值为10@100，柱箍筋柱的裂缝宽度验算0N308.57sh3650h1e=ne+一a=3.687人129.14+人400一35=297.83mms02s2纵向受拉钢筋A合力点至受压合力点的距离为sfe0297.83裂缝处受拉钢筋应力为 s裂缝间钢筋应力不均匀系数1.75w=av(ss=(2.7c+0.1d)vmaxcrEpstemax验算满足要求2)下柱m0N370.36sh900s2BABA3233h1h1s02s20fe0626.91smaxcrEpstemax验算满足要求柱的吊装验算采用翻身起吊，吊点设在牛腿下不，起吊时，混凝土达到设计强度的100%。1)荷载计算k2G2k3G3k2)内力计算22由xM=Rl+M一1gl2=0求得A233l25.453M的最大位置R8.76x=A==1.095m处。3113)上柱配筋计算ss受弯承重力验算uys0s01裂缝宽度验算 0s1.75vmaxEpstemaxss受弯承重力验算uys0s0max裂缝宽度验算 0s1.75maxEpstemax验算满足要求牛腿设计根据吊车梁支撑位置、截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸如图4-11)牛腿高度验算作用于牛腿顶面按荷载短期效应组合计算的竖向力F=max+3=+=202.68KNvsyy1.41.2牛腿顶面无水平荷载，即F=00sFigure4-1bracketFigure4-1bracketsizediagramh0故牛腿截面高度满足要求。Figure4-2AColumnofconstructiondiagram5.抗震计算荷载抗震计算横向计算所需载荷1)柱的重量4A4C5A5C4BA、C柱自重+=KNB柱自重+=KNc2)墙的重量檐墙自重(一个柱距范围内)围护墙重量(一个柱距范围内)W3)屋盖重量(一个柱距范围内)r4)雪荷载(一个柱距范围内)5)灰荷载(一个柱距范围内)灰6)吊车梁重量(两跨4根)b纵向计算所需荷载柱自重(12根边柱)c重量山墙重量(大门洞口4m4.5m)吊车梁重量(11根)br柱自重(12根中柱)c吊车梁重量(22根)br图5-1纵向荷载计算简图Figure5-1verticalloadcalculationdiagram横向抗震计算1)质点等效集中重力荷载的计算[9]G=1.0(G+0.5G+0.5G)+0.5G+0.25(G+G)1屋盖雪灰吊车梁柱墙2)计算简图与排架的侧移计算本设计横向抗震[10]计算如图5-2所示，静力分析为两跨等高排架，动力分析按单质点体系考虑。图5-1横向抗震计算见图Figure5-2lateralloadcalculationdiagram3)单柱惯性矩ACB24)独立柱顶侧移[11]1212=11212=1单位力作用下排架横梁内力x、x与排架顶点侧移6211666ABC666ABCx=16B=103065=0.4062111103103103ABCABC5)排架横向自振周期的计算Gg111g6)横向水平地震作用的计算Tmax1.4Ek1eqF作用下的排架横梁内力，得地震作用下排架弯矩与剪力1EK12EK2ACB7)横向水平地震作用效应的调整[3]墙厚为240mm且水平开洞面积比<50%，柱顶高度<15m，满足“规范”所提出的相应条件，因此平面排架考虑窨工作及扭转及扭转影响的内力调整进行，本设计属于钢筋混凝土有檩屋盖，两端有山墙的等高厂房，屋盖长度为66mm，调整系数水平地震引起的内力为H5.8NcrEKH10.8纵向抗震计算1)纵向抗震计算(修正刚度法)具有钢筋混凝土屋盖的单层等高多跨钢筋混凝土柱厂房采用修正刚度法进行纵向抗震计算时，可将屋盖在纵向视为一个质点体系，集中各柱列的等效重力荷载为统一的重力荷载，集中各柱列的刚度为统一的总刚度，然后求出统一的周期和水平地震作用，并按修正后的柱列刚度将水平地震作用分配到各柱列，然后可进行内力计算与各种抗震验算。2)各柱上下截面纵向惯性矩1111ABC23)则各柱列的侧移刚度各柱列所有柱柱顶刚度之和ABcBC侧移128.0漏106漏62+C柱列支撑顶部刚度通过计算得到AbB侧移为128.0漏106漏62+B刚度为ACAcAbwBBcBb三个柱列总刚度之和sACs7)柱列等效集中重力荷载的计算柱列等效集中重力荷载ACCwlbsnwpyBCwlbsnwpys柱列等效集中重力荷载(计算水平地震作用时)ACCwlbsnwpyBCwlbsnwpys8)厂房纵向自振周期的计算Txs9)厂房纵向水平地震作用的计算34aAaC34AaB34B地震影响系数1(0.9)A、C柱列纵向柱顶水平地震作用围护砖墙侧移刚度计算本设计砖的强度等级，砂浆的强度等级，砌体的弹性模量[11]，t体，其刚度计算过程见表6-1。表6-1围护砖墙刚度计算Table6-1Retainingwallstiffnesscalculation号hbb1E K=Etip3+3p(KN/m)iKi12345312126i则围护墙的最终刚度m砖围护墙水平地震作用F=wF=AwKA99030A砖围护墙的抗震验算砖围护为自承重墙，以第二层窗间墙壁为薄弱部位(截面薄弱，墙体正应力较小)，特验算刺窗间墙的中部，并取纵墙整体计算[2]。围护墙结构简图如图6-图6-1围护墙结构简图Figure6-1enclosurewallstructure窗间总有效面积二层窗间墙壁中部以上墙体重量2平均正压力A6.336v0vN一侧砖围护墙承担地震剪力设计值所以抗剪强度满足。17基础设计k建筑物，设计时可不作地基变形计算。下面扔以A柱为例进行基础设计[13]。ccmty基础计算选择如下三组最不利内力进行基础设计。(M=50.39KN.m(M=148.63KN.m(M=一116.88KN.m基础顶面标高，基础梁顶标高，梁上砌筑双面清水240mm厚实心粘土砖围护体传来的重力荷载设计值为。基础梁自重钢窗重量×=KNWW基础埋深和底面尺寸确定1)按构造要求，拟定基础高度111基础顶面标高为2)按轴心受压估算基础底面尺寸，取N=731.43KNmax考虑弯矩作用，按以上值适当扩大，取基础底面的弹性抵抗矩和惯性矩6611基础自重设计值和基础上的土重标准值为m地基承载计算1)按第①组荷载计算，如图7-1(a)111bWmin=2maxmin22)按第②二组荷载计算，如图7-1(b)222b2WpNM1322.847.42pAW10.927.098min127.82KN/m21.2f=1.2180=216KN/m2=2maxmin23)按第③三组荷载计算，如图7-1(c)333b3WpNM1259.8305.9pAW10.927.098min158.46KN/m21.2f=1.2180=216KN/m2=pppKNmKNm22maxmin2Figure7-1basalcounterforcecalculationchart受冲切承载力验算由上述计算结果可知，在第三组荷载作用下，基底反力p最大，故按第三组max荷载验算基础受冲切承载力。计算基底净反力时，取b3WpNM899.44305.9pAW10.927.098nmin125.46KN/m21.2f=1.2180=216KN/m2=按构造要求，基础各细部尺寸如图7-3所示。其中基础顶面突出柱边的宽度mm245o扩散线恰好通过变阶处，故冲切破坏只可能沿基础变阶处发生。破坏锥面如图cc0c0122022022222c00V=pA=125.461.084=136.0KNpmax1t2故V<0.6fA满足要求。pt2Figure7-3destructioncone基础底板配筋计算由三组最不利荷载在基础底面处产生的基底净反力分别计算如下1)按第一组荷载pNM1042.78112.56113.35KN/m2maxb士b=士=npAW10.927.09879.63KN/mnn22)按第二组荷载pNM962.4447.4294.82KN/m2max=b士b=士=npAW10.927.09833.62KN/mnn23)按第三组荷载pNM899.44305.9125.46KN/m2max=b士b=士=pAW10.927.09839.27KN/m2n2显然，由第三组荷载在基础长边方向，由第二组荷载在基础短边方向所引起的弯基础长边方向配筋计用第三组荷载所长生的基底净反力计算在柱边截面处cc0nIM=pn(aa)2(2b+b)24cc在变阶截面处c