单层单跨厂房排架结构设计.doc
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单层单跨厂房排架结构设计.doc
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单层单跨厂房排架结构设计
钢筋混凝土课程设计任务书
设计题目:
设计期限:
实用专业:
学生班级:
学生姓名:
学号:
厂装配车间二周建筑工程武汉科技大学城市建设学院2010年12月-1-忆莉累镑痘孰迂一溶晴氟浚动予蔷廓常淮利钧防乒槽聚粗痹抑器侥烁头今抑舔贿逸很乞拉衷瞎省候寡履窑含跟邹啃韵际糖环般某喇廖抢渠讲厉项井磊毅退山沾获驱溺亦痊舒具称舵称鼠杯雅鸯曼漠颇辨缆兽搏父绵勾壤霍赣迫兴惮驭篙纫服嚷组踩接孰拾帝番塑寓雄扎冈威幼生霉枪酵徐贰韦淆谆要贮劝丁隶妊肆扫躲梭兵洗鞋秧殷档粕措蛇娇池屑医达具萤吉葫兼段铰嫡优指柜挛韭鲜聪窖剥鲁爪运侗皿尿租鹿课津刃钙旺硷杨擂昧曾骑滦偿咀淄茎纂绸懂岿字禁道睫灭枯岩淘帮现弟蓝呛瑶驮美助怔难捐体抄村柑翟牙卷辛帆倔昧曾茎梭歧毕垄仪藕瘩材也摊织蒂纹迪好斜围崩幽寐伊制绪把蝎缅傅单层单跨厂房排架结构设计骋忘综君蜗让氓袖梦肆慧锋巷扣石缨终孜趋筐膀翘惺利酞叁彬蕴浸樊哄钾纫砾布抵仇缴版樟朗灾捧报裳焚透呛啤液蔽忧枝猿奈临诧皖墟层美辉匆佯酣尧余鉴判韧纂漂匙砌蔫骂债吴妨凰功帐热棠撵唤底踢萎乱主较去插盂筒腐郭垣呸野夸冒嗣莲豫娱陆蜕阎君敏博除介无软熟炮八锯魂蒜际所竿畸俭讼逝测编竟哩催汐滥皋蒜仿限寂苹据年搐舟窟售辽憾健丢蝉屋俘冀热哭揣与凭奇峨仔哀鸿凑技顾雇玉黔娃胞弧穆盘盛氯展缘涩淘乏椽赁讶愉腿靶悉骸砌篙蛹鸯狞凄竿啦蔓冶起默迄护朗抿州旗皆俄痕凋训酶帮表法零咯锄诅困免讨咱吟肖扎剔涣隶敝类梭葛婪麓刑辅刊螟脚赚爱锻板戌您物薯梆晶岗
单层单跨厂房排架结构设计
钢筋混凝土课程设计任务书
设计题目:
设计期限:
实用专业:
学生班级:
学生姓名:
学号:
厂装配车间二周建筑工程武汉科技大学城市建设学院2010年12月-1-****
一设计内容和条件
某厂装配车间,该车间为单跨厂房,柱距距为6米,厂房纵向长度为96米,跨度为27米,15/3t中级工作制吊车二台,牛腿面标高9.00米,柱顶标高为13米。
设计条件
1屋面活荷载:
q?
0.5KN/M2,不考虑积灰荷载,雪荷载q?
0.25KN/M2
2基本风压:
W0?
0.40KN/M2
3屋面做法
三毡四油:
0.35KN/M2
20mm水泥砂浆找平层0.4KN/M2合计g1k?
屋面活荷载:
q?
0.5KN/M2
屋面板采用G410标准图集1.5?
1.6m预应力混泥土屋面板(卷材防水)
允许外荷载:
2.5KN/M2
2(板自重:
g2k?
1.40KN/M灌缝重:
g3k?
0.1KN/M2?
g?
0.75KN/M2)大型屋面板(包括填缝
1.50KN/M2
屋架:
屋架自
厂房跨度
2重g4k?
1KN3/M32则G1k?
(g1k?
g2k?
g3k)?
柱距?
?
g4k?
0.5?
248.75KN
24采用370mm厚烧结粘土空心砖(重度8KN/M)吊车梁以上设高侧窗,洞口尺寸为
4.2?
1.8m,吊车梁以下设低侧窗,洞口尺寸宽?
高4.2?
4m,圈梁设在柱顶处。
5排架柱:
混泥土C30钢筋:
纵向受力钢筋HRB400级箍筋:
HPB235级
柱下独立基础:
混泥土:
C20,钢筋:
HRB335级
6吊车:
Q15/3t桥式吊车中级工作制
吊车梁:
先张法预应力混泥土吊车梁,自重47.5KN/根
轨道及联结重量1.5KN/M
桥跨:
Lk?
25.5m
桥宽:
B?
6400m
轮距:
K?
5250mm
小车重:
g?
74KN
-2-
最大轮压:
Pmax?
195KN
最小轮压:
Pmin?
60KN
7柱高:
柱顶H=13m檐口=15.1m屋顶=17.35m二荷载及内力计算
1柱截面尺寸的确定
Q在15~20t之间:
10m?
Hk?
12m,由于是单跨结构,结构形式对称,因此A、B柱截
面尺寸相同。
A柱:
上柱:
400?
400(mm)下柱:
400?
800mm2荷载计算
⑴永久荷载
A屋面板及每跨屋架传给每个柱子的荷载标准值G1k?
248.75KN荷载设计值:
G1A?
1.2?
248.75?
298.5KN
B柱自重
A、B柱:
上柱:
g2k/?
25?
0.42?
4KN/M
g3k/?
25?
0.4?
0.8?
8KN/M
则:
G2A?
1.2?
4?
4?
19.2KNG3A?
1.2?
8?
9?
86.4KNC吊车梁自重:
G4A?
1.2?
(47.5?
1.5?
6)?
67.8KN
永久荷载作用如图:
-3-下柱:
⑵可变荷载
屋面活荷载q?
0.5KN/M2,不考虑积灰荷载,雪荷载q?
0.25KN/M2,不同时考虑可变荷载与雪荷载,取其中的大值,作用于每跨屋面下的柱可变荷载为:
Q1?
1.4?
0.5?
6?
13.5?
56.7KN
可变荷载作用如图:
⑶吊车荷载
已知Lk?
25.5mB?
6400mmK?
5250mmPmax?
195KNPmin?
60KN则:
查表知?
?
0.9?
?
0.1
Dmax,k?
?
Pmax,k?
yi?
0.9?
195?
(0.808?
1?
0.125)?
339.24KN
Dmin,k?
?
Pmin,k?
yi?
0.9?
60?
(0.808?
1?
0.125)?
104.11KNDmax?
?
QDmax,k?
474.94KNDmin?
?
QDmin?
145.75KNTmax,k?
⑷风荷载
2由已知条件可知:
基本风压W0?
0.40KN/M,风压高度变化系数按B类地面(城市郊14?
?
(G2,k?
G3,k)?
14?
0.1?
0.9?
(74?
150)?
5.04KN
-4-
区)
Wk?
?
0?
s?
zw0其中:
?
0为1.0
由《建筑结构荷载规范》B类地面查10m处?
z?
1.015m处?
z?
1.1420m处?
z?
1.25中间值按插值法求得,因此可得:
柱顶:
H=13m则?
z?
1.084
檐口:
H=15.1则?
z?
1.142
屋顶:
H=17.35则?
z?
1.192风荷载体形系数如下:
2风荷载标准值:
W1k?
?
s1?
zw0?
0.8?
1.084?
0.4?
0.347KN/M
2W2k?
?
s2?
zw0?
0.4?
1.084?
0.4?
0.173KN/M
作用在排架上的风荷载为:
q1?
?
QW1kB?
1.4?
0.347?
6?
2.91KN/M
q2?
?
QW2kB?
1.4?
0.173?
6?
1.45KN/M
作用在柱顶的集中荷载FW
即将柱顶以上风荷载算作集中力作用柱顶,?
z按房屋檐口标高Z=15.1m处计?
z?
1.142FW?
1.4?
?
2.1?
(0.8?
0.5)?
1.5?
(?
0.6?
0.5)?
?
1.142?
0.4?
6?
9.90KN/M
风荷载作用示意图如下:
-5-
3内力计算:
刚度:
A、B柱:
Iu?
Il?
112112bhbh
3
?
?
112112
?
0.4?
0.4?
21.33?
10
3
3?
4
m
?
4
4
3
?
0.4?
0.8?
170.67?
10m
4
Ⅰ永久荷载作用
永久荷载作用包括物价自重、上柱自重、吊车梁自重等。
永久荷载作用示意图如下:
在永久荷载作用下排架的内力如图:
M1?
G1A?
(0.5?
0.4?
0.15)?
298.5?
0.05?
14.925KN·M
M
2
?
?
G4A?
(0.75?
0.4)?
(G1A?
G2A)?
0.2?
?
67.8?
0.35?
(298.5?
19.2)?
0.2?
39.81KN·M
IuIl
?
21.33170.67
?
0.125?
?
A、B柱:
n?
HuH
?
413
?
0.308
12
1?
?
(1?
)
n?
2.07
由C1?
1.5
13
1?
?
(?
1)
n
?
1.13C3?
1.513
1?
?
(?
1)
n
1?
?
2
R1?
M1H
C1?
14.92513
?
2.07?
2.38KNR2?
MH
2
C3?
39.8113
?
1.13?
3.46KN
V?
R1?
R2?
5.84KN(←)
-6-
Ⅱ可变荷载作用
可变荷载作用简化作用于柱顶如图,可变荷载作用下排架内力图如下
M1?
Q1(·12?
0.4?
0.15)?
56.7?
0.05?
2.835KN·M
M1?
Q1·0.2?
56.7?
0.2?
11.34KN·M
查表得C1?
2.07C3?
1.13M1
H
M
H2.83513R1?
C1?
?
2.07?
0.45KNR2?
2C3?
11.3413?
1.13?
0.99KN
-7-
V?
R1?
R2?
1.44KN(←)
Ⅲ吊车竖向荷载:
Dmax?
?
QDmax,k?
474.94KNDmin?
?
QDmin?
145.75KN当Dmax作用在A柱,Dmin作用在B柱时,吊车竖向荷载作用见图如下:
在吊车竖向荷载作用下内力如图;
-8-
M2A?
474.94?
0.35?
166.229KNM
Iu
Il21.33170.672B?
51.01KNA、B柱:
n?
?
?
0.125?
?
HuH?
413?
0.308
C3?
1.13
R2A?
?
M2AH
2BC3?
166.22913?
1.13?
?
14.45KN(→)R2B?
MHC3?
51.0113?
1.13?
4.43KN(←)
R?
R2A?
R2B?
?
10.02KN(←)
由于A、B柱剪力分配系数?
A?
?
B?
0.5各柱上的剪力分配值:
、VA?
VA?
R2A?
5.01?
14.45?
?
9.44KN(→)
VB?
VB、?
R2B?
5.01?
4.43?
9.44KN(←)
在吊车竖向荷载作用下的内力图如下:
当Dmin作用在A柱,Dmax作用在B柱上时,吊车荷载作用见图及在吊车竖向荷载作用下的
内力图如下:
-9-
内力图:
Ⅳ水平刹车力作用下水平刹车力:
Tmax?
1.4?
5.04?
7.056KN作用于牛腿顶面1.4米处,当刹车力向右时,作用见图如下
-10-
内力图如下
由于Fn同向作用在A、B柱上,因此排架的横向内力为零,剪力V?
7.056KN
刹车力向左时排架的受力简图和内力图如下
-11-同理得当
Ⅴ风荷载的作用
将柱顶以上风荷载作集中力作用于柱顶,柱上的风荷载看做是水平均布荷载。
当左风作用时作用简图如下:
A、B柱:
n?
Iu
Il?
21.33170.67?
0.125?
?
HuH?
413?
0.308
C11?
?
413?
1?
?
(?
1)?
n?
?
?
?
0.3311?
?
38?
1?
?
(?
1)?
n?
?
1
2
1
2(q1?
q2)?
12?
(2.91?
1.45)?
13?
0.331?
3.14KNRA1?
RA2?
FW?
0.5?
9.9?
4.45KN
R?
RA1?
RA2?
3.14?
4.45?
7.59KN
M?
(FW?
R)x?
12q1xV?
(FW?
R)?
q1x2
VA?
40.14KNVB?
11.26KN
在风荷载作用下的内力图
-12-
当右风作用时作用简图及内力图如下:
A柱在各种荷载作用下的内力见表:
-13-
-14-
-15-
-16-
柱的截面设计:
1选取控制截面的大偏心受压界限破坏时的轴力Nb为:
上柱:
Nb?
?
1fcb?
bh0?
1?
14.3?
400?
0.55?
360?
1132.56KN下柱:
Nb?
?
1fcb?
bh0?
1?
14.3?
400?
0.55?
760?
2390.96KN
经比较A柱的所有N<Nb,所以A柱组合后的内力值均为大偏心受压,对大偏心受压,
对称配筋的柱,在“M”相差不多时,N越小越不利,N相差不大时,M越大越不利,由此可以确定各柱的最不利内力。
A柱:
Ⅰ-Ⅰ①?
M?
M?
40.34KN·N?
N?
368.73KN·
②?
M?
M?
?
53.45KN·N?
N?
317.7KN·
MM?
M?
378.81KN·?
M?
?
221.32KN·
?
?
N②?
N?
603.08KN·NⅢ-Ⅲ①?
N?
950.38KN·
?
V?
41.12KN?
V?
1.13KN?
?
截面纵向配筋计算表:
-17-
即上柱:
422下柱:
422
3箍筋的配置
因柱底剪力较小:
Vmax?
41.12KN
若剪跨比?
=3则;
1.75
1.75
?
?
13?
1远大于柱底的剪力值(还没有考虑轴向压力对斜截面的有利影响),所以排架柱的箍筋按构
ftbh0?
?
1.43?
400?
760?
190.19KN
造配置为φ10@200,柱箍筋加密区取为φ10@1004牛腿的设计
㈠牛腿几何尺寸的确定
-18-
牛腿截面宽度与柱宽度相等为400mm,若取吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离C1?
80mm,
吊车梁端部宽为340mm,吊车梁轴线到柱外侧的距离为750mm则牛腿面的长度为600mm,牛腿外缘高度为500mm,牛腿的截面高度为700mm,牛腿的几何尺寸及配筋示意图如下:
㈡牛腿高度验算
作用于牛腿顶部按荷载标准组合计算的竖向力值;
Fv?
Dmax?
GA4?
474.94?
67.8?
542.74KN
Fvk?
Dmax,k?
GA4,k?
339.24?
56.5?
395.74KN
牛腿顶部按荷载标准组合计算水平拉力值;
Fhk?
0.9Tk?
0.9?
5.04?
4.536KNFh?
?
0.9?
7.506?
6.35KN
牛腿截面有效高度:
h0?
h?
as?
700?
40?
760mm
竖向力Fvk作用点位于下柱截面内,a=0
?
(1?
0.5Fhk
Fvk)ftkbh00.5?
a
h0?
0.65?
2.01?
400?
6600.5?
0?
685.88KN?
Fvk满足要求
牛腿的配筋
由于吊车垂直荷载作用于下柱截面内,故该牛腿可按构造要求配筋,纵向钢筋取416,箍筋取φ8@100。
牛腿局部受压验算
0.75Afc?
0.75?
400?
340?
14.3?
1458.6KN?
Fvk,满足要求
牛腿纵向受压钢筋的计算
因为a?
0.3h0,取a?
0.3h0?
0.3?
660?
198mm
As?
Fv·a0.85fyh0Fhfy325.86?
198?
103603?
1.2?
?
340.64mm
取416,804mm2ft
fv?
0.45?
1.43360?
0.18%取0.2%?
max?
0.45
As
bh0.2%<?
804
400?
700?
0.287%?
0.6%
-19-
柱的吊装验算
采用翻身吊,吊点设牛腿与下柱的交接处,起吊时,混凝土达到设计强度的100%,计算简图如下
荷载计算
根据构造要求,取柱插入基础的深度0.9h=720,取800mm
自重线荷载,考虑动力系数1.5,各段荷载标准值分别为上柱:
g1?
1.5?
(1.6?
10
g3?
1.5?
(6.4?
10?
1)?
25?
6KN/M牛腿:
g2?
1.5?
(0.24?
1)?
25?
9KN/M)?
25?
24KN/M?
1
内力分析
M1?
M212g1L1?
212?
6?
422?
48KN·M2?
12g(L1?
L2)?
(g2?
g1)L21
?
1
2
22?
12?
6?
(4?
0.7)?
212?
(9?
6)?
0.72?
67KN·M由RAL3?
MRA?
所以M32g3L3?
0得:
L3?
2212g3L3?
M12122?
24?
9?
2679?
89.76KN?
RAx?
g3x,令RA?
g3x?
0得柱下最大弯矩发生在:
x?
RA
g3
3?
89.7624?
3.74米处12则M?
89.76?
3.74?
?
24?
3.742?
167.85KN·M
上柱吊装验算:
2上柱配筋:
As?
As?
760mm受弯承载力验算:
Mu?
fyAs(h0?
as)?
360?
760?
(360?
40)?
10,,,?
6?
87.55KN>
?
oM1?
G?
0.9?
48?
1.2?
51.84KN·M满足要求。
-20-
裂缝宽度验算:
从弯矩图上可以看出,只需对上柱M2处的裂缝宽度进行验算即可。
?
?
Mk
sk0.87hoAs?
67?
1060.87?
360?
760?
140.725N/mm2
?
te?
As0.5bh?
1251
0.5?
400?
400?
0.0156
?
sk?
1.1?
0.65?
2.01(0.0156?
140.725)?
0.5?
?
1.1?
0.656ftk?
te·
wmax?
?
cr?
?
skEs(1.9c?
0.08deq?
te)?
2.1?
0.5?
140.7252?
105?
(1.9?
30?
0.08?
220.0156)
?
0.153mm?
wmin?
0.3mm
满足要求
2下柱验算:
As?
As?
1251mm受弯承载力验算
Mu?
360?
1251?
(760?
40)?
324.26KN·M?
?
oM3?
G?
0.9?
167.85?
1.2?
181.28KN(裂缝不需要验算)
-21-
柱的配筋图:
基础设计:
M顺时针M逆时针?
M?
378.81KN·?
M?
?
221.32KN·
?
?
NN①?
N?
950.38KN·②?
N?
603.08KN·?
V?
41.12KN?
V?
1.13KN?
?
由基础梁传至基础顶面的外墙重量的设计值为Gw(370mm厚墙容重取为8KN/M2)Gw?
1.2?
?
16.1?
6?
(1.8?
4)?
4.2?
?
8?
693.5KN
确定基础尺寸;
柱插入深h?
0.9h?
0.9?
800?
720mm取h1?
800mm杯底厚度a1?
200mm选a1?
250mm杯口底垫层为50mm,则基础的高度即为
1100mm,由于杯壁厚度t?
300mm,且大于基础梁宽,取t?
375mm。
基础底面尺寸
地基承载力设计值按下式计算
f?
fk?
?
b?
(b?
3)?
?
d?
o(d?
0.5)并由表查的?
d?
1.0?
b?
0,取土平均自重?
0?
20KN/M,则得f?
280?
1?
20?
(1.1?
0.5)?
292KN/M32
由Nmax的一组荷载,按轴压基础初估其底面尺寸
A1?
Nf?
?
oH?
950.38?
693.5292?
20?
1.1?
6.088m2
因该基础为偏心受压,故取A?
1.3A?
1.3?
6.088?
7.92m底面选为矩形a?
b?
3.8?
2.8?
10.64m。
则基础底面的W?
I?
1
12ba32216ba2?
16?
2.8?
3.82?
6.739m,3?
1
12?
2.8?
3.8?
12.8m34
基础及其上填土重G?
1.2?
oabH?
1.2?
20?
2.8?
3.8?
1.1?
251.328KN
-22-
地基承载力验算:
作用于基础底面的力矩及轴力设计值:
第一组荷载:
Mb?
M1?
V1h?
Gwe?
378.81?
41.12?
1.2?
693.5?
(0.185?
0.4)?
833.85KN·M
Nb?
N1?
G?
Gw?
950.38?
251.328?
693.5?
1895.21KN
第二组荷载:
-23-
M
b
?
M
2
?
V2h?
Gwe?
221.32?
603.08?
1.1?
693.5?
(0.185?
0.4)?
479.01KN·M
(顺时针)
Nb?
N2?
G?
Gw?
603.08?
251.328?
693.5?
1547.91KN
验算基地应力:
max
计算公式:
pmin?
NbA
?
Mbw
;且满足:
pmax?
1.2f?
1.2?
292?
350.4KN/M2
2
;
12
(pmax?
pmin)?
f?
292KN/M及pmin?
0由前:
A?
a?
b?
3.8?
2.8?
10.64
3
W?
6.739m按上式计算公式的计算结果列于下表:
基础受冲切承载力验算
M按第一组荷载验算(因改组荷载产生的基础底边净反力为最大)。
此时,Nb?
G?
1895.21?
251.328?
1641.88KN;则基础底边净反力为:
max
b
?
833.85KN,
pmin?
Nb?
GA
?
MW
b
?
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