单层工业厂房钢筋混凝土排架结构.docx
单层工业厂房钢筋混凝土排架结构 单厂钢筋混凝土结构设计计算 本工程为一工业厂房，依据工艺要求，该车间为单跨，跨度为 24米，柱距6米， 长60米，跨内有20吨中级工作制吊车 一台，轨顶标高不低于7.5米，建筑 、设计任平面图、剖面图如图 1,已知该厂房所在地区基本风压为0.6 KN/m 2 ,地面粗糙度 B 务及资料类，基本雪压0.6KN/m 2,该地区工程地质良好，地面下1.5米左右为中密粗砂层， 地基承载力特征值为 200 KN/m 2,常年地下水位为-5米以下。抗震设防烈度为6度， 不要求进行抗震计算，按构造设防。 屋面用二毡三油防水层加小旦心(0.35 KN/m2),卜为 20厚水泥砂浆找平(20 KN/m2), 80厚加气混凝土保温层(0.65 KN/m 2)。 A4工作制下 20/5t吊车，最大轮压 Pmax- 215 KN，最小轮压 Pmin-45 KN/ ,轮 二、确定做法 距4400mm ,小车重75 KN。 围护墙用240厚砖砌墙，钢门窗(0.45 KN/m2),围护墙干脆支承于基础梁。基 础梁高450mm 。 取室内外高差围150mm,得基础标局为-0.5m。 1.屋面板选用1.5 x6 m预应力混凝土大型屋面板，屋面荷载标准值： 防水层G1k -0.35kN/m 2 三、构件选型 保温层G2k -0.65kN/m 2 及相应何载标 20mm厚水泥砂浆找平层G3k -0.40kN/m 2 准值 雪彳城Qk -0.60kN/m 2 外加荷载基本组合设计值 q-1.35 X (0.35+0.65+0.4 ) +1.4 X0.7 X0.60 - 2.478 kN/m 2 米用标准图集 04G410-1 中的 Y-WB-2 II,允许荷载：2.50 kN/m2>2.478 kN/m2 自重标准值为1.5 KN/m 2。不设天窗，采纳内大沟板选用 TGB68sa 。 算得g总荷载为 2.101 KN/m 2 24m 跨折线型预应力混凝土屋架，荷载设计值： 防水层Gik=0.35kN/m2 保温层G2k =0.65kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层G3k =0.40kN/m 2 屋面板 Y-WB-2 G4k =1.50kN/m2 雪彳城Qk =0.60kN/m2 永久荷载效应限制的基本组合设计值： q=1.35 X +1.4 X0.7 X0.60=4.5101 kN/m 2<5.0 kN/m 2 采纳标准图集 04G415-1中的YWJ24-2Aa，自重标准值为 110.5kN/棉。屋架 上下弦连有横向支撑和竖1可支撑，屋盖支撑。 用6m跨等截面后张法预应力混凝土吊车梁,选用标准 图集04G426中的YDL-2，每根梁重力荷载为 41.50 KN。吊车梁轨道连接选用 标准图集 04G325 吊车梁轨道连接及车挡中的DGL-10 ,重力荷载为 0.81KN/m 。 基础梁选用标准图集04G320中的JL-1和JL-3 ,按有无门窗选用，见基础平面 布置图。 '5.柱间支撑选用标准图集05G336中的ZCs-39-1a和ZCs-39-1b 和ZCx-68-12 。 见吊车梁结构布置图。 三、选柱 轨顶标低于 7.5米，牛腿标高不低于6.1米，依据吊车起重，选用标准图集 05G355中BZ628-3C。截面尺寸如下： 上柱：bu hu=400 400 下柱：b h hf=400 800 150 排架柱参数： H=10.2+0.5=10.7m, H u =3.90m, H i=6.80m Au=1.6 105 mm2, Iu=2.13 109 mm4; Al=1.775105 mm2, h=14.38109 mm 4; -=Hu / H=0.364>0.3 a = b =0.5 自重荷载：上柱：15.6 KN 下柱：49.5KN 1.屋面恒载：Ra = Rb =2.101x6(12+0.77) +110.5/2 = 273.4KN % =200150=50mm M1A =M1B =273.4x0.05=13.57KN m e2 = 200mm M2A =273.40.2 =54.28KN m 2.柱自重：穴=15.6KN PV= 46.9KN M 上=3.12 KN m 四、何载计算 3.吊车梁及轨道：P4= 45.5 +0.816 = 50.36KN e4A=0.35m M4= 54.36 x0.35 = 17.63KN m 4.雪祠载： 雪荷载标准值Sk=0.6 KN/m 2, 作用 A 跨时：Qa =0.6尺6尺(12+0.77) = 36.51KN M1A=1.83KN m M2A=7.302KN m 5.吊车彳相：Dmax在A柱时： P4A = DMAX =215*(1+0.2667) =268.75KN M4A =268.750.35 =94.06KN m P4B = DMIN =45(1+0.2667) =56.25KN M4b =56.25x0.35 = 19.69KN m 横向水平荷载： 20/5t吊车一个轮子横向水平制动力T = 0.1 x (200+75) / 4 = 6.88KN 当一台 20/5t 吊车作用时Tmax =6.88x(1 + 0.2667) =8.7KN 6.风何载：查何载规氾风何载 qik =6乂0.6此 k 七=3.6小 L Q QI Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 1.02 1.02 1.05 1.05 1.11 1.11 % 0.8 0.5 0.8 0.5 0.6 0.5 Qik 2.94 1.836 3.024 1.89 2.40 2.00 作用长度 1.18 1.18 1.92 1.92 作用方向 T T T T T q1 =2.94KN /m q2 =1.84KN /m Fw =1.183.024 +1.18 1.89-1.92 x 2.4+ 1.922.00 = 5.03KN 荷载汇总表 简图 A柱 何载类型 n ( kn ) M (Kn m) z * ?i Pia=273.4 P 上=15.6 P4+P 上=50.36+15.6=65.96 P 下=46.9 Mi=13.57 M 上 +M2A + M4=39.77 雪荷载 1 ) n Qia=36.51 Mia=1.83 M2a=7.30 吊车 竖向何载 n i Dmax 在 A P4a=268.75 Dmin 在 A P4a=56.25 M4a=94.06 M4a=19.69 吊车横向 水平何载 T max=8.7 风荷载 qi=2.94 q2=1.84 Fw=5.03 A柱内力汇总表 荷载类型 序号 简图 M:KN m N: KN V: KN -I i- n m-m M N M N M N V 恒载 a 11.21 287 -28.5 6 337.3 6 14.96 384.2 6 6.4 雪荷载 b 2.26 36.51 -5.04 36.51 2.09 36.51 1.05 吊车竖向 c -34.9 0 59.16 268.7 5 -1.7 268.7 5 -8.95 何载 d -7.31 0 12.4 56.25 -0.32 56.25 -1.87 横向祠载 e + 10.44 0 土 10. 44 0 + 69.6 0 士 8.7 风荷载 f 24.75 0 24.75 0 174.8 8 0 32.08 g -31.2 1 0 -31.2 1 0 -152.5 7 0 -24.11 A柱内力组合表 截面 组合目的被组合内力序列号 M( KN m) N( KN ) -1 +M max ,相应 N 1.23 + 0.9勺.4乂 b + d +e+ f 】 51.44 390.40 -M max，相应 N 1.2” 十 0.9xi.4c 十 e+g】 -83.00 344.40 Nmax，相应 土Mmax 1.23+0.9勺.4 妇 b + c + e + g -80.15 390.40 Nmin 相应 土Mmax 1.2+0.9勺.4乂【c + e+g 】 -83.00 344.40 it n +M max ,相应 N 1.2关+0.9乂1.4尺 L+e+ f 】 84.61 743.46 -M max，相应 N 1.2关+0.9乂1.半【b + d +e+g -77.48 521.73 Nmax，相应 ±M max 1.2xa+0.9x1.4x b + c + e+ f 78.26 789.46 Nmin，相应 ±Mmax 1.2xa+1.4x0.9x(d +e + g) -73.13 475.73 m-m +M max ,相应 N 1.2xa+0.9x1.4x b + d +e十 f 328.23 578.00 -M max ,相应 N 1.2xa 十0.9乂1.4乂 c十e+g -264.12 7301.74 Nmax木目应+M max maxmax 1.2xa+0.9x1.4x b十c + e+ f 326.39 845.74 Nmin 相应 ±M max 1.2xa+1.4x0.9x(d 十e+ f) 325.60 532.00 五、柱的配 筋计算 材料： C30 混凝土fc=14.3 N/mm 2, ft=1.43N/mm 2, ftk=2.01N/mm 2 钢筋用 HRB335 f y =fy' =300N/mm 2, Es=2.0 乂 105 N/mm 2 箍筋用 HRB235 , fy =210 N/mm 2 柱截面参数： 上柱- I 截回:b=400 mm, h=400 mm, A=1.6x 105 mm 2 a=a ' =45mm, h 0=400-45=355 mm, 上柱排架方向计算长度l0=2.0 H u=7800 mm 下柱 IP , IB 川截面：b = 101 mm , bf =400mm , h f = 162.5 mm , h = 800 mm A=1.775 x 105 mm2,a = a'=45 mm, h 0=800-45=755mm, 下柱排架方向计算长度1o=1.0 H U=6800mm 相对受压区局度：二cm0.55 bfy300 1 +1 *5一 Es8cu210 x 0.0033 -I 耐：Nb = fbbh0 =14.3X0.55X400X355 = 1116.83KN 5, 画截面：Nb = fc Qbbho+(bf b )hf =1290.93KN 各组轴力中N都小于Nb,各限制截面都是大偏压，均用N小，M大的内力组合作为配 筋依据：其中 -I截面以M = -83.00KN mN =344.4KN n-n, m-m截面以 M =328.23KN m N= 578.00KN 计算 A柱截面配筋计算表 截面 Ji m-m 内力 M( KN m) 83.00 573.74 N( KN ) 344.40 534.08 e0 = M / N (mm) 241.00 851.73 h ea =max(20,)(mm) 30 20 26.67 e =4 +ea(mm) 261.00 878.4 =2Hu0 =H(mm) 7800 8200 h =0.5fcAc/N <1.0 1.0 1.0 勺=1.15 -(0.01)l0/h M1.0 0.955 1.0 听=1+1虹窿 1400冬皿' h 1.504 1.065 N 十N _、 x 或 x (mm) bfcbf fc 60.21< 2a =90 93.37> 2a <hf'=162.5 当 x 2a 时，取乂= 2a* ?nw-2粕)2 As A ,(mm ) fy (h0 -a) 879.68 当X A2a时， h x NWf+F As = A/ =2 (mm?) f(ho a) 1360.34 PminAb 320 355 一侧被选受拉钢筋及面积 216 218(911) 4 16(804) 六、牛腿计算 A柱的牛腿计算 Fvk =P4+RA(Dmax)=54.36+ 268.75 =323.11KN Fv =1.2 x 54.36 +1.4 x 268.75 = 441.48 KN Fhk =Tmax =73KN Fh =1.4乂8.7 =12.18KN . _ _ h 一一 b= 400mm h= 600mm h| = 400= 200 a = 45 as = 45mm 国=h as+ctan =555 a = 0 E=0.65 P 1 0.5 工tkbh)- = 573.28 a Fvk 满意要求 XFvk >0. h0 计算纵向受拉钢筋，取 a =0.3h0 FaR2 As+1.2 h 568.11(mm )，选用 414(615),另选 212 作为 0.85 h°fyfy 锚筋焊在牛腿顶面与吊车梁连接的钢板下。 验算纵筋配筋率 P =615/400 x 6000.2% A 0.45 ft / fk =0.21%满意要求。 验算牛腿顶部局部承压，取A=400 >420 , 0.75 fcA = 1801.8 A Fvk ,满意要求。 按构造要求布置水平箍筋，取巾8101，上部2/3h 0(-373mm)范围内水平箍筋 总面积 2 乂50.3 x 373/101 =373.22 a 入/2 可以。 因为a/h 0<0.3 , 口/、设弯筋。 七、柱子吊装 阶段验算 柱子的吊装验算 叫八竺 Xb D C J O 1/ 68。BgBsd 1 刊 ClI _ _56 一 一 qi =1.755妇0 /10 x25 =4.44KN/m 56 q2 =1.6乂105 /106 x25=4.0KN /m 一0.2 x 0.2 q3 = (0.8 十 0.2) x 0.6+ x 0.4 x 25/0.6 = 9.67 KN /m !2 算得裂缝宽度：D面 =1.53042 =162.18N/mm2 s 0.87h0As 0.87X355W11 D 面： 匕= =91= 0.01139 Ate0.5400X400 2 用Re和d =18mm，查得 bss = 190N/mm。满意条件 因为Me <Mb，所以只计算B面： =12=117.93N/mm2 s 0.87h0As 0.875804 n As804 Pte 0.00906 Ae0.5 x 101 00+300勺62.5 2 用4e和d =16mm，查得°_ss = 200N /mm >。满意条件 八、A柱 基础设计 1.设计资料：地下水位标高为-5.000m,承特征值 fa =200KN / m2,地下 1.5 m 口为中密粗砂，基础梁根据GB04320选用，标高为+0.05m。 基础用 C20 混凝土， fe=9.6N/mm2 , ft=1.10N/mm2 钢筋用 HRB235, 钢筋用 HRB235, fy=210N/mm2, 钢筋的爱护层厚度为40 mm 基层采纳C10混凝土，厚101 mm 先按构造要求假定基础尺寸：H= 1200 mm，分三个阶梯，每阶高度 400 mm , H01 =1155mm ， H0 2 =1 150mm，柱插入深度 H1 =900mm，杯底厚 250mm, 杯壁最小厚度t=375mm , H2 =400mm , = 0.94，故杯壁可以不配筋， H2 柱截面尺寸为400x800。 2.基础底面尺寸的确定： 荷载计算：基础梁传来的荷载： 梁自重 0.24 0.45 6 25=16.2KN 窗重 3.6 0.45=6.8KN 墙 00.2-0.05 0.18 6- 1.2 3.0 3.6 5.24 = 277.00KN Nwk =300KNNw =300 1.2 =360KN 对基底的偏心距ew =120 ? 400 = 520mm Mk=Pwk ew=156KN M =187.2KN m 柱传来荷载与基础梁传来荷载效应标准组合 内力种类 + Nmax 及 相应M、V -M max 及 相应N、V 轴 向 力 柱传来 689.52 653.01 基础梁传来 300 300 合计 1019.52 953.01 弯 距 柱传来 259.83 -208.91 柱剪力产生 150.17 -400.27 3.底面尺寸选取 与地基承载力 验算 一，. ， 、，,一 一3 底面尺寸：先按Nmax，考虑，取；m=20KN /m Ao一一- 5.96m，按A0估计偏心受压基础 fa -YmW 200 -201.7 底面积A,取底面积 A = 3.8x 2.1 =7.101 地基承载力: GK =24 乂 +17乂 =2101.65KN 123 W=f 2W3.8 = 5.054m 6 P _Nk +Gk 十 MdJ已 _Nk+Gk _|Mdk| 地基反力计算见下表，由该表可见，基础底面无拉应力，且最大压应力 235.101<1.2 fa 240,问时有P均小于 fa 200KN /m2 2 满意要求 地基反力标准值计算表 + M max组合 -M max组合 些 A 124 119.42 Gk A 37.3 37.3 一 Mdk | -W ±29.73 士 79.20 2 Rmax(KN m ) 191.01 235.101 Pkmin(KN m2) 131.59 77.52 4.基础Wj度验算 基础边缘最大地基静反力设计值见下表 基础边缘最大地基静反力设计值计算表 + M max组合 -M max组合 柱传来轴力 845.74 7301.74 基础梁传来轴力 360 360 N bl 151.10 145.3 柱传来弯距 326.39 -264.12 柱剪力产生 弯距 58.93 -53.928 基础梁产生弯距 -187.2 -187.2 合计M 1101.12 -505.25 M W 39.2 101.101 Pmax *W I 190.3 245.27 P _n_M min bl W 111.9 45.33 明显以-M max的基底反力验算，依据比例关系，得到： Pn1 =166.35 KNPn2 =192.65KNPn3 =218.96KN 进行冲切验算： 5.验算柱边冲切 1-11 截面：H0I1 =120045=1155mm b 2H0I1 =400 2 1155 =2730mm b H0I1 =400 1155 =1555mm 属于b十2H0I1 aL2 Ab十H011状况 Vl =Pnmax L1-2-H°I1 jL=186.16KN 凯=0.7Ehft(b + HoI1 )H0I1 =1341.5x103fVl 满意要求(禺算得为0.101) 其它各台阶高度验算均满意要求，不另赘述。 6.底板配筋计算 计算过程见下表： 底板配筋计算表 截面 1 2 3 n P(KN /m2) 411.62 437.92 464.23 302.2 _ 22 C (m ) 9.0 4.0 1.0 2.89 E(m) 2乂2.1+0.4 = 4.6 2x2.1+1.25=5.45 2乂2.1 + 2.1=6.3 2乂3.8 + 0.8 = 8.4 12 M =PC E 48 (KN m) 355.02 1101.89 60.93 152.8 As =(mm ) 1626.3 1393.8 908.1 733.0 实配钢筋 (mm2) 16(|)12,即 12130, As = 1809.6mm2 19矶0,即 10200 , ，一 ，一2 As = 1491.5mm 第32页 共32页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页第 32 页 共 32 页
