2022年混凝土单层工业厂房课程设计计算书.pdf

《2022年混凝土单层工业厂房课程设计计算书.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年混凝土单层工业厂房课程设计计算书.pdf（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、单层工业厂房混凝土排架课程设计任务书专业土木工程班级土木三班学号姓名王书英指导老师肖四喜精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 目录一、设计资料 2二、计算内容 3柱截面尺寸确定 3荷载计算 4恒载 4屋面活荷载 5风荷载 5吊车荷载 6排架内力分析 6恒载作用下排架内力分析 7屋面活荷载作用下排架内力分析 8风荷载作用下排架内力分析 9吊车荷载作用下排架内力分析 10内力组合 12柱截面设计 13上柱配筋计算 13下柱配筋计算 14柱

2、的裂缝宽度验算 15柱箍筋配置 16牛腿设计 16柱的吊装验算 17基础设计 18作用于基础顶面上的荷载计算 18基础尺寸及埋置深度 19基础高度验算 20基础底板配筋计算 21精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 柱截面尺寸确定由图2可知柱顶标高为 m，牛腿顶面标高为，设室内地面至基础顶面的距离为 ，则计算简图中柱的总高度H、下柱高度lH、上柱高度 Hu分别为：H=+=，lH =+=Hu=根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可

3、由表并参考表确定柱截面尺寸，见表 1。表1 柱截面尺寸及相应的计算参数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400400 105108下柱I400 900100150 105108本例仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图1所示。荷载计算恒载(1). 屋盖恒载：两毡三油防水层 m220mm 厚水泥砂浆找平层 20= KN/m2100mm 厚水泥膨胀珍珠岩保温层 4= KN/m2一毡二油隔气层 KN/m215mm 厚水泥砂浆找平层； 20= KN/m2预应力混凝土屋面板（包括灌缝） KN/m2 KN/m2天窗架重力荷载为236 KN / 榀，

4、天沟板 KN/m，天沟防水层、找平层、找坡层KN/m ，屋架重力荷载为106 KN / 榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：G1= KN/m26m 24m/2236 KN/2 KN/m6m KN/m6m 106 KN/2) = KN(2) 吊车梁及轨道重力荷载设计值： G3=（ m 6m ）= KN(3）柱自重重力荷载设计值：上柱 G4A= G4B =4kN/m = KN精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 下柱 G5A= G

5、5B=m =各项恒载作用位置如图 2所示。屋面活荷载屋面活荷载标准值为 KN/m2，雪荷载标准值为 KN/m2，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：Q1= KN/m26m 24m/2=Q1 的作用位置与 G1 作用位置相同，如图 2所示。风荷载风荷载标准值按式（）计算，其中0= KN/m2 ，z=，zu根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度由附表确定如下：柱顶（标高）zu=檐口（标高）zu=天窗架壁底（标高）zu=天窗架壁顶（标高）zu=屋顶（标高）zu=su如图3a所示，由式（）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：k1=z1suzu0= KN/m2 = KN/

6、m2k2=z2suzu0= KN/m2 = KN/m2则作用于排架计算简图（图）上的风荷载设计值为： q1= KN/m2 =mq2= KN/m2 =mFw=Q(1su+2su)zuh1+(3su+4su)zuh2+(5su+6su)zuh3z0B= KN/m2 = KN吊车荷载由表可得 200/50KN吊车的参数为： B=，K=，g=75KN ，Q=200KN ，Fmax,p=215KN ，Fmin,p=45KN 。根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中歌轮压对应点的竖向坐标值，如图 4所示。(1）吊车竖向荷载由式（）和式（）可得吊车竖向荷载设计值为：Dmax=Q Fmax,pyi=215

7、KN(1 = KNDmin =Q Fmin,pyi=45 KN= KN精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 17 页 - - - - - - - - - - (2 ）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按式（）计算，即T=41（Q+g ）=41（ 200KN 75KN ）= KN作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值按式（）计算，即 Tmax=QTyi= KN= KN排架内力分析该厂房为单跨等高排架， 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i按式（）计

8、算，结果见表 2 。表2 柱剪力分配系数柱别n=Iu/ IlHu/HC0=3/1+3(1/n-1)=H3/ C0E Ili=ii/1/1A ，B柱n=C0=A=B=10EH3A=B=1.3.1恒载作用下排架内力分析恒载作用下排架的计算简图如图5所示。图中的重力荷载 G 及力矩 M 是根据图 2确定，即G1= G1 = ；G2=G3+G4A =+=G3= G5A = ；M1= G1e1= KNmM2=( G1+ G4A) e0G3 e3 = KN+ KN) KN= KNm由于图 5a所示排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移， 故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。 柱顶不动铰支座反力 Ri

9、可根据表所列的相应公式计算，则 C1=23)11(1)11 (132nn= ， C3=)11(112332n=精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 17 页 - - - - - - - - - - RA=3211CHMCHM=mmKNmKN9 .12132.118.85122.214.19= KNRB= KN求得Ri后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图,c 。图为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规

10、定。屋面活荷载作用下排架内力分析排架计算简图如图 6a所示。其中Q1= KN ， 它在柱顶及变阶处引起的力矩为MA1=mKN；MA2=mKN。对于A柱，C1=，C3=，则RA=3211CHMCHMAA=mmKNmKN9.12132.16 .12122.252.2= KN()RB= KN()排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图所示。风荷载作用下排架内力分析 (1)左吹风时计算简图如图 7a所示。对于 A,B柱，n=,=,则C11=) 11(18) 11(1334nn =RA=- q1H C11=m =()RB=- q2H C11=m = KN()R= RA+ RB+ Fw= KN()各柱顶剪

11、力分别为：VA= RA-A R=+= KN()VB= RB-B R=+= KN()排架内力图如图 7b所示。(2) 右吹风时计算简图如图 8a所示。将图7b所示A,B柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图8b所示。吊车荷载作用下排架内力分析 (1 ）Dmax作用于 A柱计算简图如图 9a所示。其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin 在牛腿顶面处引起的力矩为： MA= Dmaxe3= KNm精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 17 页 - - - - - - - - - - MB= Dm

12、ine3= KNm对于A柱，C3=，则RA=3CHMA=mmKN9.12132.115.194= KN() RB=3CHMB=mmKN9.12132.164.40= KN()R=RA+RB=+=()排架各柱顶剪力分别为：VA= RA-A R=+= KN()VB= RB-B R=+=()排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图9b,c 所示。(2 ）Dmax作用于 B柱同理，将“ Dmax作用于 A柱”的情况的 A,B柱对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图 10所示。(3 ）Tmax作用下排架计算简图如图 11a所示。对于 A，B柱，n=,=,由表得a=则5C=) 11(12)32()1

13、)(2(32323nanaaa=RA=- Tmax5C= KN()RB=- Tmax5C= KN() ，R=RA+RB=2=()各柱顶剪力为： VA= RA- A R=+= KN()VB= RB- B R=+= KN()排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图11b所示。当 Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，大小不变。内力组合以A柱内力组合为例。表 3为各种荷载作用下 A柱内力设计值汇总表，表 4为A柱内力组合表，这两表中的控制截面及正负号内力方向如表3中欧那个的例图所示。内力组合按式（）式（）进行。除Nmax及相应的 M 和V一项外，其他三项均按式（）和式（）求得最不利内力值；对于Nmax

14、及相应的 M 和N 一项， - 和 -精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 截面均按（GK+QK） 求得最不利内力值， 而 -截面则是按式 （）即 （GK+SQK）求得最不利内力。对柱进行裂缝宽度验算时，内力-采用标准值，同时只需对e0/h0的柱进行验算。为此，表 4中亦给出了 Mk和Nk的组合值，它们均满足 e0/h0的条件，对本例来说，这些值均取自Nm in及相应的 M 和V一项。表3 A柱内力设计值汇总表柱 号 及正 向 内力荷

15、载类别恒载屋 面 活载吊车竖向荷载吊车水平荷载风荷载Dmax作用于A柱Dmax作 用 于B柱左风右风序号- MN00000- MN000- MN000V表4 A柱内力组合表截面+Mmax及相应 N，VMm ax及 相 应N，VNmax及 相 应M ，VNmin及相应 M ，VMk、Nk备注-M+（ +（ +）+ +Nmax一项， 取GK+精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 17 页 - - - - - - - - - - +QK（+）+ +N-M+ +（ +）+（ +）+ +（ +

16、）+NVMkNkVk柱截面设计仍以A柱为例。混凝土：30C, 2/3 .14mmNfc，2/01.2mmNftk；钢筋：受力筋为2/300,HRB335mmNffyy，550.0b。上下柱均采用对称配筋。上柱配筋计算由表4可见，上柱截面共有 4组内力。取h0=400mm-40mm=360mm 。经判别，其中三组内力为大偏心受压； 只有（M= KNm，N= ）一组为小偏心受压， 且N5，故应考虑偏心距增大系数。1=NAfc5.0=NmmmmN446300400/3.145.0222=，取1=96.0)4007600(01.015.101.015.102mmmmhl21200)(140011hlh

17、ei=391.196. 00.1)4007600(3602281400112mmmmmmmm222.0360.802217.0360400/3.140.14463000201mmmmhammmmmmNNbhfNsc取x=2sa 进行计算。e = mmmmmmmmahesi1.157402/400228391. 12/精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 220730)40360(/3001.157446300)(mmmmmmmmNmm

18、NahfeNAAsyss选3 18 （sA=7632mm），则)/(bhAs7632mm/(400mm400mm)=%,满足要求。由附表，得垂直于排架方向柱的计算长度0l=，则0l/ b =4750mm/400mm= ，=。KNNKNmmmmNmmmmmmNAfAfNsycu34.48666.2347)2763/300400400/3.14(95. 09.0)(9 . 0max222满足弯矩作用平面外的承载力要求。下柱配筋计算取h0=900mm-40mm=860mm 。与上柱分析方法类似， 在表4的8组内力中，选取下面的一组不利内力：M= KNm，N= KN下柱计算长度0l=lH=，附加偏心距

19、ae=900mm/30=30mm(大于20mm) 。b =100mm ，fb=400mm ，fh=150mm 。0e=M/N=NmmN10719001003.5496=512mm ，ie=0e+ae=512mm +30mm=542mm由0l/h=9100mm/900mm=515，故应考虑偏心距增大系数，且取0.12。1=NAfc5.0=NmmmmmmmmmmmmN1071900150)100400(2900100/3.145 .02=，取1=。21200)(140011hlhei=116.10.10.1)9009100(8605421400112mmmmmmmmmmmmhmmmmei25886

20、03 .03.09.604542116.10故为大偏心受压。先假定中和轴位于翼缘内，则 x=mmhmmmmmmNNbfNffc1504 .187400/3.140 .1107190021说明中和轴位于腹板内，应重新计算受压区高度x:mmmmmmNmmmmmmmmNNbfhbbfNxcffc6 .299100/3.140. 1150)100400(/3.140. 11071900)(2211e= mmmmmmmmahesi9.1014402/9009.6042/精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第

21、 10 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 2222001011132)40860(/300/)2/6.299860(6 .299100/3 .140. 1)2/150860(150)100400(/3.140 .19 .10141071900)()2()21()(mmmmmmmmNmmmmmmmmmmNmmmmmmmmmmmmNmmNahfxhbxfhhhbbfNeAAsycfffcss选用4 20 （sA=12722mm）。按此配筋，经验算柱弯矩作用平面外的承载力亦满足要求。柱的裂缝宽度验算规范规定，对00/ he的柱应进行裂缝宽度验算。本题的下柱出现00/he的内

22、力 ， 故 应 对下 柱进 行裂 缝宽 度验 算 。 验算 过程 见 表 5， 其 中 ，下 柱的sA=12722mm，sE=25/100. 2mmN；构件受力特征系数cr=；混凝土保护层厚度c取25mm 。表5 柱的裂缝宽度验算表柱截面下柱内 力 标准值Mk/( KNm)Nk/KN0e=Mk/Nk /mm480 h0=473ffstehbbbhA)(5.02000)(140011hlhes(0l/h14)mmaheesok/2/1890offfbhhbb)(mmhehzoof/)(1 (12.087.02)/()(2mmNzAzeNsksksktetkf65.01.1mmdcEteeqssk

23、cr/)08.09 .1(max3( 满足要求 )柱箍筋配置非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱均选用8200 箍筋。牛腿设计精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 17 页 - - - - - - - - - - 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12所示。其中牛腿截面宽度b=400慢慢，牛腿截面高度 h=600mm ，h0=565mm 。(1) 牛腿截面高度验算按式（）验算，其中=，tkf=2mm，hkF=0（牛腿顶

24、面无水平荷载），a=-150mm+20mm=-130mm0,取a=0, vkF按下式确定：vkF=KNKNKNGDGQ08.5042.120.504. 115.6473max由式（）得：vkootkvkhkFKNhabhfFF54.5905.056540001.265. 05. 0)5 .01(故牛腿截面高度满足要求。(2) 牛腿配筋计算由于 a=-150mm+20mm=-130mm)87.0/(0skskAhm2sktetkf65.01.1取mmdcEteeqsskcr/)08. 09.1(max（满足要求）( 满足要求 )基础设计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（-

25、 截面）传给基础的 M,N,V以及外墙自重重力荷载。前者可由表 4中-截面选取，见表 7，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底板配筋计算，内力的正号规定见图 14b。表7 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/( KNm)N/KNV/KNMk/( KNm)Nk/KNKV/KN第1组第2组第3组由图14a可见，每个基础承受的外墙总宽度为, 总高度为，墙体为 240mm 砖墙（ m2），钢框玻璃窗（ KN/ m2），基础梁重量为根。每个基础承受的由墙体传来的重力荷载为：240mm 砖墙 KN/ m26m +=钢框玻璃窗 KN/ m2+=基础

26、梁wkN= KNwkN距基础形心的偏心距we为：we=（240mm+900mm）/2=570mmwN=wkN=基础尺寸及埋深(1) 按构造要求拟定高度 h:h=mmah5011由 表 得 柱 的 插 入 深 度mmmmmmhhc8008109009.09.01， 取1h=850mm 。 由 表 得 杯 底 厚 度1a应 大 于 200mm ， 取1a=250mm,则h=850mm+250mm+50mm=1150mm。基础顶面标高为 , 故基础埋深 d为：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13

27、 页，共 17 页 - - - - - - - - - - d =h+=由表得杯壁厚度 t 300mm, 取325mm ；基础边缘高度2a取350mm ，台阶高度取400mm, 见图14b。(2) 拟定基础底面尺寸由式（）得： A232,47. 565. 1/20/24020.29865.834mmmKNmKNKNKNdfNNmawkmacxk适当放大，取 A=bl=2 (3)计算基底压力及验算地基承载力KNmmmKNdAGmk12.28564.865.1/20233222184.56 .34.26161mmmlbW基底压力按式（）计算，结果见表8；按式（）验算地基承载力，其中22/288/2

28、402 .1mKNmKNfa，验算结果见表 8。可见，基础底面尺寸满足要求。表8 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Mk/( KNm)Nk/KNKV/KNKNNGNNwkKkbk/ )()/()(mKNeNVMMwwkkKbk)/()(2max,min,mKNWMANbkbkppkkKNfKNpKNfKNpppakakk/2 . 1/2/ )(max,min,max,240288240288240288基础高度验算这时应采用基底净反力设计值jp，max, jp和min, jp可按式（）计算，结果见表9。对于第 2组内力，按式（）计算时，min, jp0，故对该组内力应按

29、式（）计算基底净反力，即：mKNmKNNMebb758. 090.96920.7350mmmeba042.1758.026.32由式（）得：2max,/56.258042.14 .2390.96922mKNmmKNlaNpbj因台阶高度与台阶宽度相等 （均为 400mm ） ，所以只需验算变阶处的受冲切承载力。变阶处受冲切承载力计算截面如图15所示。变阶处截面有效高度0h=750mm(40mm+5mm)=705mm。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 17 页 - - - - -

30、 - - - - - 因为mmlmmmmmhat260026107052120020，所以应按式（）计算LA，即：20588.04 .2)705.027.126.3()22(mmmmmlhbbAtl由式（）得：KNmmKNApFljl03.152588. 0/56.25822mat2 .1；因mlmhat6.261.220，故ba=l =，由式（）得：mmmam8.12/)4.22 .1(h=750mm，所以杯壁不需要配筋。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 17 页 - - - - - - - - - -