混凝土课设-单层厂房-哈工大威海公开课教案课件.doc

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1、规格严格 功夫到家 哈尔滨工业大学（威海）土木工程专业混凝土及砌体结构课程设计说明书姓名：学号：指导教师：同组成员：二零一二年六月土木工程系目 录一、设计资料1二、结构布置11、定位轴线：12、柱高13、圈梁14、柱的各部分尺寸及几何参数1三、内力计算11、荷载计算12、内力计算1四、 内力组合1表一：A柱在各种荷载作用下的内力汇总表1表二：A柱承载力极限状态、荷载效应基本组合1表三：A柱正常使用极限状态荷载效应基本组合1五、柱子设计11、上柱配筋计算（对称配筋）12、下柱配筋计算13、柱的吊装验算14、柱的牛腿设计15、柱子构造要求1六、基础设计11、荷载：12、地基承载力验算13、基础抗冲

2、切验算：14、础配筋计算1七柱网及支撑11、柱网构造要求12、屋盖支撑构造要求13、柱间支撑构造要求1一、设计资料1、某精工车间无天窗单跨厂房，跨度为，柱距为，车间总长度为。2、厂房车间内设有两台工作级别A5（中级工作制），电动桥式吊车，轨顶标高为。3、建筑地点：龙口。4、厂区地层自上而下为河流冲击层、砾砂层、中砂、基岩。其中河流冲击层的厚度为，砾砂层的厚度大于，地基承载力特征值为，作为持力层，厂区地下水位较低，且无腐蚀性 。5、材料：柱子采用混凝土，纵向受力钢筋采用级钢筋，箍筋采用级钢筋，基础采用混凝土，钢筋采用级钢筋。6、预应力混凝土大型屋面板采用92G410（一）标准图集，其板重（包括灌

3、缝）标准值为7、屋架采用CG423标准图集中的预应力混凝土折线形屋架,自重标准值为。8、吊车梁采用92G425标准图集中的预应力混凝土吊车梁，梁高，梁腹板宽，自重标准值为，轨道零件自重标准值，轨道构造高度为。二、结构布置1、定位轴线：（1）横向定位轴线：本厂房长度为，小于混凝土结构设计规范（GB50010-2002）规定的。可不设置温度缝，同时本结构也不需要设置 沉降缝，因此，除柱端需要内移外，横向定位轴线均通过几何中心。（2）纵向定位轴线：查表起重运输机械专业标准ZQ-62可得。 边柱： ，因此采用封闭式纵向定位轴线。2、柱高（1）由于工艺要求，轨顶标高为不低于，先按进行计算，吊车为，。（2

4、）查表得，轨道顶至吊车顶面的距离。（3）。（4）由于牛腿顶面标高及模数要求，吊车梁高，轨道构造高度，则牛腿顶面高=轨顶标高-吊车梁高-顶垫高 为了满足模数要求。牛腿顶面标高取为，柱顶标高为，上柱高，全柱高=柱顶标高+基顶至+0.000高度=；下柱高，实际轨顶标高，与要求相差在范围内，故满足要求。3、圈梁该厂房有桥式吊车，除在檐口附近设置一道圈梁外，在吊车梁标高处应增设一道圈梁。4、柱的各部分尺寸及几何参数上柱： 下柱：所以: 柱网布置 剖面布置三、内力计算1、荷载计算 （1）恒荷载a）屋盖自重 两毡三油防水层上铺绿豆沙： 15厚水泥砂浆找平层： 80厚泡沫混凝土保温层： 冷底子油一道，热沥青两

5、道： 15厚水泥砂浆找平层： 预应力混凝土屋面板： 屋架自重 则屋架一端作用于柱顶的自重 b）柱自重 上柱： 下柱：c）吊车梁及轨道自重： (2)屋面活荷载： 由荷载规范查得，屋面活荷载标准值为（因屋面活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载） (3)风荷载： 由荷载与结构设计方法查得，龙口地区基本风压为： （按50年重现期考虑） 风压高度变化系数：（C类地面粗糙度）为： 在柱顶：， 檐口处：， 屋顶处：， 取屋面坡度为。 则作用于排架上的风荷载设计值为 (4)吊车荷载 由附表16查得 根据支座反力影响线求出作用于柱上的吊车竖向荷载为 作用于每一轮子上的吊车横向水平刹车力 （吊起重物时，） 则两台吊车

6、作用于排架柱顶端上的吊车横向水平荷载为 2、内力计算（1）恒荷载 a）屋盖自重作用： 因为屋盖自重是对称荷载，排架无侧移，故按柱顶为不动铰支座计算。 根据 得 弯矩与剪力符号规定：弯矩图绘于受拉一边；剪力对杆端顺时针为正。 （a）屋盖自重 （b）柱及吊车梁重 （c）屋面活荷载 b）柱及吊车梁自重作用由于在安装柱子时尚未吊装屋架，此时柱顶之间无联系，没有形成排架，故不产生柱顶反力；因吊车梁自重作用点距柱外边缘要求不少于，则得(2)屋面活荷载作用： 因屋面活荷载与屋盖自重对柱的作用点相同，故可将屋盖自重的内力乘以下列系数，即得屋面活荷载内力分布图及其轴向压力及剪力 (3)风荷载作用 为了计算简便，

7、可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载。在对称荷载作用下，排架无侧移，则可按上端为不动铰支座进行计算；在反对称荷载作用下，横梁内力等于零，则可按单根悬臂柱进行计算。a）柱顶作用集中风荷载（a）当柱顶作用集中荷载时b）墙面作用均布风荷载时，查表：当风荷载作用于A柱时，横梁反力为（b）当墙面作用均布荷载时则A柱的内力为：当负风压作用于A柱时，则A柱内力为： A柱作用正风压 A柱作用负风压(4)吊车荷载a）当值作用于A柱根据，从附表图15-3查得吊车轮压与下柱中心线距离按构造取，则得排架柱上端为不动铰支座时的反力值为故（a）（a）当柱上端为不动铰支座时柱顶反力再将R值的反向作用于排架柱顶，按剪力分配进

8、行计算，由于结构对称，故各柱剪力分配系数相等，即（b）（b）柱顶作用R时，柱顶的分配剪力各柱的分配系数为最后各柱顶总剪力为则A柱的内力为； b）当值作用于A柱时； c）当自左向右作用时 由于值同向作用时在A.B柱上，因此排架的横梁内力为零，则得A柱的为，d）当自右向左作用时其内力值与当值自左向右作用时相同，但方向相反四、 内力组合表一：A柱在各种荷载作用下的内力汇总表荷载种类恒荷载屋面活荷载风荷载吊车荷载左风右风DmaxDminFn（向右）Fn（向左）荷载序号12345678截面14.990.1430.74-38.69-31.39-31.3922.52-22.52236.6437.2912.4

9、90.121.96-27.64-22.42-22.4216.09-16.09197.226.63截面-29.87-0.4130.74-38.69114.776.422.52-22.52284.337.29 487.62125.97-24.89-0.2921.96-27.6481.984.5716.09-16.09236.9226.63348.389.98截面27.810.3237.4-211.245.13-63.36172.68-172.68305.1637.29487.62125.977.211.2337.76-29.02-8.72-8.7218.77-18.7723.180.21169.5

10、7-150.8632.24-45.26123.34-123.34254.326.63348.389.986.010.8826.97-20.73-6.23-6.2313.41-13.41表二：A柱承载力极限状态、荷载效应基本组合组合荷载组合内力名称由可变荷载效应控制的组合Mmaxk1+0.9（2+3）1+0.9（3+5+7）1+0.9（3+5+7）42.78270.2121.36723.16437.77727.5851.35-Mmaxk1+0.9（4+6+8）1+0.9（2+4+6+8）1+0.9（4+6+8）-68.35236.64-79.57431.23-347.71316.83-43.65

11、Nmaxk1+0.9（2+3）1+0.9（2+3+5+7）1+0.9（2+3+5+7）42.78270.2120.99756.72437.77717.5851.35-Nmink1+0.9（4+6+8）1+0.9（4+6+8）1+0.9（4+6+8）-68.35236.64-79.2397.67-374.71316.83-43.65表三：A柱正常使用极限状态荷载效应基本组合组合荷载组合内力名称标准组合荷载效应组合值Mmaxk1+3+0.7*21+5+0.7*3+0.6*71+3+0.7（5+7）34.52215.8481.53585.22301.8516.7538.62-Mmaxk1+4+0.7

12、（6+8）1+4+0.7（2+6+8）1+4+0.7（6+8）-42.11197.2-60.85318.55-245.7317.29-28.47Nmaxk1+2+0.7*21+5+0.7（2+7）+0.6*31+5+0.7（2+7）+0.6*334.52215.8481.33603.86243.65612.2425.97-Nmink1+4+0.7（6+8）1+4+0.7（6+8）1+4+0.7（6+8）-42.11197.2-60.59299.91-245.7317.29-28.47五、柱子设计1、上柱配筋计算（对称配筋）从表中选取两组最不利的内力 选用C35混凝土，（1）按，计算 故为大偏心

13、受压 取，故需考虑纵向弯曲影响由，取，故则（2）按，计算， 故为大偏心受压，由 取，则综合以上两种计算结果，最后上柱钢筋截面面积为每侧，且，故配筋满足要求。上柱裂缝宽度验算从表中查得，截面偏心距钢筋的等效直径，满足要求2、下柱配筋计算从表中选取两组最不利的内力 选用C35混凝土，（1）按，计算 ，需考虑纵向弯曲钢筋 取由，取，故则先按照大偏心受压情况计算受压区高度，假定中和轴通过翼缘，说明中性轴位于受压翼缘内，故属于大偏心受压情况，则（2）按，计算， ，由 取，则先按照大偏心受压情况计算受压区高度，假定中和轴通过翼缘，则说明中和轴位于受压翼缘内，则综合以上两种计算结果，最后下柱钢筋截面面积为每

14、侧4，且下柱裂缝宽度验算从表中查得，截面偏心距，故取纵向受拉钢筋应力裂缝间钢筋应变不均匀系数为则偏心受压构件在纵向受拉钢筋截面重心处，混凝土侧表面的最大裂缝宽度，满足要求3、柱的吊装验算（1）上柱截面面积： 下柱工字形截面面积： 下柱矩形截面面积： 上柱平均线荷载：下柱平均线荷载：牛腿部分线荷载：（2）弯矩计算： 牛腿斜面与下柱交线处： 求牛腿以下下柱跨中最大弯矩: 柱脚处反力： 令，得 则 故最不利截面为截面。（3）配筋计算： 截面：，动力系数1.5，重要性系数0.9，弯矩设计值： 查得 上柱原配受拉筋 满足要求。 截面： 查得 上柱原配受拉钢筋 满足要求。（4）裂缝宽度验算： 截面： 满足

15、要求。4、柱的牛腿设计(1)荷载计算两台吊车竖向荷载 吊车梁加轨道重共计（2）截面尺寸验算取牛腿外形尺寸为 满足要求；（3）配筋计算纵筋截面面积故应按最小配筋率配筋，且根据构造配筋应大于选用箍筋选用，则在上部处实配箍筋截面面积为：满足要求弯起钢筋因,故无需设置弯起钢筋。5、柱子构造要求（1）当偏心受压柱截面高度时，侧边需设置直径为的侧向构造钢筋，故在下柱和牛腿处每边设置一根10的纵向构造钢筋，拉筋采用； （2）牛腿纵向受拉钢筋锚固长度，故受拉钢筋应在伸入上柱向下弯折，弯折长度取，满足不小于的要求，插入下柱的长度取为 （3）上柱钢筋插入下柱内的长度取和的大值，故取； （4）上下柱纵向受拉钢筋的搭

16、接长度取，并且在牛腿内有弯折，弯钩半径，平直段长度； （5）上柱和下柱的箍筋由标准图集取；六、基础设计1、荷载：（1） 按地基规范规定，对地基承载力特征值为、单跨厂房的跨度、吊车起重量不超过的丙级建筑物，设计时可不作地基变形验算。（2） 确定基础面积应选用荷载标准组合值，故选取以下两组控制内力进行计算。 （3） 初步估算基础面积为 取基础高度，基础埋深为，则基础自重和土重（取基础与土平均自重为）（4） 由基础梁传至基础顶面的外墙重2、地基承载力验算修正后的地基承载力特征值：。持力层土质为砾砂，。基底以上土平均自重，（1） 按第一组荷载验算，其基础底面荷载效应标准值为：（2） 按第二组荷载验算，

17、其基础底面荷载效应标准值为：此时基础最大应力值应按下式计算：，3、基础抗冲切验算：（1） 从表中取如下荷载作抗冲切验算：，（2） 基础底面相应荷载设计值为：A 基础自重：不考虑B 外墙传至基础顶面重（3） 基础底面土净反力：最小净反力为负值，故底面净反力按下式计算：，故1） 柱根冲切面验算：因，取其冲切荷载计算值为：冲切承载力按下式计算：则冲切承载力为：满足要求。2） 变阶处冲切面冲切验算，取冲切荷载为：冲切承载力：满足要求4、基础配筋计算（1）基础长边方向配筋：（2）按最不利荷载计算得基础底边土净反力：柱根土净反力：变阶处土净反力：相应弯矩：相应于和截面的配筋：又选用（1） 基础短边方向计算

18、按第一组荷载进行计算（最不利荷载）：基础底边土净反力：，则得其截面相应弯矩：相应于和截面配筋为：又选用七柱网及支撑1、柱网构造要求 （1）抗风柱截面尺寸由钢筋混凝土抗风柱标准图集得为； （2）抗风柱布置间距由标准图集得，。2、屋盖支撑构造要求 （1）由于大型屋面板不能满足要求、不能起水平支撑作用，故在厂房内两端第一第二柱间各设置一道上弦横向水平支撑； （2）当厂房跨度时，在各跨跨中下弦处，设置一道通长的水平系杆； （3）在屋架两端支座处和屋架跨中设置垂直支撑，保证屋架在施工和使用中以及吊车运行时产生的纵向水平力作用下的稳定性； （4）山墙抗风柱与屋架下弦连接将风荷载传至屋架下弦，应设置下线横向

19、水平支撑。它与屋架下弦结合在一起，形成水平桁架，传递山墙抗风柱传来的风荷载以及将其他纵向水平荷载传至屋顶，同时防止上下颤动。（5）屋盖支撑布置参照标准图集04G415-1。3、柱间支撑构造要求 （1）厂房跨度，应该设置柱间支撑； （2）柱间支撑一般有上下两组十字交叉的钢拉杆组成。对于上部柱间支撑，是承受作用在山墙上的水平风荷载，布置在两端第一和第二柱间；下部柱间支撑承受上布置成传来的刹车力，因此在厂房中央，兼有承受温度变化产生收缩应力的作用； （3）经过计算水平风荷载和纵向刹车力，柱间支撑选用参照图集05G336。上柱柱间支撑选用ZCs-24-1b,角钢类型为2L140*90*8；下柱柱间支撑

20、选用ZCx-80-12，角钢类型为2L125*80*8。 七柱网及支撑1、柱网构造要求 （1）抗风柱截面尺寸由钢筋混凝土抗风柱标准图集得为； （2）抗风柱布置间距由标准图集得，。2、屋盖支撑构造要求 （1）由于大型屋面板不能满足要求、不能起水平支撑作用，故在厂房内两端第一第二柱间各设置一道上弦横向水平支撑； （2）当厂房跨度时，在各跨跨中下弦处，设置一道通长的水平系杆； （3）在屋架两端支座处和屋架跨中设置垂直支撑，保证屋架在施工和使用中以及吊车运行时产生的纵向水平力作用下的稳定性； （4）山墙抗风柱与屋架下弦连接将风荷载传至屋架下弦，应设置下线横向水平支撑。它与屋架下弦结合在一起，形成水平桁

21、架，传递山墙抗风柱传来的风荷载以及将其他纵向水平荷载传至屋顶，同时防止上下颤动。（5）屋盖支撑布置参照标准图集04G415-1。3、柱间支撑构造要求 （1）厂房跨度，应该设置柱间支撑； （2）柱间支撑一般有上下两组十字交叉的钢拉杆组成。对于上部柱间支撑，是承受作用在山墙上的水平风荷载，布置在两端第一和第二柱间；下部柱间支撑承受上布置成传来的刹车力，因此在厂房中央，兼有承受温度变化产生收缩应力的作用； （3）经过计算水平风荷载和纵向刹车力，柱间支撑选用参照图集05G336。上柱柱间支撑选用ZCs-24-1b,角钢类型为2L140*90*8；下柱柱间支撑选用ZCx-80-12，角钢类型为2L125*80*8。35