单层厂房课程设计(DOC41页).doc
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1、单层钢筋混凝土柱厂房课程设计目录一、设计资料.(2)二、结构方案选择.(2)三、结构布置及构件选型.(3)四、计算单元及计算简图.(6)(1)标高.(6)(2)初定柱的截面尺寸.(6)(3)定位轴线.(6)(4)计算单元及计算简图.(6)五、荷载计算.(7)(1)屋盖荷载.(7)(2)柱和吊车梁等自重.(7)(3)吊车荷载.(8)(4)风荷载.(9)(5)内力分析.(9)(6)内力组合.(17)六、排架柱截面设计.(17)(1)选取控制截面最不利内力.(17)(2)A柱配筋计算.(18)(3)B柱配筋计算.(20)七、排架柱的裂缝宽度验算.(23)(1)A柱裂缝宽度验算.(23)(2)B柱裂缝
2、宽度验算.(24)八、牛腿设计.(24)九、排架柱的吊装验算.(26)十、锥形杯口基础设计.(30) (1)荷载计算.(31) (2)基础地面尺寸确定.(32)(3)地基承载力验算.(33)(4)基础受冲切承载力验算.(34)(5)基础底板配筋计算.(35)参考文献.(38)一、设计资料1、该车间双跨等高厂房,无天窗,长66m,柱距6m,跨度均为L=18m,无伸缩缝,厂房两端设有山墙。车间剖面如图1所示: 图1 车间剖面图1、 根据工艺要求车间每跨设有软钩桥式起重机一台,A5工作级别。吊车起重量100KN,轨顶标高8.400m。2、 建设地点:某市郊区(基本风压0.45kN/m2,基本雪压0.
3、50kN/m2,无抗震设防要求)。4、工程地质及水文地质条件 :根据勘察报告,场地地形平整,自地表向下为: 杂填土,厚度0.70m ;粘土,红黄褐色,厚度2.50m,容许承载力140kpa;粉质粘土,厚度2.50m,容许承载力210kPa;卵石层,较厚。未发现不良地质现象。 地下水位较低,无腐蚀性。5、建筑构造 (1)屋面(不上人):卷材防水,其作法如下: 三毡四油防水层上铺小石子 ,20厚1:3水泥砂浆找平层 ,100厚泡沫混凝土保温层; 一毡二油隔气层 ,20厚1:3水泥砂浆找平层 ,预应力混凝土大型屋面板 。(2)墙体:240厚清水砖墙,钢门窗,门窗洞口宽4 m,女儿墙高度300500m
4、m。 (3)地面:室内地坪为混凝土地面,室内外高差150mm。 6、 选用材料:柱混凝土可选C30,纵筋HRB400,箍筋HPB300。柱下独立基础混凝土选C25,纵筋HRB335;基础垫层混凝土等级采用C15。二、结构方案选择选用传统钢筋混凝土单厂结构“板架柱”体系,由以下四种结构组成:(1)由屋面板、屋架组成的屋盖结构;(2)由屋架、柱和基础组成的排架结构,为主要承重结构;(3)由屋盖支承、柱间支承组成的支撑结构;(4)由纵墙、山墙组成的维护结构;采用单独柱下现浇钢筋混凝土杯口基础,基础梁承托围护墙,山墙为非承重墙,设抗风柱。三、结构布置及构件选型1)厂房柱网平面布置如图2:图2 厂房柱网
5、布置图 另外,根据混凝土结构设计规范(GB50010-2010)9.1规定,装配式钢筋混凝土排架结构伸缩缝最大间距为100m(室内或土中)或70m(露天)。而本题厂房总长66m,所以无需验算厂房的伸缩缝。 2)主要构件选型:1、屋面恒载:三毡四油防水层上铺小石子 0.4kN/m2 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m2 100mm厚泡沫混凝土保温层 0.15=0.5 kN/m2 一毡二油隔气层 0.05 kN/m2 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m2 合计 1.75 kN/m2 活载: 屋面不上人 0.5 kN/m2 雪压 0.5 kN/
6、m2可变荷载效应控制组合: 由永久荷载效应控制组合: 选用由永久荷载效应控制组合值作为选用依据值。选用标准图集04G410-12中的1.5m6.0m一般预应力混凝土屋面板Y-WB-3(中间跨),Y-WB-3s(端跨),其允许外加均布荷载基本组合设计值为,满足要求。板自重标准值1.4kN/m2,灌缝重标准值为0.10kN/m2。总重量标准值1.50 kN/m2。2、嵌板及檐口板选用标准图集04G410-1中的1.5m6.0m一般预应力混凝土屋面板Y-KWB-2(中间跨),Y-KWB-2s(端跨),其允许外加均布荷载基本组合设计值为,满足要求。板自重标准值1.70 kN/m2,灌缝重标准值为0.1
7、0 kN/m2。总重量标准值1.80 kN/m2。板宽900mm。3、天沟板屋面采用有组织排水,选用标准图集04G410-12中的天沟板(TGB58),中间跨:TGB58(无落水洞),TGB58a、TGB58b(有落水洞口),边跨:TGB58sa、TGB58sb。允许外加均布荷载基本组合值q=3 kN/mq=2.85 kN/m。板自重标准值2.01 kN/m。天沟板宽580mm。天沟板外荷载为:屋面做法荷载: 1.85kN/m2积水荷载(按210mm高计): 2.1 kN/m2活荷载: 0.5 kN/m2外加均布荷载基本组合值: q=1.4x(1.85+2.1)x(580-190)+1.3x0
8、.7x0.5x(580-190)=2.33kN/m5.2kN/m2,满足要求;自重标准值65.5kN/榀,端部高度为1650mm,中央高度为2650mm。屋面梁选用标准图集G353-46中:SL12-2C,屋面梁自重51.33.4kN/根。5、吊车梁,采用钢筋混凝土吊车梁。选用标准图集G323-12,根据吊车起重量100KN、大连重工起重集团有限公司DQQD型、中级工作制A5、车间每跨设有软钩桥式起重机一台,查A4、A5(中级工作制吊车梁选用表),边跨选用编号DL-7B,允许内力Mmax=301.1KN.m,梁重28.2KN/根;中跨选用DL-7Z,允许内力Mmax=421.6KN.m,Va=
9、285.2KN,Vz=142.8KN,梁重27.5KN/根。 电动单钩桥式吊车数据表 表1吊车起重量Q跨度LK起升高度中级工作制A5吊车总重PmaxPmin小车重g吊车总重吊车最大宽度B打车轮距K大车底面至轨道顶面的距离FB1轨道顶面至吊车顶面的距离轨道中心至吊车外缘的距离KNmmKNKNKNKNmmmmmmmmmm10016.5121172639.0186515040502261677.0230.3吊车梁截面及尺寸如图2所示:图2 吊车梁截面及尺寸6、吊车梁走道板选用标准图集04G337,取边跨上柱截面:400x400;中间跨上柱截面:矩形400x600。对中跨:,取600mm,选用DB60
10、-3。对边跨:,取400mm,选用DB40-3S。7、吊车轨道联结及车挡轨道连接:最大轮压标准值为Pdk=117KN。最大轮压设计值330KN。则选用标准图集04G325中,吊车梁上螺栓孔距为200mm,轨道联结型号DGL-6,轨道面至梁顶面距离164mm184mm;车挡型号CD-2,自重89.08+1.95=910.3N,为便于计算取其计算值为0.9KN,且吊车梁端应根据CD-2安装要求预留螺栓。8、基础梁墙高约。 基础梁承托围护墙,突出于柱外的墙厚240mm,墙有窗洞。选用标准图集04G320中, JL-3(中跨),重力荷载标准值16.1kN/根;JL-17(边跨),重力荷载标准值13.1
11、kN/根。;山墙有门,选用JL-4,重力荷载标准值16.7 kN/根。四、计算单元及计算简图(1)标高1)轨顶标高8.400m2)查DGL-6,轨道顶面至吊车梁顶面的距离ha=0.19,故牛腿顶面标高=轨顶标高-ha-hb=8.4-0.19-1.2=7.01m,牛腿顶面标高取为7.0m。3)柱顶标高吊车轨顶至吊车顶部高度为2.475m;屋架下弦至吊车顶部所需空隙高度为220mm;屋架下弦至柱顶高度为75mm。柱顶标高=8.4+2.475+0.22+0.075=11.02m,柱顶标高取为11.0m。4)取基础顶面至室内外地坪高差为0.8m,则从基础顶面算起的:全柱高H=11.0+0.8=11.8
12、m上柱高Hu=11.0-7.0=4.0m下柱高Hl=11.8-4=7.8m(2)初定柱的截面尺寸当吊车起重量为100KN和轨顶标高为8.400m时,则实腹柱截面高度hHk/14=657mm;截面宽度b maxHl/14,400=400mm。对边柱A(C)柱:上柱:矩形截面400mmx400mm,截面积Al=0.16m2,自重4KN/m,Iu=2.13x10-3m4。吊车桥架外边缘与上柱内边缘之间的空隙=750-400-230=120mm80mm,满足要求。下柱:I形截面400mmx900mmx120mmx150mm,Al=0.193m2,自重4.825KN/m,Il=19.95x10-3m4。
13、对中柱B柱:上柱:矩形截面400x600, Al=0.24m2,自重6KN/m,Iu=7.2x10-3m4。吊车桥架外边缘与上柱内边缘之间的空隙=750-300-230=220mm80mm,满足要求。下柱:I形截面400mmx1100mmx120mmx150mm, Al=0.217m2,自重5.425KN/m,Il=32.6x10-3m4图3 柱截面尺寸(3)定位轴线B1: 由厂房设计任务书上所给附表查得,轨道中心线至吊车端部的距离B1=230mm。B2:吊车桥架至上柱内边缘的距离,当吊车起重量不大于500KN时,一般B280mm,取B2=80mm。B3:边柱的上柱截面高度或中柱边缘至其纵向定
14、位轴线的距离,取B3=400mm。e= B1+ B2+ B3=710mm750mm,满足要求。计算中取e=750mm。故取封闭的定位轴线A、B都分别与左右外纵墙内皮重合。(4)计算单元及排架的计算简图由于该车间没有特殊要求,结构布置均匀,除吊车荷载外,荷载在纵向的分布是均匀的,故可取一榀横向排架为计算单元,计算单元的宽度为纵向相邻柱间距中心线之间的距离,即B=6.0m,如图2(a)所示。排架的计算简图如图2(b)所示。 图4(a) 图4(b)五、荷载计算(1)屋盖荷载1)取屋盖恒荷载标准值为3.4KN/m2,屋架自重标准值65.5kN/榀,故屋盖传给排架柱的集中恒荷载设计值G1=1.2x3.4
15、x6x9+66.5/2=253.57KN作用于上部柱中心线外侧e0=50mm。2)屋面活荷载 由荷载规范规定,屋面均布活荷载标准值为0.5KN/m2,与雪荷载相等,故仅取其一项计算。则由屋盖传给排架柱的集中活荷载设计值为: Q1=1.4x0.5x6x9=37.8KN作用于上部柱中心线外侧e0=50mm处。(2)柱和吊车梁等自重吊车梁及轨道: 边跨:G3=1.2x(28.2+6x0.8)=39.6KN 中跨:G3=1.2x(27.5+6x0.8)=38.76KN边柱A(C)柱:上柱:G4A= G4C=1.2x4x4=19.2KN下柱: G5A=1.2x4.825x7.8=45.16KN中柱B柱:
16、上柱:G4B= G4C=1.2x4x6=28.8KN下柱: G5B=1.2x5.425x7.8=50.78KN各永久荷载作用位置如图5所示: A柱 B柱 C柱 图5 各永久荷载作用位置 (3)吊车荷载 由表一可查得,Pmax,k =117KN,Pmin,k=26KN,G2k=39KN,B=5150mm,K=4050mm。 图6 吊车梁支座反力影响线由于每跨只有一台吊车,则:(4)风荷载基本风压;按B类地面粗糙度,根据各部分标高,可由教材表10-4查得风压高度变化系数z为:柱顶(标高11.1m): z=1.033檐口(标高12.75m): z=1.077屋顶(标高13.75m): z=1.105
17、风荷载体型系数s及排架计算简图见图4: 图7 风荷载体型系数及排架计算简图 则作用于排架上的迎风面和背风面的风荷载设计值分别为: 屋盖受到的风荷载对排架的作用,考虑成集中荷载作用在柱端,其设计值为:(5)内力分析 等高排架可用剪力分配法进行排架内力分析。5.1、柱剪力分配系数 柱剪力分配系数 表2柱号边柱A、Cn=0.107;=0.338C0=2.269;=1.225x10-30.256中柱Bn=0.221;=0.338C0=2.641;=0.644x10-30.4882.单阶变截面柱柱顶反力系数 单阶变截面柱柱顶反力系数 表3简图柱顶反力系数边柱A、C中柱B2.2161.8521.0051.
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