混凝土与砌体结构课程设计6440.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.混凝土与砌砌体结构构课程设设计学生姓名：张唯一一学 号：220077402232448指导教师：解国粱粱所在学院：工程学学院专 业：土土木工程程中国大庆庆2010年年10 - -目 录1 设计资资料1 2 结构计计算1 2.1 计计算柱高高12.2确定定柱截面面尺寸及及相应计计算参数数13 荷载计计算33.1 恒恒荷载33.1.11 屋盖盖恒荷载载33.1.22 吊车车梁及轨轨道重力力荷载设设计值43.1.33 柱自自重重力力荷载设设计值43.2 屋屋面活荷

2、荷载53.3 风风荷载53.4 吊吊车荷载载73.4.11 吊车车梁竖向向荷载73.4.22 吊车车梁横向向水平荷荷载84 排架内内力分析析84.1 恒恒载作用用下排架架内力分分析94.2 屋屋面活荷荷载作用用下排架架内力分分析104.2.11 ABB跨作用用屋面活活荷载104.2.22 BCC跨作用用屋面活活荷载124.2.33 荷载载作用下下排架内内力分析析134.2.44 吊车车荷载作作用下的的内力分分析145 内力组组合206 柱的设设计286.1 柱柱的纵向向钢筋计计算286.1.11 选取取控制截截面最不不利组合合286.1.22 柱计计算长度度的确定定286.1.33 上柱柱配筋

3、计计算286.1.44 下柱柱配筋计计算306.2 柱柱的裂缝缝宽度验验算306.3 柱柱箍筋配配置317 牛腿设设计317.1 牛牛腿几何何尺寸的的确定327.2 牛牛腿配筋筋327.3 牛牛腿局部部挤压验验算327.4 柱柱的吊装装验算327.4.11 吊装装方案327.4.22 荷载载计算337.4.33 内力力计算337.4.44 截面面承载力力计算347.4.55 裂肺肺宽度验验算348 基础设设计358.1 作作用于基基础顶面面上面的的荷载计计算358.2 基基础尺寸寸及埋置置深度368.3 基基础高度度验算368.4 基基础底板板配筋计计算378.4.11 柱边边及变阶阶处基底底

4、反力378.4.22 柱边边及变阶阶处弯矩矩计算398.4.33 配筋筋计算40单层厂房结结构设计计任务书书一、设计题题目：金金属结构构车间双双跨等高高厂房。 (每人人一题，按按学号分分配)二、设计内内容：1计算排排架所受受的各项项荷载；2计算各各种荷载载作用下下的排架架内力(对于吊吊车荷载载不考虑虑厂房的的空间作作用)；3柱及牛牛腿设计计，柱下下单独基基础设计计；4绘施工工图：柱柱模板图图和配筋筋图；基基础模板板和配筋筋图。三、设计资资料1金属结结构车间间为两跨跨厂房，安安全等级级为一级级，厂房房总长554m，柱柱距为66m，厂厂房剖面面如图11、2、33所示；2厂房每每跨内设设两台吊吊车，

5、吊吊车均为为软钩吊吊车；3建设地地点为东东北某城城市(基基本雪压压0.440kNNm，基基本风压压0.550kNNm22，冻结结深度22.0mm)；4地基为为均匀粘粘性土，地地基承载载力特征征值1990Kppa；5厂房标标准构件件选用及及载荷标标准值：(1)屋架架采用梯梯形钢屋屋架，屋屋架自重重标准值值：188m跨881.550kNN每榀榀，211m跨995kNN每榀榀，244m跨1109kkN每每榀，227m跨跨1222kN每榀，330m跨跨1366kN每榀(均包括括支撑自自重)(2)吊车车梁选用用预应力力混凝土土吊车梁梁，参数数见表33。轨道道及零件件自重00. 88kNm，轨轨道及垫垫层

6、构造造高度2200mmm；(3)天窗窗采用矩矩形纵向向天窗，每每榀天窗窗架重：18mm跨255.5kkN每每榀，221m跨跨30kkN每每榀，224m跨跨34kkN每每榀，227m跨跨38.3kNN每榀榀，300m跨442.55kN每榀(包括自自重，侧侧板、窗窗扇支撑撑等自重重)；(4)天沟沟板自重重标准值值为2.02kkNmm；(5)围护护墙采用用2400mm双双面粉刷刷墙，自自重5.24kkN/mm2。塑钢钢窗： 自重00.455KNm2，窗宽宽4.22m，窗窗高见图图1。(6)基础础梁截面面为2550 mmmX6600mmm；基基础梁自自重4.2kNNm；6材料：混凝土土强度等等级为CC

7、30，柱柱的受力力钢筋采采用HRRB3335级或或HRBB4000级，箍箍筋采用用HPBB2355级；7屋面卷卷材防水水做法及及荷载标标准值如如下：防水层：00.4kkNmm2；25mm厚厚水泥沙沙浆找平平层：00.5kkNmm2；100mmm厚珍珠珠岩制品品保温层层：0.4kNNm22；隔汽层：00.055kNm2；25mm厚厚水泥砂砂浆找平平层：00.5kkNmm2；预应力大型型屋面板板：1.4kNNm22。8屋面均均布活荷荷载为00.5kkNmm2。图1 图2图3表1 各各学号所所对应的的桥式吊吊车和牛牛腿标高高跨度左跨吊车序序号右跨吊车序序号C1C2C3C4C1C2C3C4C1C2C3

8、C418123456789101112C118131415161718192021222324C218252627282930313233343536C321373839404142434445464748C121495051525354555657585960C221616263646566676869707172C324737475767778798081828384C424858687888990919293949596C124979899100101102103104105106107108C227109110111112113114115116117118119120C3271211

9、22123124125126127128129130131132C427133134135136137138139140141142143144C130145146147148149150151152153154155156C230157158159160161162163164165166167168C330169170171172173174175176177178179180C4轨顶标高(m)7.88.18.48.79.09.39.69.910.210.510.811.1表2 吊车数数据（工工作级别别A5）吊车序号起重量(kkn)桥跨LQ(m)小车重g(kn)最大轮压Pmax(kn)大车

10、轮距BQ(m)轨道中心之之端部距距离b(mm)轨顶以上高高度H(mm)大车宽B(m)吊车总重G(kn)C1160/33216.563.2661634.0023020975.955523019.563.2661854.1026020976.055527022.563.2661934.1026021876.055530025.563.2662055.0026021856.390034028.563.2662145.0026021856.3900380C2200/55016.569.7771854.0023020995.955524019.569.7772074.1026020996.0555290

11、22.569.7772164.1026021896.055532025.569.7772305.0026021896.390037028.569.7772395.0026021896.3900400C3320/55016.51092784.6526023416.640033019.51093014.7030024716.690038022.51093134.7030024716.690041025.51093315.0030024716.990046028.51093445.0030024716.9900500C4500/110016.51554204.8030027346.775544019

12、.51554304.8030027346.775549022.51554564.8030027346.775553025.51554745.0030027346.975558028.51554875.0030027346.9755620表3 吊车梁梁数据（工工作级别别A5）梁型号起重量(kkn)跨 度(m)梁 高(mmm)梁 重(kkn)YDL116016.5-28.5120041.3YDL220016.5-28.5120041.5YDL332016.5-28.5120046.0YDL450016.5-28.5150060.3注： 11、土木木07专专升本选选1-555号方方案2、土木007（

13、22）选660-1114号号方案3、土木007（11）选1120-16X- X - 混凝土与砌体结构课程设计1 设计资资料本设计对应应任务书书第100号方方案，左左跨吊车车为C4，右跨跨吊车为为C2，轨顶顶标高99.9mm，跨度度24m。2结构计算算2.1 计计算柱高高因该厂房跨跨度在11536mm之间，且且柱顶标标高大于于8m，故故采用钢钢筋混凝凝土排架架结构。为为了使屋屋盖具有有较大刚刚度，选选用预应应力混凝凝土折线线型屋架架及预应应力混凝凝土屋面面板。选选用钢筋筋混凝土土吊车梁梁及基础础梁。由图可知轨轨顶标高高为9.9m，设室室内地面面至基础础顶面的的距离为为0.55m，则则计算简简图中

14、柱柱的总高高度H，上柱柱高度和和下柱高高度分别别为：由由于为双双跨等高高厂房，所所以边柱柱A、CC，中柱柱B的标标高均一一致。柱顶标高上柱高估计基础埋埋深2.2,基基础高11.6，因因室外地地坪标高高为-00.155，所以以基顶标标标高-0.775。全柱高下柱高因此边柱AA，C及及中柱BB顶面标标高为112.33 ，上柱柱高4.0，下下柱高99.0，全全柱高112.99。2.2 确确定柱截截面尺寸寸及相应应计算参参数A柱：上柱柱截面尺尺寸(mmm)：bhh=50005000下柱截面尺尺寸(mmm)：bhhhff=5000120002000B柱：上柱柱截面尺尺寸(mmm)：bhh=5007000

15、下柱截面尺尺寸(mmm)：bhhhff=500160003000C柱：上柱柱截面尺尺寸(mmm)：bhh=4004000下柱截面尺尺寸(mmm)：bhhhff=400800150本设计仅取取一榀排排架进行行计算，计计算单元元和计算算简图如如图1所示。图1 计算算单元和和计算简简图和截截面尺寸寸3 荷载计计算3.1 恒恒荷载3.1.11屋盖恒恒荷载 防水层 0.4 kN/mm225mm厚厚水泥砂砂浆找平平层 0.5 kN/mm2 100mm厚厚珍珠岩岩制品保保温层 0.44 kN/mm2 隔汽汽层 0.05 kN/mm225mm厚厚水泥砂砂浆找平平层 0.5 kN/mm2预应力大型型屋面板板 1

16、.44 kN/m2 3.25 kN/mm2屋架自重 1099 kN/榀天窗架 34 =177kN天沟板 2.026= 12.12kkN则作用于柱柱顶的屋屋盖结构构的重力力荷载设设计值为为：kN=100mmm =1500mm =1000mmmA柱：8550-(3000+5000)=50080 A轴向柱柱内移1150mmmB柱左：8850-(3000+3350)=2000B柱右：8850-(3000+3350)=2000C柱：8550-(3000+5000)=50080 C轴向柱柱内移1150mmm3.1.22吊车梁梁及轨道道重力荷荷载设计计值=1.2(600.3+0.886)=78.12kkN3

17、.1.33柱自重重重力荷荷载设计计值上柱自重：=1.20.550.55253.99=299.255kN =1.220.550.77253.99=400.955kN =1.22258.99(0.40.1152+00.4550.115+00.0113755)=553.773kNN 下柱自重：=1.2258.99（0.50.1152+00.8550.22+0.70.00252/22） =900.111 kN =1.22258.99（0.50.222+11.1550.33+0.80.0025） =1550.886 kN =1.22258.99（0.40.1152+00.4550.115+00.0113

18、755） =533.733 kN 各项恒荷载载作用位位置如图图2所示图2 荷荷载作用用位置图图 （单单位：KKN）3.2 屋屋面活荷荷载屋面活荷载载标准值值为0.5 kN/mm2，雪荷荷载标准准值为00.4kkN/mm2，后者者小于前前者，故故仅按前前者计算算。作用用于柱顶顶的屋面面活荷载载设计值值为： =1.440.55624/2=550.440kNN 3. 3 风荷载载风荷载的标标准值按按计算，其其中, , 根据厂厂房各部部分标高高及B类地面面粗糙度度由附表表确定如如下：柱顶：=112.33 m =11.0664檐口：=114.00 m =1.1122=15.000 m =1.1400屋顶

19、：=117.66 m =1.19117=18.005 m =1.20771如图3所示示，则由由上式可可得排架架迎风面面及背风风面的风风荷载标标准值分分别为：=1.0（00.8+0.66+0.6）1.00640.335=00.7445 kkN/mm2kN/m22图3 风荷载载体型系系数及排排架计算算简图则作用于排排架计算算简图上上的风荷荷载设计计值为: 00.74456=66.2558kNN/m kN/mm =32.00kkN3. 4 吊车荷荷载3.4.11 吊车车梁竖向向荷载左跨：由表表可得吊吊车参数数为：BB=6.7755m，K=44.8mm，4566kN，Q=5000kNN，g=1555k

20、NN，G=5330kNN。kN。根据据B，K可算得得吊车梁梁支座反反力影响响线中各各轮压对对应点的的竖向坐坐标值如如图4所示。吊车竖向荷荷载设计计值为：D1.44566(1+0.887)=11993.881kNND1.413441.887=3350.81kkN右跨：由表表可得吊吊车参数数为：BB=6.7755m，K=44.8mm，4566kN，Q=5000kNN，g=1555kNN，G=5330kNN。kN。根据据B，K可算得得吊车梁梁支座反反力影响响线中各各轮压对对应点的的竖向坐坐标值如如图4所示。吊车竖向荷荷载设计计值为：D1.44566(1+0.887)=11993.881kNND1.4

21、13441.887=3350.81kkN图4 吊吊车荷载载作用下下支座反反力影响响线3.4.22 吊车车梁横向向水平荷荷载左跨：T=kN TkkN右跨：T=kN TkkN4 排架内内力分析析该厂房为两两跨等高高排架，可可用剪力力分配法法进行排排架内力力分析。其其中柱的的剪力分分配系数数计算，见见表1。表1 柱柱剪力分分配系数数柱别A柱n=0.2201=0.30050.3077B 柱n=0.3398=0.3005=2.87760.3866C 柱n=0.2201=0.30050.30774. 1 恒载作作用下排排架内力力分析恒荷作用下下计算简简图如图图5(aa)所示示，图中中重力荷荷载及力力矩M是

22、是根据图图2确定定的。 kN kNkN kNkNkN kNmkNm 如如图所示示排架为为对称结结构且作作用对称称荷载，排排架结构构无侧移移，故各各柱可按按柱顶为为不动铰铰支座计计算内力力。 C kNNRkN 图55 恒载载作用下下排架内内力图4. 2 屋面活活荷载作作用下排排架内力力分析4.2.11 ABB跨作用用屋面活活荷载排架计算简简图如图图6所示，其其中QkN，它它在柱顶顶及变阶阶处引引引起的力力矩为：kNm kNmm kNmm对于A柱:， kNmm对于B柱:,则kN则排架柱顶顶不动铰铰支座总总反力为为：kN将R反向作作用于排排架柱顶顶，计算算相应的的柱顶剪剪力，并并与柱顶顶不动铰铰支座

23、反反力叠加加，可得得屋面活活荷载作作用于AAB跨时时的柱顶顶剪力，即即： kNkNkN图6 AAB跨作作用屋面面活荷载载时排架架内力图图4.2.22 BBC跨作作用屋面面活荷载载由于结构对对称，且且BC跨跨与ABB跨作用用的荷载载相同，故故只需将将图6中中个内力力图的位位置及方方向调整整一下即即可，如如图7所示。图7 BBC跨作作用屋面面活荷载载时的排排架内力力图4.2.33荷载作作用下排排架内力力分析（1） 左左吹风时时计算简图如如图8所所示。 各柱顶的剪剪力分别别为： 图8 左左吹风时时排架内内力图（2）右吹吹风时 由于于结构对对称，故故只需将将图8中中个内力力图的位位置及方方向调整整一下

24、即即可,如如图9所所示。 图9 右吹风风时排架架内力图图4.2.44吊车荷荷载作用用下的内内力分析析（1）作用用于A柱柱时 计计算简图图如图110所示示。其中中吊车竖竖向荷载载，在牛腿腿顶面处处引起的的力矩为为： kNm kkNm对于A柱：，则 RR对于B柱：n=0.3398=0.3305，则则C R=各柱顶的剪剪力分别别为： 图图10 作用在在A柱时排排架内力力图（2）作用用于B柱柱左时 计计算简图图如图111所示示。其中中吊车竖竖向荷载载，在牛腿腿顶面处处引起的的力矩为为： kNm kkNm对于A柱： 对于B柱： R=91.64()各柱顶的剪剪力分别别为： 图图11 作用在在B柱左左时排架

25、架内力图图（3）作用用于B柱柱右时 计计算简图图如图112所示示。 图122 作用在在B柱右右时排架架内力图图（4）作用用于C柱柱时 计计算简图图如图113所示示。同理理，将作作用在AA柱的AA,C柱柱内力对对换，并并注意改改变符号号。 图13 作作用在CC柱时排排架内力力图（5）作用用于AB跨柱柱时当吊车横向向水平荷荷载作用用于AB跨时时，排架架计算简简图如图图14所所示。对于A柱：n=00.2001，=0.3305，则 ()对于B柱：，则 CC R=各柱顶的剪剪力分别别为： 图14 作作用在AAB跨时时排架内内力图（6）作用用于BCC跨柱时时当吊车横向向水平荷荷载作用用于BCC跨时，由由于

26、结构构对称及及吊车吨吨位相等等，则排排架计算算简图如如图155所示。图15 作作用在BBC跨时时排架内内力图5 内力组组合见表2，33，4, 55。40表2 AA柱内力力标准值值汇总表表 柱号及正向向内力荷载类别恒载屋面活载吊车竖向荷荷载吊车水平荷荷载风荷载AB跨BC跨在A柱在B柱左在B柱右在C柱在AB跨在BC跨左风右风序号Mk29.6331.794.49-144.33-155.49109.771-11.44729.83374.6112.3315.992Nk410.33950.400000000000Mk-94.448-20.8894.49273.550-32.771109.771-11.44

27、729.83374.6112.33-15.992Nk488.55250.40001193.81350.881000000Mk60.111-5.32214.722-55.99-38.7756360.006-37.663166.223244.886172.889-134.23Nk78.62250.40001193.81350.881000000Vk17.3771.751.15-37.001-39.88728.133-2.94422.03319.13331.67719.994注：M单位位()，N单位KNN，V单位KNN。表3 AA柱荷载载效应组组合（可可变） 内力组组合截面及相应N，V及相应N，V及

28、相应M，V及相应M，V-M+0.99+153.55+0.99+-104.9+0.99+153.55+0.99+124.664N529.557549.113529.557459.113-M+0.99+265.443+0.99+-306.68+0.99+244.666+0.99+21.133N617.997728.5571761.59519.446-M+0.99+809.668+0.99+-373.34+0.99+830.999+0.99+657.556N1703.07805.6671774.51596.556V-25.11051.988-35.885-43.665表4 AA柱荷载载效应组组合（永

29、永久） 内内力组合合截面及相应N，V及相应N，V及相应M，V及相应M，V-M1.35/1.2+ 0.7(+)+0.6147.3301.35/1.2+ 0.7(+)+0.6207.5511.35/1.2+ 0.7(+)+0.6147.3301.35/1.2+ 0.7(+)+0.6208.998N432.331152.445432.221329.336-M1.35/1.2+ 0.7(+)+0.6287.5561.35/1.2+ 0.7(+)+0.6-97.5541.35/1.2+ 0.7(+)+0.672.6551.35/1.2+ 0.7(+)+0.6-172.30N528.779-330.195

30、18.223318.220-M1.35/1.2+ 0.7(+)+0.699.3221.35/1.2+ 0.7(+)+0.6-12811.3221.35/1.2+ 0.7(+)+0.6287.3311.35/1.2+ 0.7(+)+0.6132.661N518.773526.772629.336729.332V85.355-76.228-6.76638.299表5 AA柱荷载载效应组组合（标标准） 内力组组合截面及相应N，V及相应N，V及相应M，V及相应M，V-M/1.22+/1.44117.886/1.22+/11.4-108.85/1.22+/1.44117.886/1.22+/1.4497

31、.288N438.447381.777438.447381.777-M/1.22+/1.44206.554/1.22+/1.44-286.10/1.22+/1.44149.884/1.22+/1.44-20.888N1311.06299.9931367.76432.888-M/1.22+/1.44644.449/1.22+/1.44-560.40/1.22+ +/11.4661.337/1.22+/1.44272.009N1375.31453.6691432.01381.777V19.144-43.66249.455-33.8866 柱的设设计（以以A柱为为例）6.1 柱柱的纵向向钢筋计计算

32、以以A柱为例例，混凝凝土强度度等级为为，；采用用HRBB3355级钢筋筋，。6.1.11 选选取控制制截面最最不利组组合其截面有效效高度分分别是4465和和11655mm对上下柱进进行大小小偏心受受压判断断：上柱：下柱：所以对于上上柱，NNNbb=18828.61kkN属于于大偏心心受压对于下柱，NNNbb=58554.006kNN属于大大偏心受受压以下最不利利内力：上柱：M=1533.5 kNm N=5529.7kNN下柱，M=8300.999kNm N=117744.5kkN6.1.22上柱配配筋计算算 ， 故故应考虑虑结构侧侧移和构构件挠曲曲引起的的二阶弯弯矩对轴轴向压力力偏心矩矩的影响

33、响，压力力偏心矩矩的影响响： ， 选用4228（AS=24663mmm2），全全部纵向向钢筋的的配筋率率6.1.33 下下柱配筋筋计算 ， ，故应考虑虑的影响响 ， 所以以选4222（AS= =15540mmm2），6.2 柱柱的裂缝缝宽度验验算选择最不利利内力验验算：上柱：M=1533.5KKN.mm N=5299.7KKN下柱：M=-8330.999KNN.m N=17774.55KN根据以上两两组内力力组合项项次，可可计算出出与该两两组内力力对应的的弯矩和和轴力标标准值为为： 上柱：MK=1177.866KN.m NK=4388.477KN下柱：MKK=2722.099KN.m NK=3811.777KN上柱裂缝宽宽度验算算：，因为，故故需做裂裂缝宽度度验算 下柱裂缝宽宽度验算算： ， ， 所以满足足要求6.3 柱柱箍筋配配置由于柱顶，柱柱底截面面混凝土土的抗震震承载力力显然大大于剪力力，故可可以按构构造配筋筋要求配配筋。根根据构造造要求，上上下柱均均选用的的箍筋。7 牛腿设设计7.1 牛牛腿几何何尺寸的的确定 6.88.1牛