单层混凝土结构工业厂房设计11385.docx
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1、3.9单层厂房排架结构设计实例A Design of Example for Mill Bents of One-story Industrial Workshops3.9.1 设计资料及要求1工程概概况某机修车间间为单跨厂房房,跨度度为244m,柱柱距均为为6m,车车间总长长度为666m。每每跨设有有起重量量为200/5t吊吊车各22台,吊吊车工作作级别为为A5级级,轨顶顶标高不不小于99.600m。厂厂房无天天窗,采采用卷材材防水屋屋面,围围护墙为为2400mm厚厚双面清清水砖墙墙,采用用钢门窗窗,钢窗窗宽度为为3. 6m,室室内外高高差为ll50mmm,素素混凝土土地面。建建筑平面面及剖
2、面面分别如如图3-76和和图3-77所所示。图3-766图3-7772结构设设计原始始资料厂房所在地地点的基基本风压压为,地地面粗糙糙度为BB类;基基本雪压压为。风荷荷载的组组合值系系数为00.6,其其余可变变荷载的的组合值值系数均均为0 7。土土壤冻结结深度为为0.3mm,建筑筑场地为为I级非非自重湿湿陷性黄黄土,地地基承载载力特征征值为ll65kkN/mm:,地地下水位位于地面面以下77m,不不考虑抗抗震设防防。3材料 基基础混凝凝土强度度等级为为C200;柱混混凝土强强度等级级为C330。纵纵向受力力钢筋采采用HRRB3335级、HHRB4400级级;箍筋筋和分布布钢筋采采用HPPB23
3、35级。4 设计要求 分分析厂房房排架内内力,并并进行排排架柱和和基础的的设计;3.9.22 构件件选型及及柱截面面尺寸确确定因该厂房跨跨度在ll5-336m之之间,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。为为了保证证屋盖的的整体性性和刚度度,屋盖盖采用无无檩体系系。由于于厂房屋屋面采用用卷材防防水做法法,故选选用屋面面坡度较较小而经经济指标标较好的的预应力力混凝土土折线形形屋架及及预应力力混凝土土屋面板板。普通通钢筋混混凝土吊吊车粱制制作方便便,当吊吊车起重重量不大大时,有有较好的的经济指指标,故故选用普普通钢筋筋混凝土土吊车粱粱。厂房房各主要要构件造造型见表表3-116
4、。 由由设计资资料可知知,吊车车轨顶标标高为99. 880m。对对起重量量为200/5tt、工作作级别为为A5的的吊车,当当厂房跨跨度为224m时时,可求求得吊车车的跨度度=24-0. 752=22. 5mm,由附附表4可可查得吊吊车轨顶顶以上高高度为22.3mm;选定定吊车梁梁的高度度=1.20mm,暂取取轨道顶顶面至吊吊车梁顶顶面的距距离=00.2mm,则牛牛腿顶面面标高可可按下式式计算: 牛牛腿顶面面标高=轨顶标标高-=9.60-1.220-00.200=8.20mm由建筑模数数的要求求,故牛牛腿顶面面标高取取为8. 400m。实实际轨顶顶标高=8. 40+1. 20+0.220=99.
5、 880m9. 60mm。考虑吊车行行驶所需需空隙尺尺寸=2220mmm,柱柱顶标高高可按下下式计算算:柱顶标高=牛腿顶顶面标高高+吊吊车高度度+, =8. 400+1. 200+0. 200+2. 300+0. 222=122.322m故柱顶(或或屋架下下弦底面面)标高高取为112. 30mm。 取取室内地地面至基基础顶面面的距离离为0.5m,则则计算简简图中柱柱的总高高度、下下柱高度度和上柱柱高度分分别为 =12.3+00. 55=122. 88m =8.44+0. 5=8.99m =12.88.99=3.9m 根根据柱的的高度吊吊车起重重量及工工作级别别等条件件,可由由表3-5并参参考表
6、33-7确确定柱截截面尺寸寸为A、BB轴 上上柱 口下柱 3.9.33 定位位轴线 横横向定位位轴线除除端柱外外,均通通过柱截截面几何何中心。对对起重量量为200/5tt、工作作级别为为的吊车车,由附附表4可可查得轨轨道中心心至吊车车端部距距离;吊吊车桥架架外边缘缘至上柱柱内边缘缘的净空空宽度,一一般取。 对对边柱,取取封闭式式定位轴轴线,即即纵向定定位轴线线与纵墙墙内皮重重合,则则,故 亦符符合要求求。3.9.44 计算算简图确确定 由由于该机机修车间间厂房,工工艺无特特殊要求求,且结结构布置置及荷载载分布(除除吊车荷荷载外)均均匀,故故可取一一榀横向向排架作作为基本本的计算算单元,单单元的
7、宽宽度为两两相邻柱柱间中心心线之间间的距离离,即,如如图3-78(b)所示示;计算算简图如如图3-78(a)所示示。 (a)(b)图3-7883.9.55 荷载载计算1. 永久久荷载(l)屋盖盖恒载为了简化计计算,天天沟板及及相应构构造层的的恒载,取取与一般般屋面恒恒载相同同。两毡三油防防水层 20mm厚厚水泥砂砂浆找平平层 100mmm厚水泥泥蛭石保保温层 一毡两油隔隔气层 20mm厚厚水泥砂砂浆找平平层 预应力混凝凝土屋面面板(包包括灌缝缝) 屋盖钢支撑撑 图33-799 A、BB柱永久久荷载作作用位置置相同屋架自重重重力荷载载为l006kNN/榀,则则作用于于柱顶的的屋盖结结构自重重标准
8、值值为 (2)吊车车梁及轨轨道自重重标准值值 (3)柱自自重标准准值A、B轴 上柱 下柱柱各项永久荷荷载作用用位置如如图3-79所所示。 2屋面可可变荷载载由荷载规规范查查得,屋屋面活荷荷载标准准值为00.5kkN/,屋面面雪荷载载标准值值为0.25kkN/,由于于后者小小于前者者,故仅仅按屋面面均布活活荷载计计算。作作用于柱柱顶的屋屋面活荷荷载标准准值为 的作用位置置与作用用位置相相同,如如图3-79所所示。3吊车荷荷载对起重量为为20/5t的的吊车,查查附表44并将吊吊车的起起重量、最最大轮压压和最小小轮压进进行单位位换算,可可得: 根据据B及KK,可算算得吊车车梁支座座反力影影响线各各轮
9、压对对应点的的竖向坐坐标值,如如图3-80所所示,据据此可求求得吊车车作用于于柱上的的吊车荷荷载。图3-800 (1)吊车竖竖向荷裁裁 吊车竖竖向荷载载标准值值为 (22)吊车车横向水水下荷藏藏 作用于于每一个个轮子上上的吊车车横向水水平制动动力为 同时作作用于吊吊车两端端每排架架柱上的的吊车横横向水平平荷载标标准值为为 4风荷载载 风荷荷载标准准值按式式(312)计计算,其其中基本本风压按按B类地地面粗糙糙度,根根据厂房房各部分分标高(图图377),由由附表33-1可可查得风风压高度度变化系系数为 柱顶顶(标高高12.30mm) 檐口口(标高高14.60mm) 屋顶顶(标高高16.00) 风
10、荷荷载体型型系数如如图3-81(a)所所示,则则由式(3-112)可可求得排排架迎风风面及背背风面的的风荷载载标准值值分别为为则作用于排排架计算算简图(图3-81bb)上的的风荷载载标准值值为 图3-813.9.66 排架架内力分分析有关关系数厂房为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。由由于该厂厂房的AA柱和BB柱的柱柱高、截截面尺寸寸等均相相同,故故这两柱柱的有关关参数相相同。1柱顶剪剪力分配配系数柱顶位移系系数 和和柱的剪剪力分配配系数 分别计计算,结结果见下下表柱号A、B柱由上表可知知,。2.单阶变变截面柱柱柱顶反反力系数数由表3-99中给出出的公式式可分别别计算不不同荷
11、载载作用下下单阶变变截面柱柱的柱顶顶反力系系数,计算结果见见表3-19。表 3-119 简图柱顶反力系系数A柱和B柱柱2.14331.10440.55990.32663 内力正负号号规定本例题中,排排架柱的的弯矩、剪剪力和轴轴力的正正负号规规定如图图3-882所示示,后面面的各弯弯矩图和和柱底剪剪力均未未标出正正负号,弯弯矩图画画在受拉拉一侧,柱柱底剪力力按实际际方向标标出。图 3-8823.9.77 排架架内力分分析1 永久荷载作作用下排排架内力力分析永久荷载作作用下排排架的计计算简图图如图33-833(a)所所示。图中的重力力荷载 及力矩矩 根据据图3-79确确定,即即由于图3-83(a)
12、所所示排架架为对称称结构且且作用对对称荷载载,排架架结构无无侧移,故故各柱可可按顶为为不动铰铰支座计计算内力力。按照照表3-19计计算的柱柱顶反力力系数,柱柱顶不动动铰支座座反力可可根据表表3-99所列的的相应公公式计算算求得,即即求得柱顶反反力后,可可根据平平衡条件件求得柱柱各截面面的弯矩矩和剪力力。柱各各截面的的轴力为为该截面面以上重重力荷载载之和。恒恒载作用用下排架架结构的的弯矩图图、轴力力图和柱柱底剪力力分别见见图3-83(b)、(c)。图3-8332 屋面可变荷荷载作用用下排架架内力分分析排架计算简简图如图图3-884(aa)所示示。屋架架传至柱柱顶的集集中荷载载,它在在柱顶及及变阶
13、处处引起的的力矩分分别为按照表3-19计计算的柱柱顶反力力系数和和表3-9所列列的相应应公式可可求得柱柱顶不动动铰支座座反力即即则排架柱顶顶不动铰铰支座总总反力为为:排架各柱的的弯矩图图、轴力力图及柱柱底剪力力如图33-844(b)、(cc)所示示。图 3-8843 屋面可变荷荷载作用用下排架架内力分分析(1)作用用于A柱柱计算简图如如图3-86(a)所所示。其其中吊车车竖向荷荷载、在牛腿腿顶面处处引起的的力矩分分别为:按照表3-19计计算的柱柱顶反力力系数和和表3-9所列列的相应应公式可可求得柱柱顶不动动铰支座座反力分分别为排架各柱顶顶剪力分分别为排架各柱的的弯矩图图、轴力力图及柱柱底剪力力
14、如图33-866(b)、(cc)所示示。图 3-886(2) 作用于B柱柱同理,将 作用于于A柱情情况的AA、B柱柱内力对对换,并并改变内内力符号号可求得得各柱的的内力。(3) 作用于ABB跨柱当AB跨作作用吊车车横向水水平荷载载时,排排架计算算简图如如图3-90(a)所所示。由表3-99得 , 则柱柱顶不动动铰支座座反力分分别为排架柱顶总总反力RR为各柱顶剪力力分别为为排架各柱的的弯矩图图及柱底底剪力值值如图33-900(b)所示。当当方向相相反时,弯弯矩图和和剪力图图只改变变符号,数数值不变变。图 3-9904 风荷载作用用下排架架内力分分析(1) 左吹风时计算简图如如图3-92(aa)所
15、示示。柱顶不动铰铰支座反反力及总总反力分分别为 各柱顶剪力力分别为为排架内力图图如图33-922(b)所示。(2) 右吹风时将图3-992(bb)所示示A、BB柱内力力图对换换,并改改变内力力符号后后即可。图 3-9923.9.88 内力力组合以A柱内力力组合为为例。控控制截面面分别取取上柱底底部截面面I-II、牛腿腿顶截面面和下下柱底截截面-,如图图3-553所示示。表33-200为各种种荷戴作作用下AA柱各控控制截面面的内力力标准值值汇总表表。表中控制截截面及正正号内力力方向如如表3-20中中的例图图所示。荷荷载效应应的奉基基本组合合设计值值按式(3-224)进进行计算算。在每每种荷载载效
16、应组组合中,对对矩形和和I形截截面柱均均应考虑虑以下四四种组合合,即(1)及相相应的(2)及相相应的;(3)及相相应的;(4)及相相应的。表 3-220控制截面及及正向内内力荷载类别永久荷载效效应SGGK屋面可变荷荷载效应应SGKK吊车竖向荷荷载效应应SGKK吊车水平荷荷载效应应SQKK风荷载效应应SQKK作用在A柱柱作用在B柱柱作用在ABB跨左风右风弯矩图及柱柱底截面面剪力序号I-IMK15.5332.41-27.222-27.777019.466-27.228NK295.44036.00000000II-IIIMK-45.003-6.599111.4461.26019.466-27.228
17、NK339.77036.000462.22596.755000III-IIIIMK22.3553.0249.344-62.11+62.11165.883-140.24NK381.44436.000462.22596.755000VK7.571.08-6.988-7.1228.2624.411-16.665由于本例不不考虑抗抗震设防防,对柱柱截面一一般不需需进行受受剪承载载力计算算。故除除下柱底底截面-外,其其他截面面的不利利内力组组合未给给出所对对应的剪剪力值。对柱进行裂裂缝宽度度验算和和基础地地基承载载力计算算时,需需采用荷荷载效应应的标准准组合和和准永久久组合的的效应设设计值。表表3-22
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