混凝土单层工业厂房课程设计70392.docx
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1、混凝土课程程设计设计名称单层工业厂厂房设计专业班级土131学 号13904444377姓 名陈超指导老师于峰日 期2016年年6月29日建筑工程学学院土木系系制目录一、设计资料- 3 -二、梁柱的结构布置- 3 -三、排架结构计算- 7 -四、荷载计算- 7 -五、内力分析- 12 -六、最不利内力组合- 29 -七、排架柱的设计- 35 -八、基础设计- 45 -一、 设计资料1. 平面和剖面面本车间为两两跨等高厂厂房,车间间面积为33024mm2,车间长长度72mm。AB跨有两两台30/5tA44级软钩吊吊车, BBC跨有两两台10ttA5级软软钩吊车,轨轨顶、柱顶顶标高和跨跨度见图。车车
2、间平面、剖剖面如下。2. 建筑构造屋 盖:三毡四油上上铺绿豆砂砂小石子(防防水层)25mm厚厚水泥砂浆浆(找平层层)100mmm厚水泥蛭蛭石砂浆(保保温层)大型预制预预应力混凝凝土屋面板板围护结构:240mmm厚普通砖砖墙门 窗:钢门窗,窗窗宽4.22m3. 自然条件基本风压:0.35kNm2基本雪压:0.20kNm24. 材料混凝土:柱柱采用C225或C30。钢筋:HPPB3000级、HRBB335级级、HRBB400级级各种直径径的钢筋。5. 部分构件自自重构件名称标准图号选用型号允许荷载(kN/mm2)自重(kNN/m2)备注屋架G415YWJ2441D3.5每榀1122.75kkN屋架
3、边缘高高度1.44米,屋架架垂直高度度2.8米屋面板G410YWB222.461.4自重包括灌灌缝吊车梁G323DL9B40.8 kN每根根吊车梁梁高高1.2米连系梁、基基础梁G32016.7kkN每根轨道连接G3250.8 kkN/m天沟板G410TGB68813.051.91自重包括灌灌缝混凝土柱计算确定其他附件不考虑地基承载力力特征值 fa=240kNm2(已已修正)单层工业厂厂房设计时时,屋架对对上部柱的的偏心距取取为20mmm。构件使用环环境为一类类。室外地地面标高为为-0.4450m。二、 梁柱的结构构布置1. 排架柱尺寸寸的选定由图可知:AB跨轨顶顶标高111.455m,BC跨轨
4、顶顶标高111.15mm,AB跨屋架架顶标高117.955m,BC跨屋架架顶标高118.1mm柱全高 H=15.20m,上上柱高度 Hu=4.20m,下柱高度度 Hl=11.00m。上柱与全全柱高的比比值 =HuH=4.2015.20=0.276。边柱A、CC:上柱: bh=500500mm下柱:I bhbihi=5001000120200mm中柱B:上柱: bh=500600mm下柱:I bhbihi=5001200120200mmI字形截面面其余尺寸寸如下图所示。2. 上下柱截面面惯性矩及及其比值.1) 排架平面内内边柱上柱:Iu=1125005003=5.208109mm4下柱:Il=1
5、1250010003-1123805503-21238025275+2532=3.5641010mm4中柱上柱: Iu=1125006003=9.0109mm4下柱:Il=11250012003-1123807503-21238025375+2532=5.7241010mm42) 排架平面外外边柱上柱:Iu=1125005003=5.208109mm4下柱:Il=21122005003+1125501203+2123802560+19032=4.319109mm4中柱上柱:Iu=1126005003=6.25109mm4 下柱:Il=21122005003+1127501203+2123802
6、560+19032=4.348109mm4三、 排架结构计计算1. 计算简图2. 柱的计算参参数柱的计算参参数表柱号计算参数截面尺寸(mm)面积(1005mm2)惯性矩(109mm4)自重(kNN/m)IxIyA、C上柱50055002.55.20885.20886.25下柱500110001202002.815535.6444.21997.04B上柱50066003.09.06.257.5下柱500112001202003.055557.2444.34887.64四、 荷载计算1. 恒载1) 屋盖自重预应力混凝凝土大型屋屋面板 1.21.4=1.68kNm225mm水水泥砂浆找找平层 1.2
7、200.025=0.6kNm2100mmm水泥蛭石石砂浆保温温层 1.260.1=0.72kNm2三毡四油上上铺绿豆砂砂小石子防防水层 1.20.4=0.48kNm2小计 3.48kNm2天沟板 1.21.9162=27.50kN屋架自重 1.2112.75=135.30kN则作用于柱柱顶的屋盖盖结构自重重:AB跨:GA=0.53.48621+27.5+135.3=300.64kNBC跨:G1=0.53.48624+27.5+135.3=331.96kNG1A+G1C=331.96+300.64=632.60kN2) 柱自重A、C轴上上柱:G2A=G2C=GgkHu=1.26.254.2=31
8、.5kN下柱:G3A=G3C=GgkHu=1.27.0411.0=92.928kNB轴上柱:G2B=1.27.54.2=37.8kN下柱:G3B= 1.27.6411.0=100.848kN3) 吊车梁及轨轨道自重G4=1.240.8+0.86.0=54.72kN各项永久荷荷载及其作作用位置见见下图2. 屋面活荷载载由荷载规规范查得屋面面活荷载标标准值为00.5kNm2(因因屋面活活活荷载大于于雪荷载,故故不考虑雪雪荷载)。QAB=1.40.56210.5=44.10kNQBC=1.40.56240.5=50.40kN活荷载作用用位置于屋屋盖自重作作用位置相相同,如上上图所示。3. 吊车荷载本
9、车间选用用的吊车主主要参数如如下:AB跨:330t/55t吊车,中中级工作制制,吊车梁梁高1.22m。B=6.115m K=4.8mPmax,k=280kNPmin,k=65kNG1,k=365kNG2,k=117kNBC跨:110t吊车车,中级工工作制,吊吊车梁高00.9m。B=5.555m K=4.4mPmax,k=125kNPmin,k=47kNG1,k=224kNG2,k=38kN吊车梁的支支座反力影影响线如下下所示。故故作用于排排架柱上的的吊车竖向向荷载分别别为:AB跨:Dmax=QPmax,kyi=1.40.92801+0.775+0.2=696.78kNDmin=QPmin,ky
10、i=1.40.9651+0.775+0.2=161.75kNBC跨:Dmax=QPmax,kyi=1.40.91251+0.775+0.808=296.57kNDmin=QPmin,kyi=1.40.9471+0.775+0.808=111.51kN由于作用在在每一个轮轮子上的吊吊车横向水水平荷载标标准值为:Tk=14G2,k+Qg对于10tt的软钩吊吊车:=0.12,Tk=140.1238+1010=4.14kN。对于30/5t的软软钩吊车:=0.10,Tk=140.10117+3010=10.43kN。故作用在排排架柱上的的吊车水平平荷载分别别为:AB跨:Tmax=DmaxTkPmax,k
11、=696.7810.43280=25.96kNBC跨:Tmax=DmaxTkPmax,k=296.574.14125=8.93kN4. 风荷载该地区基本本风压为0=0.35kNm2,风风压高度变变化系数按按B类地面粗粗糙度取。柱顶至室外外地面的高高度为144.70m,查得 z=1.1316檐口至室外外地面的高高度为177.35mm,查得 z=1.182风荷载标准准值为:1=s1z0=0.81.13160.35=0.3168kPa2=s2z0=0.41.13160.35=0.1584kPa则作用在排排架计算简简图的风荷荷载设计值值为:q1=Q1B=1.40.31686=2.6611kNmq2=Q
12、2B=1.40.15846=1.3306kNmAFw=Qzz0Bs1+s2h1+s3+s4h2=10.686kN风荷载作用用下的计算算简图如下下图所示。五、 内力分析1. 剪力分配系系数的计算=HuH,n=IuIl,C0=31+31n-1,i=H3C0EcIli,=1i1i剪力分配系系数计算柱列惯性矩(109mm4)nC0i(10-11EcH3)A、C列上5.210.14660.27662.671.050.28下35.644B列上9.000.15772.700.650.44下57.2442. 永久荷载1) 屋盖自重作作用将屋盖自重重荷载简化化为图6(a)其中G1CC=3311.96kkN, G
13、1A=3000.644kN,G1B=G11AG1C=632.60kNN。M1A= G1Ae1=3000.640.022=6.001 kNNmM1C=GG1Ce1=-3331.9660.002=-66.64kkNmM1B=MM1A+M1C=6.01-66.64=-0.663 kNNmM2A=GG1e2=3000.640.255=75.16 kkNm M2C=GG1e2=3311.960.255=82.99kNNmM2B=MM1B=-00.63kkNm由A、C柱柱:n=00.1466,=0.276,查表或计算算得,对C柱:对A柱:查表或计算算得,对C柱: 对A柱:则RC=RR1C+R2C=-00.
14、6555-6.7737=-7.3992kN(),RA=R11A+R2A=0.5936.1002=6.695kkN()B柱:n=0.1557,=0.2776,算得得C1=22.3522,C3=1.0889由M2B=M1B得:RB=O在R与M11、M2共同作用用下,可以以作出排架架的弯矩图图、轴力图图(b)、(c),如下图图6所示。图6 屋盖自重作用下排架弯矩图、轴力图2) 柱及吊车梁梁自重作用用由于在安装装柱子时尚尚未吊装屋屋架,此时时柱顶之间间无联系,没没有形成排排架,故不不产生柱顶顶反力,则则按悬臂柱柱分析其内内力.计算简图图如图7(a)所示。A柱:M2A=GG2Ae22=31.50.25=
15、77.8755kNm,G3A=992.9228kN,G4A=544.72kkN,M4A=GG4Ae=54.7720.25=113.688kNmm。B柱:G2B=337.8kkN,G33B=1000.8448kN,G4B=554.722kN。排架各柱的的弯矩图、轴轴力图如下下图7(b)、(c)所示。图7 柱及吊车梁作用下排架各柱弯矩图、轴力图3. 屋面活荷载载作用1) AB跨作用用有屋面活活荷载由屋架传至至柱顶的压压力为Q=44.110kN,由由它在A、B柱柱顶及及变阶处引引起的弯矩矩分别为:M1A=QQABe1=44.1000.02=0.8882kNm,M2A=QQABe2=44.1000.2
16、5=11.003kNm,M1B=QQABe3=44.1000.15=6.622 kNm,计算不动铰铰支座反力力A柱:由前知C11=1.55,C3=1.2234,则RA=RR1A+R2A=0.087+0.8995=0.982kkN()B柱:由前知C11=2.3352,则排架柱顶顶不动铰支支座总反力力为:R=RA+RB=0.9982+11.0244=2.0006kNN()将R反作用用于排架柱柱顶,按分分配系数求求得排架各各柱顶剪力力(A=C=0.228,B=0.444)VA=RAA-A R=00.9822-0.2282.006=0.4220kN()VB=RBB-B R=11.0244-0.4442
17、.006=0.1441kN()VC=RCC-C R=00-0.2282.006=-0.5562kNN()计算简图、排排架各柱的的弯矩图、轴轴力图如图图8所示。图8 AB跨活荷载作用下排架各柱弯矩图、轴力图2) BC跨作用用有屋面活活荷载由屋架传至至柱顶的压压力为Q=50.440kN,同同理可得M1C=QQBCe1=50.4000.02=-1.001kNm,M2C=QQBCe2=50.4000.25=-12.60kNNm,M1B=QQBCe3=50.4000.15=-7.556 kNNm,计算不动铰铰支座反力力A柱:由前知C11=1.55,C3=1.2234,则R=R11C+R2C+RB=00.
18、100+0.8995+1.023=2.2993kN()则排架柱顶顶不动铰支支座总反力力为:R=RA+RB=0.9982+11.0244=2.0006kNN()将R反作用用于排架柱柱顶,按分分配系数求求得排架各各柱顶剪力力(A=C=0.228,BB=0.444)VA= -A R=00.6422kN()VB=RBB-B R=-0.1661kN()VC=RCC-C R=-0.4881kN()计算简图、排排架各柱的的弯矩图、轴轴力图如下下图9所示。图9 BC跨活荷载作用下排架各柱弯矩图、轴力图4. 吊车荷载作作用(不考考虑厂房整整体空间工工作)1) AB跨Dmmax作用用于A列柱时由于吊车竖竖向荷载D
19、Dmax和Dmin的偏偏心作用而而在柱中引引起弯矩。,其计算简图图如图100所示。图10 DDmax作作用于A列柱的计计算简图各柱不动铰铰支座反力力分别为:A列柱:nn=0.1146,=0.276, B列柱:nn=0.1157,=0.276,排架柱柱顶顶不动铰支支座的总反反力为:排架柱柱顶顶分配后的的剪力分别别为:当AB跨DDmax作用用于A列柱时,排排架各柱的的弯矩图和和轴力图如如图所示。图11 AB跨作用于A柱时排架架柱的弯矩矩图轴力图图2) AB跨Dmmax作用用于B列柱左侧侧时由于吊车竖竖向荷载和和的偏心作作用而在柱柱中引起弯弯矩。,其计算简图图如图122所示。图12 DDmax作作用
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