单层厂房排架结构设计11816.docx
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1、混凝土结构课程设计计算书Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.学 号 201220211129 混凝土结构构课程设计计单层厂房排排架结构设设计院 (系)名名 称: 航天与建建筑工程学学院专 业 名 称: 土土木工程学 生 姓 名: 杨杨 浩指 导 教 师: 郭郭 庆 勇 2014年年6月目 录录1. 设计计资料及要要求32. 结构构构件选型型、结构布布置方案确确定说明53. 定位位轴线64. 计算算简图确定定75. 荷载载计算75.1 恒恒载75.2 屋屋面活荷载载95.3 风风荷载95.4 吊
2、吊车荷载106.排架内内力分析106.1 恒载作用用下排架内内力分析116.2 屋屋面活荷载载作用下排排架内力分分析126.3 风风荷载作用用下排架内内力分析146.4 吊吊车荷载作作用下排架架内力分析析167. 内力力组合218. 柱截截面设计248.1选取取控制截面面最不利内内力248.2上柱柱配筋计算算248.3下柱柱配筋计算算258.4柱的的裂缝宽度度验算288.5柱的的箍筋配置置298.6牛腿腿设计298.7柱的的吊装验算算309. 基础础设计319.1作用用于基础顶顶面上的荷荷载计算329.2基础础尺寸及埋埋置深度339.3基础础高度验算算349.4基础础底板配筋筋计算3510.
3、参考资料料38单层厂房排排架结构设设计1. 设计计资料及要要求(1)工程程概况某金工装配配车间为两两跨等高厂厂房,跨度度均为188m,柱距距均为6mm,车间总总长度为666m。每每跨设有起起重量为1150/330t吊车车各2台,吊吊车工作级级别为A55级,轨顶顶标高9.30m。厂厂房无天窗窗,采用卷卷材防水屋屋面,围护护墙为2440mm厚厚双面清水水砖墙,采采用钢门窗窗,钢窗宽宽度为4.8m,室室内外高差差为350mmm,素混凝凝土地面。建建筑平面及及剖面分别别如图1和图2所示。(2)结构构设计原始始资料厂房所在地地点的基本本风压为00.4kNN/m2,地面粗粗糙度为BB类;基本本雪压为00.
4、5kNN/m2。风荷载的的组合值系系数为,雪荷载的组组合值系数数为其余可可变荷载的的组合值系系数均为。基础持力力层为粉土土,粘粒含含量c=0.8,地基承载载力特征值值fak=1880kN/m2,埋深-2.0mm,基底以以上土的加加权平均重重度m=17kNN/m3,基底以下下图的重度度=18kN/m3。(3)材料料基础混凝土土强度等级级为C20;柱柱混凝土强强度等级为为C30。柱中纵向受受力钢筋采采用HRBB335级级;箍筋和和分布钢筋筋采用HPPB3000级。(4)设计计要求分析厂房排排架内力,并并进行排架架柱和基础础的设计;绘制排架架柱和基础础的施工图图。图1 厂房房平面图图4 厂房房剖面图
5、2. 结构构构件选型型、结构布布置方案确确定说明因该厂房跨跨度在15536m之之间,且柱柱顶标高大大于8m,故故采用钢筋筋混凝土排排架结构。为为了保证屋屋盖的整体体性和刚度度,屋盖采采用无檩体体系。由于于厂房屋面面采用卷材材防水做法法,故选用用屋面坡度度较小而经经济指标较较好的预应应力混凝土土折线形屋屋架及预应应力混凝土土屋面板。普普通钢筋混混凝土吊车车梁制作方方便,当吊吊车起重量量不大时,有有较好的经经济指标,故故选用普通通钢筋混凝凝土吊车梁梁。厂房各各主要构件件选型见表表1。表1主要承承重构件选选型表构件名称标准图集选用型号重力荷载标标准值屋面板04G4110-11.5m6m预应应力混凝土
6、土屋面板YWB-22(中间跨跨)YWB-22s(端跨跨)1.4kN/m2(包括灌缝缝重)天沟板04G4110-11.5m6m预应应力混凝土土屋面板(卷材防水水天沟)TGB688-11.91kN/m2屋架04G4115-1预应力混凝凝土折线型型屋架(跨跨度18m)YWJA-18-1AAa70.866N/榀0.05kN/m2吊车梁04G3223-2钢筋混凝土土吊车梁(吊吊车工作级级别为A11-A5)DL-8ZZ(中间跨跨)DL-8BB(边跨)39.5kN/根40.8kN/根轨道连接04G3225吊车轨道联联结详图0.80kN/m2基础梁04G3220钢筋混凝土土基础梁JL-316.7kN/根由上图
7、可知知,吊车轨轨顶标高为为9.30m。对对起重量为为150/30t、工工作级别为为A5的吊吊车,当厂厂房跨度为为18m时,可可求得吊车车的跨度LLk=180.75X22=16.5m,由由附表4可查得得吊车轨顶顶以上高度度为2.05m;选定吊车车梁的高度度,暂取轨轨道顶面至至吊车梁顶顶面的距离离,则牛腿腿顶面标高高可按下式式计算:牛腿顶面标标高=轨顶顶标高-=9.3001.2200.20=77.90mm由建筑模数数的要求,故故牛腿顶面面标高取为为8.10m。考虑吊车行行驶所需空空隙尺寸=220mmm,柱顶顶标高可按按下式计算:柱顶标高=牛腿顶面面标高+吊车高高度+=8.100+1.220+0.2
8、0+22.30+0.222=11.57m故柱顶(或或屋架下弦弦底面)标标高取为111.70mm。取室内地面面至基础顶顶面的距离离为0.55m,则计计算简图中柱的总总高度、下下柱高度和和上柱高度度分别为=11.77+0.55=12.2m=8.1+0.5=8.6m=12.22-8.6=3.6m根据柱的高高度、吊车车起重量及及工作级别别等条件,确确定柱截面面尺寸,以以及由柱的的截面尺寸寸,可求得得柱的截面面几何特征征及自重标标准值,见见表2。表2柱截面面尺寸及相相应的计算算系数柱号计算参数截面尺寸/mm面积/惯性矩/自重/(kkN/m)A,C上柱矩4004001.621.31084.0下柱40099
9、0011501.875105195.381084.69B上柱矩4006002.4105721086.0下柱14001000015001.975105256.341084.943. 定位位轴线横向定位轴轴线除端柱柱外,均通通过柱截面面几何中心心。对起重重量为1550/300t工作级级别为A55的吊车,可可查得轨道道中心至吊吊车端部距距离B1=2300mm;吊车车桥架外边边缘至上柱柱内边缘的的净空宽度度,一般取取值不小于于80mmm。对中柱,取取纵向定位位轴线为柱柱的几何中中心,则=300mmm,故B2= ee - B1 - B3= 7550 - 230 3000 = 2220mmm80mmm符合
10、要求。对边柱,取取封闭式定位轴线线,即纵向向定位轴线线与纵墙内内皮重合,则则=4000mm,故故B2= e - B1 - B3= 7550 - 230 4000 = 1120mmm80mmm符合要求。4. 计算算简图确定由于该金工工车间厂房房,工艺无无特殊要求求,且结构构布置及荷荷载分布(除除吊车荷载载外)均匀匀,故可取取一榀横向向排架作为为基本的计计算单元,单单元的宽度度为两相邻邻柱间中心心线之间的的距离,即即B=6.0m,如如图5(a)所所示;计算算简图如图5(b)所示。图5计算单单元和计算简图5. 荷载载计算5.1 恒恒载屋盖恒载载两毡三油防防水层0.35kNN/20mm厚厚水泥砂浆浆找
11、平层 200kN/0.022m=0.40kNN/100mmm厚水泥蛭蛭石保温层层 4kN/00.1m=0.40kN/一毡两油隔隔气层 0.005kN/20mm厚厚水泥砂浆浆找平层 200kN/0.022m=0.40kNN/预应力混凝凝土屋面板板(包括灌灌缝) 1.440kN/屋架钢支撑撑 合计 3.05kN/屋架重力荷荷载为1006kN/榀,则作作用于柱顶顶的屋盖结结构重力荷荷载设计值值为(3.005kN/6m18m/22+70.86kNN/2)=240.16kNN吊车梁及及轨道重力力荷载设计计值(39.5kN+0.8kkN/m6m)=53.116kN柱自重重重力荷载设设计值A,C柱4kN/m
12、3.6m=17.82 kN(上柱)4.699kN/mm8.66m=48.40 kN(下柱柱)B柱6kN/m3.6m=25.92kNN(上柱)4.944kN/mm8.66m=50.98kNN(下柱)各项恒载作作用位置如如图6所示。图6 荷载载作用位置置图(单位:kN)5.2 屋屋面活荷载载屋面活荷载载标准值为为0.5kkN/,雪雪荷载标准准值为0.5kN/,后者等于于前者,故故仅按前者者计算。作作用于柱顶顶的屋面活活荷载设计计值为0.56m118m/22=37.80kNNQ1的作用用位置与作作用的位置置相同,如如图6所示。5.3 风风荷载风荷载标准准值按下式式计算,其其中0=0.4kNN/m2,
13、根据厂房房各部分标标高(图4)及B类类地面粗糙糙度确定如如下:柱顶(标高高11.770m)=11.0488檐口(标高高13.000m)=11.0844屋顶(标高高10.00mm)=1.112如图7所示示,可得排排架迎风面面及背风面面的风荷载载标准值分分别为1k=z z s1 0=1.00.81.04480.4 kN/mm2=0.3335kNN/m21k=z z s1 0=1.000.81.04480.4 kN/mm2=0.3335kNN/m2图7 风荷荷载体型系数及排架计算简图则作用于排排架计算简简图(图7)上的风风荷载设计计值为:q1=1.40.3335 kN/mm26m=2.881 kNN
14、/m2q2=1.40.1688 kN/mm26m=1.441 kNN/m2Fw=QQ(s1+s1) zh1+(s3+s4) zh2 z0B =1.4(0.8+0.4)1.12292.3+(-0.6+0.5) 1.1771.0 1.000.4kNN/m26.0m = 9.688kN图8 吊车车荷载作用下支支座反力影影响线5.4 吊吊车荷载由给定吊车车150/30t,可可知吊车参参数为:对对于AB跨跨:B=5.665m , K=44.40mm , gg=53.0kN , Q=150kkN , Fp,mmax=1165kNN , FFp,miin=344kN根据及,可可算得吊车车梁支座反反力影响线线
15、中各轮压压对应点的的竖向坐标标值,如图图8所示。吊车竖向向荷载吊车竖向荷荷载设计值值:Dmax =Q Fp,mmax yi =1.4165 kkN(1+00.7922+0.2267+00.0588) = 489.03kNNDmin =Q Fp,mmin yi =1.434 kNN(1+00.7922+0.2267+00.0588) = 100.77kNN吊车横向向水平荷载载:作用于于每个轮子子上的吊车车横向水平平制动力为为:T = 11/4(Q+gg) = 1/40.1(1500kN + 533kN) = 5.0075kNN作用于排架架柱上吊车车横向水平平荷载设计计值为:Tmax =Q Tyi
16、 =1.45.0775kN2.1117 = 15.004kN6.排架内内力分析该厂房为单单跨等高排排架,可用用剪力分配配法进行排排架内力分分析。其中中柱的剪力力分配系数数按下式计算:式中:第i根排排架的抗侧侧移刚度。其其结果见表表3。表3 柱剪剪力分配系系数柱别A,C柱n = 00.1099 = 00.2955C0 = 2.4880A = C = 00.206610-100 H3/EA = C=0.2287B柱n = 00.2811 = 00.2955C0 = 2.8115A = 0.133910-100 H3/EB=0.4266.1 恒载作用用下排架内内力分析恒载作用下下排架的计计算简图如如
17、图9(a)所示。 ; ; ;如图9所示示,排架为为对称结构构且作用对对称荷载,排排架结构无无侧移,故故各柱可按按柱顶为不不动铰支座座计算内力力。柱顶不不动铰支座座反力计算算如下:对于A,CC柱, 则: ,求得后,可可用平衡条条件求出柱柱各截面的的弯矩和剪剪力。柱各各截面的轴轴力为该截截面以上重重力荷载之之和,恒载载作用下排排架结构的的弯矩图和轴力图分别见图9(b)、(c)。图9(d)为为排架柱的的弯矩、剪剪力和轴力力的正负号号规定。图9恒载作作用下排架架的内力计算简图及内力图6.2 屋屋面活荷载载作用下排排架内力分分析(1)ABB跨作用屋屋面活荷载载排架计算简简图如图10(aa)所示其中 ,它
18、它在柱顶及及变阶处引引起的力矩矩为:对于A柱, 则 对于B柱, 则排架柱顶顶不动铰支支座总反力力为: 将R反向作作用于排架架柱顶,用用下式计算相应应的柱顶剪剪力,并于于柱顶不动动铰支座反反力叠加,可可得屋面活活荷载作用用于AB跨跨时的柱顶顶剪力,即即: 排架结构的的弯矩图和和轴力图分分别见图10(b)、(cc)。图10 AAB跨作用用屋面活荷荷载时排架的的计算简图及内力图(2)BCC跨作用屋屋面活荷载载由于结构对对称,且BBC跨与AAB跨作用用荷载相同同,故只需需将图10中各内内力图的位置及及方向调整整一下即可可,如图11所示。图11 BC跨作作用屋面活活荷载时排架的的计算简图及内力图6.3
19、风风荷载作用用下排架内内力分析(1)左吹吹风时排架计算简简图如图12(aa)所示对于A,CC柱,已知知, 则: 各柱顶剪力力分别为:排架弯矩图图如图12(bb)所示:图12左吹吹风时排架的的计算简图及内力图() (2)右右吹风时计算简图如如图13(aa)所示。将将图12所示AA,C柱内内力图对换且改改变内力符符号后可得得,如图13(bb)所示。图13 右右吹风时排架的的计算简图及内力图()6.4 吊吊车荷载作作用下排架架内力分析析(1)作用用于A柱计算简图如如图14(aa)所示其中,吊车车竖向荷载载,在牛腿顶顶面处引起起的力矩为为: 对于A柱, ,则:对于B柱,则: 排架各柱剪剪力为:排架各柱
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