单层工业厂房课程设计1.pdf
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1、HuazhongUniversityofScienceandTechnology单层工业厂房课程设计班级:土木工程 1202 班姓名:学号:U2012154指导老师:周方圆2015 年 7 月 25 日目录目录1、概况.2、结构设计资料.3、建筑设计资料.4、吊车资料.二、二、结构选型结构选型.1、屋面板选型.2、天窗架选型.3、屋架选型.4、吊车梁选型.5、轨道连接确定.6、初选柱截面形式与尺寸.三、三、确定定位轴线确定定位轴线.1、横向定位轴线.2、纵向定位轴线.四、四、排架内力计算排架内力计算.1、计算参数.2、荷载计算.3、排架内力计算.五、五、荷载组合与内力组合荷载组合与内力组合.六
2、、六、柱配筋计算柱配筋计算.1、设计资料.2、内力.3、配筋计算.七、七、牛腿计算牛腿计算.八、八、排架柱吊装验算排架柱吊装验算.九、九、抗风柱设计抗风柱设计.十、十、基础设计计算基础设计计算.(一)、中间柱基础设计.(二)、抗风柱基础设计.(三)、边柱基础设计.十一、十一、支撑布置支撑布置.一、一、设计资料设计资料1 1、概况、概况某工厂拟建一个焊接车间,根据工艺布置的要求,车间为单跨单层厂房,厂房总长 66.00m,跨车间内分别设有一台 Q=20/5t 和一台 10t 的中级工作制吊车,吊车轨顶标高为 8.40m。跨度 18m,柱距 6m(端部为 5.5m)2 2、结构设计资料、结构设计资
3、料(1)自然条件:基本雪压 0.7kN/m2基本风压 0.7kN/m2地震设防烈度该工程位于非地震区,故不需抗震设防。(2)地质条件:场地平坦,地面以下 01.4m 为回填土,1.4m 以下为棕黄亚粘土层,该土层 fak=200kN/m2,m=17kN/m2,Es=8.9Mpa,4.9m 以下为棕红粘土层,该土层fak=250kN/m2,m=17.8kN/m2,Es=8.9Mpa,场地地下水位较低,可不考虑其对基础的影响。3 3、建筑设计资料、建筑设计资料屋面:采用卷材防水屋面,不设保温层;维护墙:采用 240 厚蒸压粉煤灰砖墙,外墙面为水刷石,内墙面为水泥石灰砂浆抹面;门窗:钢门、钢窗,尺寸
4、参见立面图;地面:采用 150 厚 C15 素混凝土地面,室内外高差为 300mm。4 4、吊车资料、吊车资料二、二、结构选型结构选型1.屋面板选型活荷载标准值为0.50kN/m2,基本雪压为0.70kN/m2,故屋面活荷载按0.70kN/m2计算。屋面荷载标准值为:防水层0.35kN/m220mm 厚水泥砂浆找平层0.20kN/m2积灰荷载0.50 2=1.0kN/m2活荷载0.70kN/m2外加荷载基本组合设计值:q=1.2(0.35+0.2)+1.4 (0.5 2+0.7)=3.04kN/m2。查询图集 04G410-1选用 YWB,其允许外加 均布 荷载基本组 合设 计值为3.24kN
5、/m23.0/m2,可以满足要求。板自重标准值为1.40kN/m2,灌缝重标准值为0.10kN/m2。1、屋架选型屋面荷载标准值:防水层0.35kN/m220mm 厚水泥砂浆找平层0.20kN/m2预应力混凝土屋面板及灌缝1.50kN/m2屋面支撑及吊管自重0.15kN/m2永久荷载总计2.20kN/m2积灰荷载0.50 2kN/m2活荷载0.70kN/m2可变荷载总计1.70kN/m2屋面荷载设计值为:q=1.2 2.2+1.4 1.7=5.02kN/m2q=1.35 2.2+1.4 1.7 0.7=4.64kN/m26m 钢天窗架带挡风板代号为 d;单跨两端外天沟代号为 B;根据实际屋面荷
6、载设计值在表中屋面荷载设计值为q=5.0kN/m2一栏,选取屋架承载能力序号为 4。根据图集 041415-1 选用屋架型号为 YWJA-18-2a。其自重为每榀60.5kN。2、吊车梁选型根据吊车梁支座竖向反力影响线及吊车参数,计算出最大剪力为332.87kN,查询04G3232 选用 DL9 吊车梁。每根自重为39.50kN。3、轨道连接确定轨道及垫层构造高度 200mm,轨道及连接杆自重取1.0kN/m。4、初选柱截面形式与尺寸根据设计资料,中级工作制吊车起重量 20t,轨顶标高为8.40m,查询下表选用柱型号为:上柱矩 500500,下柱工 5001000200。中级工作制吊车吊车起重
7、量(t)轨顶标高(m)6m 柱距(边柱)上柱(mm)下柱(mm)工 400600100工 400700100工 400800150工 400800150工 400900150工 4001000200工 4001000150工 4001000150工工 50050010001000200200工 6001200200工 5001200200工 5001400200工 60014002006m 柱距(中柱)上柱(mm)矩 400400矩 400600矩 400600矩 400600矩 400600矩 500600矩 400600矩 500600矩 500600矩 600600矩 500700矩 5
8、00700矩 600700下柱(mm)工 400600100工 400800150工 400800150工 400800150工 4001000150工 5001200200工 4001000150工 5001200200工 5001200200工 6001200200双 5001600300双 5001600300双 6001800300510688101520810123081012121450101214矩 400400矩 400400矩 400400矩 400500矩 400400矩 400500矩矩 500500500500矩 600500矩 500500矩 500600矩 6006
9、00三、三、确定定位轴线确定定位轴线1、横向定位轴线中柱定为轴线通过柱截面几何中心。在厂房纵向尽端处,定为轴线位于山墙内边缘,并把端柱中心线内移600mm。2、纵向定位轴线上柱截面尺寸 B3=500mm,由表一知 B1+B2 334mm,故B1+B2+B3750mm,采用非封闭式定位轴线,如图。查询吊车参数得B1=230mm;取B2=170mm;B31=350mm;B32=150mm。四、四、排架内力计算排架内力计算1、计算参数柱顶标高H=H1+h1+h2:式中H1为轨顶标高,h1为吊车轨顶以上高度,h2为安全净空尺寸。其中H1=8.40m;查询吊车资料选用h1=2.2m;取h2=400mm,
10、代入:H=H1+h1+h2=8.40+2.2+0.4=11.0m设室内地面到基础顶面的距离为 600mm,则柱总高:HZ=11.0+0.6=11.6m。上柱高度:HS=H H1+h3+h4式中h3为轨道构造高度,h4为吊车梁支承处的吊车梁高,则HS=H H1+h3+h4=16.4 13.8+0.2+1.2=4m下柱高度:HX=HZ HS=17 4=13m柱截面尺寸如图。AS=500 500=2.5 105mm2荷载作用的示意图如图。e1=50mm;e2=250mm;e4=400mm。2、荷载计算屋面恒载防水层0.35kN/m220mm 厚水泥砂浆找平层0.40kN/m2预应力混凝土屋面板及灌缝
11、1.50kN/m2屋面支撑及吊管自重0.15kN/m2永久荷载总计2.40kN/m2屋架自重为 67.62kN/榀,钢天窗架自重为 14.58kN/榀。则柱顶屋面恒载设计值:(2.40 6 18+67.62+14.58)P1=1.2=204.84kN2屋面活荷载屋面活荷载标准值0.5kN/m2;基本雪压为0.5kN/m2;故柱顶屋面活荷载设计值:Q1=1.2 0.5 6 182=32.4kN柱自重上柱:P2=1.2 0.5 0.5 4 25=30kN下柱:P3=1.2 0.28 13 25=109.2kN吊车梁及轨道连接自重P4=1.2(38.71+1.0 6)=53.7kN吊车荷载:a 吊车
12、竖向荷载吊车计算简图如图。Dmax=QPmaxyi=0.9 1.424.12750.0775(185 1+185+123+123)666=419.4kNDmin=QPminyi24.12750.0775=0.9 1.4(35 1+35+22+22)666=78.2kNb.吊车水平向荷载Tmax1=Q(G2+G3)yi41=1.4 0.9 0.12(39+100)+0.1 (78+200)4=14.0kN风荷载风荷载体形系数如图。按地面粗糙度为 B 类计算风压高度变化系数。柱顶:z(16.7m)=1.14+1.251.142015(16.7 15)=1.18(18.6 15)=1.22屋架檐口:
13、z(18.6m)=1.14+1.251.142015q1=Qszw0B=1.4 0.8 1.18 0.35 6=2.78kN/m()q2=Qszw0B=1.4 0.5 1.18 0.35 6=1.73kN/m()W=(s2 s1)zw0hiB=1.4 1.22 0.35 6 (0.8+0.5)1.9+(0.6 0.2)1.3+(0.6+0.6)2.813+(0.7 0.7)0.449)=22.8kN()3、排架内力计算IS5.2 109HS4n=0.144;=0.235IXx3.6 1010H17(1).P1作用产生的弯矩和轴力P1=204.8kN,M11=P1 e1=204.8 0.05=1
14、0.24kN?mM12=P12=204.8 0.25=51.2kN?m1 2(1 1/n)1 0.2352(1 1/0.144)C1=1.5?=1.5=1.23111+3(1)1+0.2353(1)n0.144R11MC11.23=10.24=0.74kN()H171 21 0.2352C3=1.5?=1.5=1.32111+3(1)1+0.2353(1)n0.144R12MC31.32=51.2=3.96kN()H17R1=R11+R12=3.96 0.74=3.22kN()N1=204.8kN(2).柱自重作用产生的弯矩和轴力P2=30kN;M2=P2e2=30 0.25=7.5kN?mM
15、C31.32R2=7.5=0.58kN()H17N2=30kNP3=109.2kNN3=109.2kN(3).吊车梁及轨道连接自重作用产生的弯矩和轴力P4=53.7kN;M4=P4e4=53.7 0.4=21.48kN?mMC31.32R4=21.48=1.67kN()H17综上恒载作用下柱顶反力:R=R1+R2+R4=3.22+0.58 1.67=2.13kN()恒载作用下内力图如图。(4).屋面活荷载作用下的弯矩和轴力屋面活荷载作用与屋面恒载相同,即内力成比例。Q1=32.4kN,M11M1232.4=10.24=1.62kN?m204.832.4=51.2=8.1kN?m204.832.
16、4R1=3.22=0.51kN()204.8内力图如图。(5).吊车竖向荷载产生的内力1).最大轮压作用在 A 柱MA=Dmaxe4=419.4 0.4=167.76kN?mMB=Dmine4=78.2 0.4=31.28kN?mMC31.32RA=167.76=13.03kN()H17MC31.32RB=31.28=2.43kN()H17因为 A、B 两柱相同,故A=B=0.5,则各柱剪力为:VA=RA A(RA+RB)=13.03 0.5 (13.03+2.43)=7.73kN()VB=RB A(RA+RB)=2.43 0.5 (13.03+2.43)=7.73kN()内力图如图。2).最
17、大轮压作用在 B 柱最大轮压作用在 B 柱时,其受力情况与最大轮压作用在 A 柱正好相反,内力图可参考图。(6).吊车水平制动力产生的内力Tmax3y4 1.2=14.0kN;=0.7Hu40.24330.2432 2.1+(+0.1)2 2.1 0.235+0.235(+0.1)n0.144C5=0.71112 1+0.2353(1)21+3(1)0.144n1).水平力向右作用时RA=RB=TmaxC5=14.0 0.71=9.94kN()柱顶剪力:VA=VB=RA A(RA+RB)=9.94 0.5 (9.94+9.94)=0kN内力图如图。2).水平力向左时吊车水平制动力向左作用时,其
18、内力情况与吊车水平制动力向右作用时相反,其内力图可参考图。(7).风荷载作用下产生的内力1).左风作用时q1=2.78 kNm,q2=1.73 kNm,W=22.8kNC1111431+(1)3 1+0.235 (1)n0.144=0.351181+3(1)8 1+0.2353(1)n0.1444RA=qHC11=2.78 17 0.35=16.54kN()RB=qHC11=1.73 17 0.35=10.29kN()VA=RA A(RA+RB W)=16.54 0.5 (16.54 10.29 22.8)=8.28kN()VB=RB A(RA+RB W)=10.29 0.5 (16.54 1
19、0.29 22.8)=14.53kN()内力图如图。2).右风作用时右风作用时产生的内力与左风作用产生的内力相反。其内力图可参考左风内力图。五、五、荷载组合与内力组合荷载组合与内力组合截面MNM2-2NM3-3 NV1-1恒荷载P1P2P3P4(1)18.76234.8-18.46288.59.23427.72.13A柱内力汇总表吊车荷载屋面活荷载Q1Dmax在A柱Dmin在A柱 Tmax向右 Tmax向左(2)(3)(4)(5)(6)3.66-30.92-30.9216.8-16.832.40000-4.44136.840.3616.8-16.832.4419.478.2002.1936.3
20、5-100.13198.8-198.832.4419.478.2000.51-7.73-7.7314-14风荷载左风右风(7)(8)55.36-71.960055.36-71.9600542.47-4970055.54-43.94六、六、柱柱配配筋筋计算计算由于 A 柱与 B柱对称,所以两柱采用完全A柱内力组合表由可变荷载效应控制的组合截面组合项M1-1NM2-2NM3-3NV171713Mmax及相应N74.12234.8118.38707.9551.7427.757.6718组合项1818恒荷载+任一种活荷载Mmin及相应N-53.2234.8-90.42288.5-487.77427.7
21、-41.81由可变荷载效应控制的组合截面组合项M1-1NM2-2NM3-3NV1271357组合项1213Nmax及相应M22.42267.2118.38707.945.58组合项1718Nmin及相应M74.12234.8-90.42288.5551.713847.1-5.617427.757.67恒荷载+0.9(任两种或两种以上活荷载)Mmax及相应N77.78267.2190.54707.9789.04879.564.45组合项1368Mmin及相应N-100.92234.8-94.86320.9-786.7505.9-63.54组合项1236812357Nmax及相应M-97.2626
22、7.2186.1740.3789.04879.564.45组合项1368Nmin及相应M-100.92234.812814681235712357相同的设计;边跨柱按中间跨柱的计算结果设计,不单独计算。1、设计资料截面尺寸:上柱 500mm500mm 矩形截面下柱 500mm1000mm500mm 工字形截面b=b=500mm;hfff=hf=200mm。材料等级:混凝土 C30fc=14.3N/mm2取a=a=35mm钢筋受力筋为 HRB335 级钢筋fy=fy=300N/mm2b=0.55箍筋、预埋件和吊钩为 HRB235 级钢筋fy=210N/mm2计算长度:由于柱高在 8m 以上,所以
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