《单层工业厂房》课程设计.pdf

《《单层工业厂房》课程设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《单层工业厂房》课程设计.pdf（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、.广东工业大学土木工程专业 单层工业厂房课程设计 姓 名：王 永 波 班 级：土 木（6）班 学 号：29 一 结构选型 该厂房是广州市的一个高双跨（18m+18m）的机械加工车间。车间长90m,柱矩6 米，在车间中部，有温度伸缩逢一道，厂房两头设有山墙。拄高大于8 米，故采用钢筋混凝土排架结构。为了使屋架有较大的刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。厂房的各构选型见表1.1 表 1.1 主要构件选型 结构的名称标准图集选用型号重力荷载标准值屋面板G410(一),1.5m6m预应力混凝土板1.4KN/m天沟板G410(三),1.5m6m预应力混凝土

2、板(卷材防水天沟)外天沟2.02KN/M内天沟1.83KN/M屋架G314(二),预应力混凝土折线型屋架(跨度18)53.5KN每榀吊车梁G323(二),钢筋混凝土吊车梁(中轻级工作制)27.5KN每榀轨道连接0.8KN/m基础梁由图1 可知柱顶标高是10.20 米，牛腿的顶面标高是6.60 米 ，室内地面至基础顶面的距离0.5 米，则计算简图中柱的总高度H,下柱高度Hl和上柱的高度Hu 分别为：H=10.2m+0.6m=10.8m Hl=6.60m+0.6m=7.2m Hu=10.8m-7.2m=3.6m 根据柱的高度，吊车起重量及工作级别等条件，确定柱截面尺寸，见表1.2。见表1.2 柱截

3、面尺寸及相应的参数 截面尺寸/mm 面积/mm2 惯性矩/mm4 自重/(KN/m)A,C 上柱 矩 400 400 160000 2130000000 4.0 下柱 I400 800 100 150 177500 14387000000 4.43 B 上柱 矩 400 400 160000 2130000000 4 下柱 I400 800 100 150 177500 14387000000 4.43 二 荷载计算 1恒载 图 1 求反力：F1=116.92 计 算 参 柱 号 .F2=111.90 屋架重力荷载为59.84，则作用于柱顶的屋盖结构的重力荷载设计值：GA1=1.2(116.9

4、2+59.84/2)=176.81KN GB1=1.2(111.90 6+59.84/2)=170.18 KN (2)吊车梁及轨道重力荷载设计值 GA3=1.2（27.5+0.8 6）=38.76KN GB3=1.2（27.5+0.8 6）=38.76KN (3)柱重力荷载的设计值 A,C 柱 B 柱 2屋面活荷载 屋面活荷载的标准值是0.5KN/m2，作用于柱顶的屋面活荷载设计值：Q1=1.4 0.5 6 18/2=37.8 KN 3，风荷载 风荷载标准值按k=zsz0计算其中0=0.5KN/m2,z=1,z根据厂房各部分 及 B 类地面粗糙度表2.5.1 确定。柱顶（标高10.20m）z=

5、1.01 橼口（标高12.20m）z=1.06 屋顶（标高13.20m）z=1.09 s如图3 所示，由式k=zsz0可得排架的风荷载的标准值：k1=zs1z0=1.0 0.8 1.01 0.5=0.404 KN/m2 k2=zs2z0=1.0 0.4 1.01 0.5=0.202 KN/m2 图 2 荷载作用位置图 图 3 风荷载体型系数和排架计算简 q1=1.4 0.404 6=3.39KN/m q1=1.4 0.202 6=1.70KN/m Fw=Q(s1+s2)zh1+(s3+s4)zh2 z0B =1.4(0.8+0.4)1.01(12.2-10.2)+(-0.6+0.5)1.01(

6、13.2-12.2)1 0.5 6 =10.23KN 4吊车荷载 吊车的参数：B=5.55 米，轮矩K=4.4，pmax=215KN,pmin=25KN,g=38KN。根据B 和 K，可算出出吊车梁支座反力影响线中个轮压对应点的竖向坐标值，如图所示：图 吊车荷载作用下支座反力的影响线（）吊车的竖向荷载 Dmax=QFpmax yi=1.4 115(1+0.075+0.808+0.267)=346.15KN Dmin=QFpmin yi=1.4 25(1+0.075+0.808+0.267)=75.25KN（）吊车的横向荷载 T=1/4（Q+g）=1/4 0.12(100+38)=4.14KN

7、吊车横向荷载设计值：Tmax QT yi=1.4 4.14 2.15=12.46KN 三 排架内力分析 恒荷载作用下排架内力分析 图 5 恒荷载作用的计算简图.G1=GA1=176.81KN;G2=G3+G4A=38.76+17.28=56.04KN;G3=G5A=38.28KN;G4=2GB1=340.361KN;G5=G3+2G4B=2 38.76+17.28=94.8KN;G6=G5B=38.28KN;M1=G1 e1=171.81 0.05=8.60KN.m;M2=(G1+G4A)e0-G3e3=(176.81+17.28)0.2-38.28 0.35=25.42 C1=23)11(1

8、)11132nn（=2.03;C1=23)11(132nH=1.099;RA=HM1C1+HM2C3=(8.60 2.03+25.42 1.099)/10.8=4.20KN()RC=-4.20KN();RB=0KN;内力图：图 6 恒荷载内力图 恒荷载作用下排架内力分析(1)AB 跨作用屋面活荷载 图 7 AB 跨作用活荷载作用简图 Q=37.8KN，则在柱顶和变阶处的力矩为：M1A=37.8 0.05=1.89KN.m，M2A=37.8 0.25=7.56KN.m，M1B=37.8 0.15=5.67KN.m RA=HMA1C1+HMA2C3=(1.89 2.03+7.56 1.099)/1

9、0.8=1.124KN()RB=HMB1C1=5.67 2.03/10.8=1.07KN()则排架柱顶不动铰支座总的反力为：R=RA+RB=1.124+1.07=2.19KN()VA=RA RA=1.32-0.33 2.19=0.40KN()VB=RB RB=1.07-0.33 2.19=0.35KN()VC=RC=-0.33 2.19=0.72KN()排架各柱的弯矩图,轴力图,柱底剪力如图8 所示:图 8 AB 跨作用屋面活荷载内力图(2)BC 跨作用屋面活荷载 由于结构对称,且 BC跨的作用荷载与AB跨的荷载相同,故只需叫图8的各内力图位置及方向调一 即可,如图10 所示:图 9 AB 跨

10、作用活荷载作用简图 图 10 BC 跨作用屋面活荷载内力图 风荷载作用下排架内力分析(1)左吹风时 C=)11(1 8)11(1 334nn=0.33.RA=-q1HC11=-3.39 10.8 0.33=-12.08KN()RC=-q1HC11=-1.70 10.8 0.33=-6.06KN()R=RA+RC+Fw=12.08+6.06+10.23=28.37KN()各柱的剪力分别为:VA=RA-RA=-12.08+0.33 28.37=-2.72KN()VB=RB-RB=-6.06+0.33 28.37=3.30KN()VC=-RC=-0.33-28.37=9.36N()图 11 左风内力

11、图(2)右风吹时 因为结构对称，只是内力方向相反,，所以右风吹时，内力图改变一下符号就行，如图12 所示；图 11 左风内力图 吊车荷载作用下排架内力分析（）Dmax作用于A 柱 计算简图如图所示，其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面引起的力矩为：MA=Dmax e3=346.15 0.35=121.15KN.m MB=Dmin e3=75.25 0.75=56.44KN.m RA=-HMAC3=-121.15 1.099/10.8=-12.33KN()RB=HMBC3=-56.44 1.099/10.8=5.74KN()R=RA+RB=-12.33+5.74=-6.59N()各柱的剪

12、力分别为:VA=RA-RA=-12.33+0.33 6.59=-10.16()VB=RB-RB=5.74+0.33 6.59=7.91KN()VC=-RC=0.33 6.59=2.17N()图 Dmax作用在A 柱时排架的内力（）Dmax作用于B 柱左 计算简图如图所示，其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面引起的力矩为：MA=Dmax e3=.0.35=.KN.m MB=Dmin e3=346.15 0.75=.KN.m RA=HMAC3=-.1.099/10.8=-.KN()RB=HMBC3=.1.099/10.8=.KN()R=RA+RB=.+.=.N()各柱的剪力分别为:VA=R

13、A-RA=.0.33.=.KN().VB=RB-RB=.0.33.=.KN()VC=-RC=0.33.=.N()图 Dmax作用在B 柱左时排架的内力（）Dmax作用于B 柱左 根据结构对称和吊车吨位相等的条件，内力计算与Dma作用于B 柱左情况相同，只需将A，C 柱内力对换和改变全部弯矩及剪力符号：如图（）Dmax作用于C 柱 同理，将Dmax作用于A 柱的情况的A，C 柱的内力对换，且注意改变符号，可求得各柱的内力，如图5（）Tmax作用于AB 跨柱 当 AB 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图16-a 所示。对于A 柱，n=0.15，=0.33，得a=(3.6-0.9)/3.6=0.

14、75.，Tmax=12.46KN C5=)11(1 2)32()1)(2(32323nanaaa=0.54 RA=TmaxC5=.=6.73KN()RB=TmaxC5=.=6.73KN()图 Dmax作用在B 柱右时排架的内力 图5 Dmax作用在C 柱时排架的内力 排架柱顶总反力R：R=RA+RB=.KN 各柱的简力：VA=RA-RA=.0.33.=.KN()VB=RB-RB=.0.33.=.KN()VC=RC=0.33 13.46=4.44N()图 16 Tmax作用在AB 跨时排架的内力（）Tmax作用于BC 跨柱 由于结构对称及吊车的吨位相等，故排架内力计算与“Tmax作用于AB 跨柱

15、”的情况相同，只需将A 柱与C 柱的对换，如图17 图 17 Tmax作用BC 跨时排架的内 五柱截面设计（中柱）混凝土强度等级C20，fc=9.6N/mm2，ftk=1.54N/mm2采用HRB335 级钢筋，fy=fy 300 N/mm2,b=0.55，上下柱采用对称配筋 上柱的配筋计算 由内力组合表可见，上柱截面有四组内力，取h0mm，附加弯矩 ea=20mm（大于），判断大小偏心：从中看出组内力为大偏心，只有一组为小偏心，而且：N=429.KN5应考虑偏心矩增大系数 1=NAfc5.0=0.5 9.6 160000/357640=2.151，取 2=1.15-0.01l0/h=1.15

16、-0.01 7200/400=0.97,l0/h15，取2=0.97 =1+200)(14001hlhei12=1+2)400720000(36040.26314001 1 0.97=1.31 =0bhfNc=357640/1 9.6 400 360=0.26 2s/h0=2 40/360=0.22 所以x=h0=0.26 360=93.6 e=ei-h/2+s=1.31 263.40-185.05mm N.e=fyAs(h0-as)-1fcbx(x/2-as)As=As=)()2(01syscahfaxbxfaNe=715mm 选用（As=763mm2）验算最小配筋率：As/bh=763/4

17、00 400=0.47%0.2%平面外承载力验算：l0=1.5Hu=1.5 3.6=5.4m l0/b=5400/400=13.5，查表得，Ac=A-Aa=4002-763 2=158474mm Nu=0.9(fyAs+fcAs)=0.9 0.93(300 763 2+9.6 158474)=1656.55KN 下柱配筋计算 取 h0=800-40=760mm，与上柱分析办法相识，选择两组最不利内力：M=217.96 KN.m M=152.69 KN.m N=810.94 KN N=473.44 KN(1)按 M=217.96 KN.m，N=810.94 KN 计算 L0=HU=7.2=7.2

18、m，附加偏心矩ea=800/30=2.7mm(大于mm),b=100mm,bf=400mm,hf=150mm e0=M/N=217960/810.94=268.77mm ei=e0+ea=295.77mm l0/h=7200/800=95 而且应考虑偏心矩增大系数，取2=1 1=NAfc5.0=0.5 9.6 160000/810940=1.051，取 =1+200)(14001hlhei12=1+2)760720000(76077.29614001 1 1=1.15 图 图 .ei=1.15 295.77=340.140.3 760=228，所以为大偏心 受压，应重新假定中和轴位于翼缘内，则

19、 x=1fcbfN=810940/1 9.6 400=211.18hf=150mm 说明中和轴位于板内，应重新计算受压区的高度：x=bfahbbfaNcffc11)(=1006.91)100400(150.810940=394.72mm e=ei+h/2+s=1.15 295.77-800 2-40 7005mm As=As=)()2()2()(00101sycfffcahfxhbxfahhhbbfaNe=272.87mm2(2)按 M=152.69 KN.m，N=473.44 KN 计算 L0=HU=7.2=7.2m，附加偏心矩ea=800/30=2.7mm(大于mm),b=100mm,bf

20、=400mm,hf=150mm e0=M/N=152690/473.44=322.51mm ei=e0+ea=349.51mm l0/h=7200/800=95 而且应考虑偏心矩增大系数，取2=1 1=NAfc5.0=0.5 9.6 160000/810940=1.051，取 =1+200)(14001hlhei12=1+2)760720000(76077.29614001 1 1=1.15 ei=1.15 295.77=340.140.3 760=228，所以为大偏心 受压，应重新假定中和轴位于翼缘内，则 x=1fcbfN=473440/1 9.6 400=123.29hf=150mm 说明

21、中和轴位于翼缘内：e=ei+h/2-s=1.15 349.51-800 2-40 761.93mm As=As=)()2(001syfcahfxhxbfaNe=139.38mm2 最小配筋minA=0.2%177500=355mm2 所以选（As=461mm2）满足要求 查附表.的无柱间支撑垂直排架方向柱的计算长度，l0=1Hl=7.2m 图 .l0/b=7200/400=18，查表得 0.81，Ac=A-Aa=177500-461 2=176578mm Nu=0.9 (fyAs+fcAs)=0.9 0.81(300 461 2+9.6 176578)=1437.40KNNmax 所以满足弯矩

22、作用平面外的承载力要求 柱裂缝宽度验算 规范中规定，对e0/h00.55 的柱要进行裂缝宽度验算，本例的上柱出现e0/h0=0.55,所以应该进行裂缝验算。验算过程见下表。其中上柱的As=763mm2；Es=200000N/mm2；构 件 的 受 力 特 征 系 数acr=2.1，混 凝 土 的 保 护 层 厚 度c=25mm,ftk=1.54N/mm2。柱裂缝宽度验算 非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱均选用 200 箍筋。牛腿设计 根据吊车支承的位置，截面的尺寸及构造要求，确定牛腿的尺寸如图所示，其中牛腿的截面宽度b=400mm，牛腿截面高度h=105

23、0mm，h0=1015mm.(1)牛腿腿截面高度验算 表 柱的宽度验算表 Fvk 所以所选的尺寸满足要求（）牛腿配筋计算 纵向受拉钢筋总截面面积As：As085.0hfaFyv=550.mm2 根据规定，纵向受拉钢筋As的最小配筋率为0.002bh=0.002 400 1050=840mm2 550.2 mm2。所以要按mm2配筋。现在选用（As=1005mm2）水平箍筋选用 100 的双肢筋。牛腿的剪跨比a/h0=370/1050=0.350.3，所以应该设置弯起钢筋 图 101530085.020350)38760346150(）（.A.As=0.5C1005=502.5mm2，且A 0.

24、0015bh=0.0015 400 1015=609 mm2 故选用（As=mm2）牛腿设计 采用翻身起吊，吊点设在牛腿下部，混凝土达到设计强度后起吊。插入杯口深度为800mm,则柱吊装时的总长度为3.6+7.2+0.8=11.6m.。柱吊装阶段的荷载为柱自重重力荷载（应考虑动力系数）即 q1=Gq1k=1.5 1.2 4.0=7.2KN/m q2=Gq1k=1.5 1.2(0.4 2.1 25)=37.8KN/m q3=Gq1k=1.5 1.2 4.44=7.99KN/m 图 在上述荷载的作用下，柱的控制截面的弯矩为：M1=0.5 q1Hu2=0.5 7.2 3.62=46.66KN.m M

25、2=0.5 q1Hu2=0.5 7.2（3.6+1.05）2+0.5(37.8-7.2)1.052=94.71KN.m 由MB=RAl3-0.5q3l32+M2=0 解得：RA=14.17KN M3=RAX-q3x2 令dxdM3=RA-q3x=0 得 x=1.77m 则下柱段最大弯矩M3为：M3=14.17 1.77-0.5 7.99 1.772=12.55KN.m 柱的截面上柱下柱M(Mk)/(KNm)46.66(38.88)94.71(78.93)Mu=fyAs(h0-as)/(KN.m)73.250.946.6697.630.994.71sk=Mk/(0.87h0As)/(N/mm2)

26、162.7264.1=1.1-0.65ftk/ftesk0.4850.72max=acr sk(1.9c+0.08 deq/te)/Es0.160.20.090.2 表 吊装时柱的宽度验算表 六基础设计（B 柱下基础）初步确定杯口尺寸及基础埋深 （）杯口尺寸 图5 基础截面尺寸 杯口的深度：柱子的插入深度H1=800mm，所以杯口深度为800+50=850mm 杯口顶部尺寸：宽为400+2 75=550mm，长为800+2 75=950mm 杯口底部尺寸：宽为400+2 50=500mm，长为800+2 50=900mm 杯口厚度：因为800hc1000，所以杯壁的厚度取t=350mm 杯壁高

27、度：h1 t/0.75=350/0.75=466mm，取h1=350mm 杯底厚度；a1=250mm，根据a2 a1原则，取a2为 250mm 根据以上尺寸，确定基础总高度 H1+a1+50=800+250+50=1100mm 基础的埋置深度：1100+600=1700mm 地基承载里设计值：fa=200KN/m2 (2)基础面积计算.表 B 柱在基础地面的荷栽 估算基础底面积：ADrfN0=1006.06/(200-20 1.7)=6.06m2 考虑偏心受压，将基础的面积增大 1.2A=1.2 6.06=7.27m2 G=GyDA=1.2 20 1.7 8=326.4KN 表 基础底面压应力

28、计算 取基础地面长边与短边的比为，则 l=3.8m，b=1.9m，取l=m，b=m 校核基础底面积是否满足要求：（）校核0.5(Pmax+Pmin)f 0.5(Pmax+Pmin)=0.5(198.90+134.22)=166.56KNf=200 (）校核Pmax 1.2f Pmax=198.90KN0 由以上得知，基础的地面尺寸m2，满足要求 图基础截面尺寸 地基净反力计算：表地基净反力 由表可以看出Nmax最不利。（Pjmax=158.10,Pjmin=93.42）冲剪强度验算 从杯口顶面柱边开始的0斜拉裂面与基础底面交界处（截面）的净反力Pj1。基础的有效高度h0=1100-40=106

29、0mm Pj1=93.42+(4-0.64)/4(158.10-93.42)=147.75KN 同理按比例算得：Pj=93.42+(2+0.4)/4(158.10-93.42)=132.23KN Pj=93.42+(2+0.4+0.425)/4(158.10-93.42)=139.10KN 因为b=2.0m PjmaxA1=158.10 1.08=17.75KN 满足要求 （）变阶截面；算法同上面的一样，同样满足要求。.配筋验算 截面：MI=1/48(Pjmax+Pj)(2b+bc)+(Pjmax-Pj)b(l-hc)2 =1/48(158.1+125.76)(2 2+0.4)+(158.1-

30、125.76)2(4-0.8)2 =280.25KN.m AsI=MI/0.9fyh0=280.25/(0.9 210000 1.06)=1398.9mm2.截面：MI=1/48(Pjmax+Pj)(2b+b1)+(Pjmax-Pj)b(l-l1)2 =1/48(158.1+125.76)(2 2+1.15)+(158.1-125.76)2(4-1.55)2 =190 KN.m AsI=MI/0.9fyh0=190/(0.9 210000 1.06)=948.4mm2 比较AsI和 AsI，应该按AsI来配筋，取(As=1538)截面 M=241Pj(b-bc)2(2l+hc)=1/24 125.76(2-0.4)2(2 4+0.8)=118.05KN.m As=M/0.9fyh0=118.05/(0.9 210000(1.06-0.012)=596mm2 截面 M=241Pj(b-b1)2(2l+l1)=1/24 125.76(2-1.15)2(2 4+1.55)=36.15KN.m As=M/0.9fyh0=36.15/(0.9 210000(0.71-0.012)=272mm2 按构造配筋取（As=1963mm2）满足要求