單層工業(yè)廠房課程設(shè)計(jì)計(jì)算書完整版

1、單層工業(yè)廠房混凝土排架課程設(shè)計(jì)柱截面尺寸確定由圖2可知柱頂標(biāo)高為m,牛腿頂面標(biāo)高為，設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為，則計(jì)算簡圖中柱的總高度H下柱高度Hi、上柱高度Hu分別為：H=+= ， H | =+=Hu=-=表1柱截面尺寸及相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù) 柱號、截面尺寸/mm面積/mmKN/m天窗架重力荷載為2X 36 KN /榀，天溝板KN/m,天溝防水層、找平層、找坡層 KN/m， 屋架重力荷載為106 KN /榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計(jì)值為：G=X KN/m2x 6rrX 24m/2 + 2X 36 KN/2 + KN/mX6m+ KN/mX 6m+ 106 KN/2) = KN

2、吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值：G3=X(+ mX 6n) = KN 柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值：上柱 G 4A= G4b = X 4kN/mX = KN下柱 G 5A= G5b= x mX =慣性矩/mm各項(xiàng)恒載作用位置如圖2所示。自 重/(KN/m)A , B上柱矩400X 400X 10屋面活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為KN/m2，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為KN/m2，后者小于前者，故僅按前者計(jì) 算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計(jì)值為：2Q=X KN/m X 6mX 24m/2= Q的作用位置與G作用位置相同，如圖2所示。 風(fēng)荷載X 100= KN/m2，z =， Uz根據(jù)廠房各部分標(biāo)高及B類地面粗糙度由附表確定如下：

3、下柱I400 X 900X 100X150X 105X 108本例僅取一榀排架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元和計(jì)算簡圖如圖1所示荷載計(jì)算恒載2 m220 X = KN/m(1) .屋蓋恒載：兩氈三油防水層20mr厚水泥砂漿找平層100m厚水泥膨脹珍珠巖保溫層4X = KN/m2一氈二油隔氣層KN/m15mr厚水泥砂漿找平層；20 X = KN/m預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板(包括灌縫)KN/m柱頂(標(biāo)咼)uz =檐口(標(biāo)高)Uz =天窗架壁底(標(biāo)高)uz =天窗架壁頂(標(biāo)高)uz =屋頂(標(biāo)高)Uz =221k= z us1 uz 0 = xxx KN/m = KN/m222k = z us2 uz 0=xxx K

4、N/m = KN/m則作用于排架計(jì)算簡圖(圖)上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為：2q 1 = x KN/m x =m2q2 = x KN/m x =mFw= Q ( Usi +Us2)Uzhi+( Us3+Us4)Uzh2+( Us5 + Us6)Uzh?z oB2= x +xx + + xx + + xx xx KN/m x=KN吊車荷載p,max=215KN Fp,min=45KN根據(jù)B及K,可算得吊車梁支座反力影響線中歌輪壓對應(yīng)點(diǎn)的豎 向坐標(biāo)值，如圖4所示。(1) 吊車豎向荷載Dmax = Q F p,max H 215 KNx (1 + + + = KNDmin = q F 卩吋 y i =x 45

5、 KNx = KN(2 )吊車橫向水平荷載11丁=丄 (Q+g =丄 xx( 200KN+ 75KN = KN44T max= qT yi=x KNx = KN排架內(nèi)力分析該廠房為單跨等高排架，可用剪力分配法進(jìn)行排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配系 數(shù)i表2 柱剪力分配系數(shù)柱別n=l u/ I i Hu /HC0=3/1+ 3(1/ n-1)=H3 / C0E I l1/ i i=1/iA , B柱n二Co =10 H 3 a= B= EA = B =1.3.1恒載作用下排架內(nèi)力分析恒載作用下排架的計(jì)算簡圖如圖5所示。圖中的重力荷載G及力矩M是根據(jù)圖2確定，即G-i = G1 = ; G2 =G3

6、 +Ga =+=G3 = G5A =；m1 = G1 e1 =x = KN mm2 =( G 1 + G4a)e o G3 e 3=KN+ KN) X- KNX = KN m由于圖5a所示排架為對稱結(jié)構(gòu)且作用對稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，故各柱可按柱頂 為不動鉸支座計(jì)算內(nèi)力。柱頂不動鉸支座反力 RiC 1=l2 1(1 -)nnC =3C3 = 2 13(丄 1)nRa詈C1RB = KNM2c 19.14KNTC3=m 21228518KN m任二 kn12.9m求得Ri后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上 重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別見圖

7、,c。圖為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負(fù)號規(guī)定。屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析排架計(jì)算簡圖如圖6a所示。其中Q1 = KN,它在柱頂及變階處引起的力矩為Ma = X=KN m ; M,a=x = KN m。對于 A柱, C1 =， C3 =，貝URaM 1AHC1M 2AH2.52KN m 2.12212.6KN m 1.13212.9m=KN(RB =KN()排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力圖如圖所示 風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1)左吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡圖如圖7a所示。對于A,B柱，n=,=,則3 14(丄 1)Cn=n =318 13(1)nRa =- q 1 H G1 =mXX =() RB =

8、- q 2 H C11 =nXX = KN()R= Ra+ RB + Fw=- = KN()各柱頂剪力分別為：Va= Ra- a R=+X = KN()VB = RB - B R=+X = KN()排架內(nèi)力圖如圖7b所示。(2) 右吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡圖如圖8a所示。將圖7b所示A,B柱內(nèi)力圖對換且改變內(nèi)力符號后可得，如圖8b 所示。吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析(1 ) Dmax作用于A柱計(jì)算簡圖如圖9a所示。其中吊車豎向荷載Dmax，Dmin在牛腿頂面處引起的力矩為：M A = Dmax e3 = X = KN mMB = Dmine3 = X = KNm對于A柱，C3=,則Ra =M ATA194.

9、15KN m132= kn(12.9mM B 40.64KN m 1.132Rb= bC3= KN()H12.9mR=RA+Rb=+=()排架各柱頂剪力分別為：Va = Ra- a r=+x = KN()Vb = R B - B R=+X =()排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖 9b,c所示。(2) Dmax作用于B柱同理，將“Dmax作用于A柱”的情況的A,B柱對換，并注意改變符號，可求得各柱的內(nèi)力, 如圖10所示。(3) Tmax作用下排架計(jì)算簡圖如圖11a所示。對于A，B柱, n=,a=M22 3a 3(2a)(1 a) (2 3a)nC5=77=2 1 (1)nRA=- T m

10、axCs = X = KN()Rb =- T maxCs= KN( )，R = FA+Rb=X 2 =()各柱頂剪力為：Va= Ra-卩A R=+XX = KN()Vb = R b -卩 b R=+ XX = KN()排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖11b所示。當(dāng)Tmax方向相反時(shí)，彎矩圖和剪力只 改變符號，大小不變。內(nèi)力組合以A柱內(nèi)力組合為例。表3為各種荷載作用下A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表，表4為A柱內(nèi)力組 合表，這兩表中的控制截面及正負(fù)號內(nèi)力方向如表3中歐那個(gè)的例圖所示。maxmax及相應(yīng)的MB N一項(xiàng)，U - U和川-川截面均按(gk+qk )求得最不利內(nèi)力值，而I - I gk+Sqk )求

11、得最不利內(nèi)力對柱進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算時(shí)，內(nèi)力 川-川采用標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)只需對e/ho的柱進(jìn)行驗(yàn) 算。為此，表4中亦給出了 Mk和Nk的組合值，它們均滿足eo/h o的條件，對本例來說， 這些值均取自Nmin及相應(yīng)的MBV項(xiàng)。表3 A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表柱號 及正荷載類 別恒 載屋面 活載吊車豎向荷載吊車水 平荷載風(fēng)荷載D maxD max左右風(fēng)向 力內(nèi)作用于A柱作用于B柱風(fēng)序號I -MIN00000n -nMN000川 -出MN000V表4 A柱內(nèi)力組合表截面+ Mmax及相應(yīng)N, VMmax及相 應(yīng)N, VN max及相應(yīng)M, VN min及相應(yīng)M,VMk、Nk備注IIM+（+（ +） +Nmax

12、一項(xiàng)， 取GK +QKN（+）+出出M N VMk Nk Vk+（+）+（ +）+（+）+柱截面設(shè)計(jì)仍以A柱為例?；炷粒篊30, fc 14.3N/mm2 , ftk 2.01N /mm2 ;鋼筋：受力筋為IHRB335, fy fy300N/mm2， b 0.550。上下柱均采用對稱配筋。上柱配筋計(jì)算由表4可見，上柱截面共有4組內(nèi)力。取h0=4OOmm-4Omm=36Omm經(jīng)判別，其中三組內(nèi)力為大偏心受壓；只有(M=KN m , N=) 一組為小偏心受壓，且N b 1 fcbh0 = xx N /mm2 X 400mm5故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)2 2 20.5fcA 0.5 14.3N /

13、mm 400 mmc=,取 1=1喬中h。446300N12=11400360 mm(760)2 1.0 0.961.391228mm 400mmN1 fcbh446300N21.0 14.3N /mm 400mm 360mm0.2172ash80.mm360mm0.2221 ox=2as進(jìn)行計(jì)算e = ei h/2 as 1.391 228mm 選3 18 ( As=763mm2 )，貝UAs/(bh)由附表，得垂直于排架方向柱的計(jì)算長度 l0/ b =4750mm/400mm=。400mm/2 40mm 157.1mm763mm2 /(400mmX 400mm)=%滿足要求。1 =x =，

14、貝 U2 2Nu 0.9 (fcA fy As ) 0.9 0.95 (14.3N / mm 400mm 400mm 300N / mm , 763mm2 2)2347.66KN Nmax 486.34KN足彎矩作用平面外的承載力要求。下柱配筋計(jì)算取h 0 =900mm-40mm=860mm與上柱分析方法類似，在表 4的8組內(nèi)力中，選取下面的一組不利內(nèi)力：M= KNm，N= KNb =100mm bf =400mm hf =150mm6549.03 10 N mme0 =M/N=512mm q =e0 +ea =512mm +30mm=542mm下柱計(jì)算長度l0 = H|=，附加偏心距ea =

15、900mm/30=30mr大于20mm)1071900N由l0/h=9100mm/900mm=5，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)，且取2 1.0。21071900N=0.5 fc A = 0.5 14.3N/mm100mm 900mm 2 (400mm 100mm) 150mm = 取1 1400 勺 ho故為大偏心受壓Nox=i9100mm 21 2=1 ()1400 542mm 900mm860mm先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則1071900 N1.0 1.0 1.1161 fcbf2187.4mm1.0 14.3N /mm 400mmhf 150mm說明中和軸位于腹板內(nèi)，應(yīng)重新計(jì)算受壓區(qū)高度 X：e

16、= ei h /2 as 604.9mm 900mm/ 2 40 mm 1014.9mm1xNe 1 fc(bfb)hf (h。hf )1fcbx(h。)As As2-fy(h。as)21071900N 1014.9mm 1.0 14.3N / mm (400mm 100mm) 150mm2(860mm 150mm/2) 1.0 14.3N / mm 100mm 299.6mm (860mm 299.6mm/2)2/ 300N / mm (860mm 40mm)1132mm2選用4 20( As=1272mm2 )。按此配筋，經(jīng)驗(yàn)算柱彎矩作用平面外的承載力亦滿足要求。 柱的裂縫寬度驗(yàn)算規(guī)范規(guī)定

17、，對e/h的柱應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。本題的下柱出現(xiàn) e/h的內(nèi)力，故 應(yīng)對下柱進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。驗(yàn)算過程見表5，其中，下柱的As=1272mm2， Es =2.0 105N /mm2 ;構(gòu)件受力特征系數(shù) cr =；混凝土保護(hù)層厚度c取25mm。表5 柱的裂縫寬度驗(yàn)算表柱截面下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值Mk/( KN m)Nk/KNe0=Mk/Nk /mm480h 0=473(l/h14)8903(滿足要求)柱箍筋配置非地震區(qū)的單層廠房柱，其箍筋數(shù)量一般由構(gòu)造要求控制。根據(jù)構(gòu)造要求，上下柱 均選用 820箍筋。牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖12所示。其中牛腿截面寬度b=4

18、00慢慢，牛腿截面高度h=600mm h0=565mm(1)牛腿截面高度驗(yàn)算=，ftk = mm2Fvk按下式確定：FD max vk =QG3Fhk =0 (牛腿頂面無水平荷載)，a=-150mm+20mm=-130mm取0a=0,o6475KN 空0KN 504.08KN故牛腿截面高度滿足要求(2)牛腿配筋計(jì)算由于a=-150mm+20mm=-130mm2skmk/(0.87hgAs)取 （滿足要求）300mm取325mm基礎(chǔ)邊緣高度a?取350mm臺階高度取400mm見圖14b。(2)擬定基礎(chǔ)底面尺寸人、N k,macx Nwk834.65KN298.20KN2A235.47mfamd240KN / m2 20KN/m3 1.65m適當(dāng)放大，取A=bl= x =2(3)計(jì)算基底壓力及驗(yàn)算地基承載力2 2fa 1.2 240KN /m 288KN /m ,驗(yàn)算結(jié)果見表&可見，基礎(chǔ)底面尺寸滿足要求。表8基礎(chǔ)底面壓力計(jì)算及地基承載力驗(yàn)算表類別第1組第2組第3組Mk/( KN m)Nk/KNVk/KN一一240288240288240288基礎(chǔ)高度驗(yàn)算這時(shí)應(yīng)采用基底凈反力設(shè)計(jì)值Pj , Pj,max和Pj,min Pj,m