單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)課 程 設(shè) 計(jì)專業(yè)： 土木工程（本科）學(xué)號(hào)： 061034353 姓名： 楊樹(shù)國(guó) 日期： 2008年4月16日一、設(shè)計(jì)資料 1、白銀有色（集團(tuán)）公司某單層車(chē)間建筑平面圖。2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)。二、計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定2.1 計(jì)算上柱高及全柱高：室外地坪為-0.15m，基礎(chǔ)梁高0.6m，高出地面0.1 m，放置于基礎(chǔ)頂面，故基礎(chǔ)頂面標(biāo)高-0.65m。根據(jù)設(shè)計(jì)資料得：上柱高=吊車(chē)梁高+軌道構(gòu)造高度+吊車(chē)高度+安全距離=900+200+2734+166=4000=4m全柱高=軌頂標(biāo)高-（吊車(chē)梁高+軌道構(gòu)造高）+上柱高-基頂標(biāo)高=6.8-(0.9+0.2)+4+0.65=10

2、.35故下柱高=10.35-4.0=6.35m上柱與全柱高的比值 2.2 柱截面尺寸：因電車(chē)工作級(jí)別為，故根據(jù)書(shū)表2.9（A）的參考數(shù)據(jù)，上柱采用矩形截面 A、C列柱： B列柱：下柱選用型 A、C列柱： B列柱：（其余尺寸見(jiàn)圖），根據(jù)書(shū)表2.8關(guān)于下柱截面寬度和高度的限值，驗(yàn)算初步確定的截面尺寸，對(duì)于下柱截面寬度A、C列柱： （符合） B列柱： （符合）對(duì)于下柱截面高度：A、C及B列柱皆有：（符合）2.3 上、下柱截面慣性及其比值排架A、C列柱上柱 下柱 +比值：排架B列柱上柱 下柱 +比值：2.4 校核C：對(duì)于邊列柱A、C，吊車(chē)橋架外邊緣至上柱的邊緣的凈空寬度應(yīng)滿足。查表 ，取所以將A、C列

3、柱向外移動(dòng)150mm此時(shí) 滿足要求。對(duì)于中列柱B ，滿足要求。三、荷載計(jì)算3.1 屋蓋結(jié)構(gòu)自重預(yù)應(yīng)力大形屋面板 25mm厚水泥砂漿找平層 一氈而油隔氣層 100mm厚珍珠巖制品保濕層 25mm水泥砂漿找平層 三氈四油防水層上鋪小石子 天溝板 每榀天窗架每側(cè)傳致屋架的荷載 屋架自重 則作用于橫向平面排架邊柱柱頂屋蓋結(jié)構(gòu)自重為 作用點(diǎn)在上柱中線右3.2 柱自重上柱： 下柱： 3.3 吊車(chē)梁及軌道自重3.4 屋面活荷載由荷載規(guī)范可知，對(duì)于不上人的鋼筋混凝土屋面，其均勻活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為，大于該廠房所在地區(qū)的基本雪壓。故屋面活荷載在每側(cè)柱頂產(chǎn)生的壓力為：3.5 吊車(chē)荷載AB跨：由任務(wù)書(shū)表格查得， ，吊車(chē)

4、總重：370KN，小車(chē)重69.77KN根據(jù)B與K及反力影響，可算得與各輪對(duì)應(yīng)的反力影響線豎標(biāo)如圖，于是求得作用于柱上的吊車(chē)垂直荷載：作用于每個(gè)輪子的吊車(chē)水平制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值： 對(duì)硬鉤吊車(chē)：則作用于排架上的吊車(chē)水平荷載，其作用點(diǎn)到柱頂?shù)拇怪本嚯x （為吊車(chē)梁高）BC跨：由任務(wù)書(shū)表格查得：，吊車(chē)總重：580KN，小車(chē)重155KN作用于每個(gè)輪子的吊車(chē)水平制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值：則作用于排架上的吊車(chē)水平荷載，其作用點(diǎn)到柱頂?shù)拇怪本嚯x （為吊車(chē)梁高） 3.6 風(fēng)荷載XX地區(qū)的基本風(fēng)壓，對(duì)于城市地區(qū)，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類(lèi)地區(qū)考慮高度取值。對(duì)按柱頂標(biāo)高9.7m。查荷載規(guī)范表7.2.1得， ，對(duì)按天窗檐口標(biāo)高15m考慮。查

5、荷載規(guī)范表7.2.1得，。風(fēng)荷載體型系數(shù)的分布如圖4所示。S=0.6所以 綜上所述，有排架受荷總圖如下四、排架內(nèi)力計(jì)算4.1 恒荷載作用下排架的內(nèi)力將圖5中的恒荷載及的作用簡(jiǎn)化為圖6中的所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖在作用下，規(guī)定彎矩順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)，簡(jiǎn)力向右為正，向左為負(fù)。已知n=0.074，由附圖1.2中的公式得，故在作用下不動(dòng)鉸支承的柱頂反力故附圖1.3中公式故在作用下不動(dòng)鉸支承的柱頂反力因此在和共同作用下（即在作用下）不動(dòng)鉸支承的柱頂反力 相應(yīng)的彎矩圖如圖所示。4.1.1在的作用下相應(yīng)的彎矩圖如圖所示。4.1.2在的作用下相應(yīng)的彎矩如圖所示，將圖的彎矩圖疊加，得在，作用下的恒荷載彎矩圖，相應(yīng)的軸

6、力N如圖，所示因恒荷載對(duì)稱，4.2 屋面活荷載作用4.2.1計(jì)算簡(jiǎn)力分配系數(shù)A柱（C）柱n=0.074，由附圖1.1得 B柱n=0.119，由附圖1.1得簡(jiǎn)力分配系數(shù)4.2.2計(jì)算各柱頂剪力4.2.2.1活荷載作用在AB跨 A柱： B柱： 當(dāng)作用與柱頂彎矩時(shí)，A柱：n=0.074，所以B柱：n=0.119， 各柱頂剪力 4.2.3吊車(chē)豎向荷載作用下排架的內(nèi)力4.2.3.1 AB跨由吊車(chē)在A柱 計(jì)算各柱頂剪力。按圖11所示先求AB柱上的吊車(chē)豎向荷載對(duì)下柱軸線產(chǎn)生的彎矩為A柱：n=0.074， B柱：n=0.119， 求各柱總的柱頂剪力其內(nèi)力圖如圖124.2.3.2 AB跨有吊車(chē)在B柱計(jì)算各柱頂剪

7、力。按圖13所示先求出AB柱上的吊車(chē)豎向荷載對(duì)下柱軸線產(chǎn)生的彎矩為A柱：n=0.074， B柱：n=0.119， ， 求各柱總的柱頂剪力其內(nèi)力圖如圖4.2.3.3 BC跨有吊車(chē)在C柱計(jì)算各柱頂剪力。按圖15所示先求出BC柱上的吊車(chē)豎向荷載對(duì)下柱軸線產(chǎn)生的彎矩為C柱：n=0.074， B柱：n=0.119， ，求各柱總的柱頂剪力其內(nèi)力圖如圖4.2.3.4 BC跨有吊車(chē)在B柱計(jì)算各柱頂剪力。按圖17所示先求出BC柱上的吊車(chē)豎向荷載對(duì)下柱軸線產(chǎn)生的彎矩為C柱：n=0.074， B柱：n=0.119， ，求各柱總的柱頂剪力其內(nèi)力圖4.3 吊車(chē)橫向水平荷載作用在排架的內(nèi)力 吊車(chē)橫向水平荷載是作用于吊車(chē)梁

8、頂面。鉚焊車(chē)間的吊車(chē)梁高度為0.9m，故的作用點(diǎn)離柱頂?shù)母叨葹椋?，即?23.494.3.1 AB跨有吊車(chē)，在AB柱計(jì)算各柱頂剪力A柱：n=0.074， 由附圖1.5中得，對(duì)于，對(duì)于，而，利用線性內(nèi)插得， 所以 B柱：n=0.119， 由附圖1.5中得，對(duì)于，對(duì)于， 而，利用線性內(nèi)插得， 所以 求各柱總的柱頂剪力各柱彎矩、剪力計(jì)算如下： A柱： 同理可得B、C柱彎矩、剪力內(nèi)力圖如下：4.3.2 BC跨有吊車(chē)，在BC柱計(jì)算各柱頂剪力C柱：n=0.074， 由附圖1.5中得，對(duì)于，對(duì)于， 而，利用線性內(nèi)插得， 所以 B柱：n=0.119， 由附圖1.5中得，對(duì)于，對(duì)于，而，利用線性內(nèi)插得， 所以

9、求各柱總的柱頂剪力內(nèi)力圖如下：4.4風(fēng)荷載作用下排架的內(nèi)力4.4.1求柱頂不動(dòng)鉸支座反力A柱：n=0.074，由附圖1.8得， 求各柱頂總的剪力其內(nèi)力圖如圖：4.4.2墻體自重橫墻的最大間距S=54，32<54<72，所以由砌體結(jié)構(gòu)表4.2得，為剛性方案墻高：H=6.8+2.734+0.1+1.7+0.15+0.15=11.63m計(jì)算連系梁自重及所承擔(dān)的墻自重：五.內(nèi)力組合5.1按周期等效集中于屋蓋處的重力荷載代表值載荷類(lèi)別 跨別AB跨BC跨屋面自重807.58雪荷載72.9吊車(chē)梁，軌道及軌道連接的自重87.6柱自重A柱：25+52.4=77.4B柱：35+61.1=96.1C柱：

10、77.4外墻自重5.2 按地震作用等效集中于屋蓋處的重力荷載代表值：5.3 集中吊車(chē)梁頂面處的重力荷載 A, B跨無(wú)吊重時(shí)吊車(chē)最大輪壓： B, C跨無(wú)吊重時(shí)吊車(chē)最大輪壓：根據(jù)吊車(chē)梁支座反力影響線計(jì)算一臺(tái)吊車(chē)重力荷載在柱上產(chǎn)生的最大反力A, B跨：C, C跨：5.4 橫向基本周期混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30（）因?yàn)?所以 所以結(jié)構(gòu)基本周期為5.5 排架底部總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值采用底部剪力法計(jì)算橫向水平地震作用，廠房所在地的特征周期，地震影響系數(shù)最大值，取結(jié)構(gòu)的阻尼比，所以有因?yàn)?，所以所?排架底部總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：5.6 排架質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 吊車(chē)梁頂面處由吊車(chē)橋架引起的橫向水平地震作用標(biāo)

11、準(zhǔn)值： 各質(zhì)點(diǎn)水平地震如圖：5.7 橫向水平地震作用效應(yīng)及組合的荷載計(jì)算5.7.1橫向水平地震作用效應(yīng)計(jì)算在F作用下柱頂剪力 根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，考慮空間工作和扭轉(zhuǎn)影像調(diào)整排架柱的地震剪力和彎矩，各柱內(nèi)力均乘以調(diào)整系數(shù)0.75，內(nèi)力圖如圖30所示5.7.1.1 AB跨吊車(chē)頂面作用于A柱和B柱將AB跨吊車(chē)水平荷載作用下排架內(nèi)力乘以系數(shù)0.146，得到排架在AB跨作用下的內(nèi)力。根據(jù)抗震規(guī)范，對(duì)于A柱，B柱上柱內(nèi)力應(yīng)乘以吊車(chē)橋架引起的地震剪力和彎矩增大系數(shù)，A柱上柱內(nèi)力增大系數(shù)2.0，B柱上柱內(nèi)力增大系數(shù)3.0，得到其內(nèi)力如圖31。5.7.1.2 BC跨吊車(chē)梁頂面作用于C柱和B柱 將BC跨吊

12、車(chē)水平荷載作用下排架內(nèi)力乘以系數(shù)0.105。根據(jù)抗震規(guī)范，對(duì)于B柱，C柱上柱內(nèi)力應(yīng)乘以吊車(chē)橋架引起的地震剪力和彎矩增大系數(shù)，C柱上柱內(nèi)力增大系數(shù)2.0，B柱上柱內(nèi)力增大系數(shù)3.0，得到作用時(shí)的排架內(nèi)力如圖。5.7.2 與橫向水平作用效應(yīng)組合的荷載效應(yīng)計(jì)算5.7.2.1 雪荷重力荷載效應(yīng)50%屋面雪荷載與屋面活荷載比值為0.5×0.45/0.7=0.321所以50%屋面雪荷載作用于AB，BC跨時(shí)所產(chǎn)生的排架柱內(nèi)力可以利用疊加原理計(jì)算，即由屋面活荷載分別作用于AB，BC跨時(shí)乘以0.45進(jìn)行相加，從而得到屋面雪荷載作用下的內(nèi)力。5.7.3 AB跨有吊車(chē) , 當(dāng)作用在A柱時(shí)，其內(nèi)力圖為當(dāng)作用

13、在B柱時(shí)，其內(nèi)力圖為5.7.4 BC跨有吊車(chē) ，當(dāng)作用在B柱時(shí)，其內(nèi)力圖為當(dāng)作用在C柱時(shí)，其內(nèi)力圖為六柱設(shè)計(jì)6.1 柱縱向受力鋼筋計(jì)算無(wú)地震作用和有地震作用時(shí)所得到內(nèi)力組合是縱向受力鋼筋計(jì)算的依據(jù)。為便于比較將有地震作用得到的內(nèi)力組合值乘以抗震調(diào)整系數(shù)，查得=0.8，A柱的內(nèi)力組合匯表如下表：截面無(wú)地震作用有地震作用MNVMNV1-1217.07583212.18441.76-161.59638.5-116.36441.76324.8518.8212.18441.76-88.78583-73.94441.762-2224.121135.99107.28808.42-355.96802.79-2

14、65.68560.96459.841207.4107.28808.42-210.45570.74-244.34483.83-38941199100.9528.42858.754.23-450.12873.53-34.53-354.14611.74-26851.91270.399.62528.42858.754.23-326.52712.83-23.89-256.5534.11-23.276.2 選取控制截面最不利內(nèi)力 混凝土等級(jí)強(qiáng)度C30（）縱向受力鋼筋采用HRB335級(jí)。由混凝土結(jié)構(gòu)（上）式4.6得，相對(duì)界限受壓區(qū)高度為： 上下柱采用對(duì)稱配筋，其截面有效高度分別是465和1165mm對(duì)上下柱

15、進(jìn)行大小偏心受壓判斷： 上柱： 下柱：所以對(duì)于上柱， 屬于大偏心受壓對(duì)于下柱， 屬于大偏心受壓按照“彎矩相差不多時(shí)，軸力越小越好；軸力相差不多時(shí)，彎矩越大越不利”的原則確定以下最不利內(nèi)力：上柱：M=324.8KN.m N=518.8KN下柱：M=894KN.m N=1199KN6.3柱長(zhǎng)度計(jì)算由表2.22得，排架方向，上柱： 下柱：垂直排架方向：上柱： 下柱：6.4上柱配筋 ，故應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移和構(gòu)件繞曲引起的二階彎矩對(duì)軸向壓力偏心距的影響，壓力偏心距的影響：選用，全部縱向鋼筋的配筋率%>0.6%6.5下柱配筋計(jì)算， 選用， %>0.6%6.6柱平面外受壓承載力驗(yàn)算上柱平面外受壓承載

16、力驗(yàn)算時(shí)，最大內(nèi)力為，由混凝土結(jié)構(gòu)（上）表6.1得，所以平面外受壓承載力滿足要求，下柱平面外受壓承載力驗(yàn)算時(shí)，最不利內(nèi)力為，故平面外受壓承載力滿足要求。6.7裂縫寬度驗(yàn)算：6.7.1選用最不利內(nèi)力：上柱：下柱：根據(jù)以上兩組內(nèi)力組合項(xiàng)次，可計(jì)算與該兩組內(nèi)力對(duì)應(yīng)的彎矩和軸力標(biāo)準(zhǔn)值為：上柱：下柱：6.7.2上柱裂縫寬度驗(yàn)算：，因?yàn)?，故?yīng)做裂縫寬度驗(yàn)算故最大裂縫寬度：，滿足要求。6.7.2下柱裂縫寬度驗(yàn)算：，滿足要求所以下柱配筋選為。6.8柱牛腿設(shè)計(jì)6.8.1 牛腿幾何尺寸的確定 牛腿截面寬度與柱寬度相等為500mm，取吊車(chē)梁外側(cè)至牛腿外邊緣的距離,吊車(chē)梁端部寬為340mm，吊車(chē)梁軸線到柱面外側(cè)的距離

17、為750mm，則牛腿頂面的長(zhǎng)度為750-500+340/2+80=500mm，相應(yīng)牛腿水平截面高度為500+900=1400mm，牛腿外邊緣高度，傾角，于是牛腿的幾何尺寸如圖所示：6.8.2 牛腿配筋由于吊車(chē)垂直荷載作用于下柱截面內(nèi)，即，故該牛腿可按構(gòu)造要求配筋縱向鋼筋取，箍筋取6.8.3 牛腿局部擠壓驗(yàn)算設(shè)墊板的長(zhǎng)度和寬度為500×500mm，局部壓力標(biāo)準(zhǔn)組合值：故局部擠壓應(yīng)力為：（滿足要求）6.9 柱的吊裝驗(yàn)算6.9.1 吊裝方案：一點(diǎn)翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿與下柱交接處，如圖所示6.9.2 荷載計(jì)算：上柱自重：牛腿自重：下柱自重：，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。6.9.3 內(nèi)力計(jì)算，彎矩圖如

18、圖所示。柱吊裝簡(jiǎn)易圖6.9.4 截面承載力計(jì)算截面1-1：,，故截面承載力：截面2-2：,，。故截面承載力：，所以符合要求。6.9.5 裂縫寬度驗(yàn)算 由承載力計(jì)算可知，裂縫寬度驗(yàn)算截面1-1即可，鋼筋應(yīng)力如下：按有效受拉混凝土面積計(jì)算的縱向鋼筋配筋率：，滿足要求。七、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)7.1 荷載計(jì)算7.1.1 由柱傳致基頂?shù)暮奢d由表6可知荷載值如下：第一組：，；第二組：，；第三組：，；第四組：，。7.1.2 由基礎(chǔ)梁傳致基頂?shù)暮奢d（G5） 墻重（含兩面抹灰）：； 窗重： （4.84.2+1.84.2）0.45=12.47KN； 基礎(chǔ)梁： 64.2=25.2KN 所以荷載設(shè)計(jì)值為267.501.2=32

19、1KN 由基礎(chǔ)梁傳致基礎(chǔ)頂面荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 對(duì)基礎(chǔ)底面中心的偏心作用 偏心彎矩：7.1.3 作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力假定基礎(chǔ)高度為800+50+250=1100mm，（800為柱插入深度，由表2.25查得）則作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力設(shè)計(jì)值為：第一組：，第二組：，第三組：，第四組：，7.2 基底尺寸的確定基底尺寸的確定，應(yīng)由標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算，故由表5得， ，因?yàn)?/b=1.52.0，由1/b=1.5和A=（5.777.34），解得，b=(1.962.3)m，取b=2.3m；l=1.5b=1.52.3=3.5m,取l=4m驗(yàn)算的條件（可以）驗(yàn)算其它三組荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的基底應(yīng)力第一組：；>0。第三組：；>0。第四組：；>0；。所以均可以。因?yàn)樵撥?chē)間