鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、目錄鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、選定標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件1二、排架計(jì)算2 （一）確定柱子高度和截面尺寸2 （二）荷載計(jì)算2 （三）柱頂不動(dòng)鉸支反力計(jì)算5 （四）內(nèi)力符號(hào)規(guī)定7 （五）排架內(nèi)力分析7 （六）荷載組合及內(nèi)力組合15三、柱截面設(shè)計(jì)16四、牛腿設(shè)計(jì)20五、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)21六、柱的吊裝驗(yàn)算27七、繪制施工圖29八、參考資料30鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、 選定標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件1. 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板根據(jù)屋面均布活荷載、水泥砂漿找平層及防水層的重量，按照預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板圖集中的選用方法，選定一般開(kāi)間、兩端開(kāi)間預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板的型號(hào)。2. 預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架根據(jù)廠房跨度、屋蓋

2、支撐、天溝類型及屋面荷載等，從預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架圖集中選定屋架型號(hào)。3. 天溝板配合屋架選定天溝板型號(hào)。4. 吊車(chē)梁根據(jù)吊車(chē)噸位、廠房跨度選定中間跨、邊跨吊車(chē)梁型號(hào)。5. 吊車(chē)軌道聯(lián)結(jié)根據(jù)吊車(chē)噸位、吊車(chē)梁型號(hào)、廠房跨度選用。二、 排架計(jì)算（一） 確定柱子高度和截面尺寸軌頂標(biāo)高，軌面至吊車(chē)頂距離H*見(jiàn)教材附表12，吊車(chē)頂至屋架下弦底面的凈空一般要有300500mm，這里取410mm，從±0.00標(biāo)高到基礎(chǔ)頂面的距離取 500mm，柱子高度H定為：H 500軌頂標(biāo)高H*（300500）500+8400+2190+41011500mm所選吊車(chē)梁高為1200mm，梁面至軌頂接近200 m

3、m，因此：50下柱高度Hl500軌頂標(biāo)高1400500+8400-14007500mm上柱高度HuHHl11500-75004000mm4m 設(shè)上柱為矩形，下柱為工字形。 上柱截面尺寸取：b400mm，h400mm下柱截面寬度 400mm下柱截面高度 700mm下柱的截面尺寸取： 上柱： AuIu 下柱： AlIl （二） 荷載計(jì)算1. 屋蓋荷載(1) 屋蓋恒載F1, k屋面恒載（折算為線荷載）屋架自重Q1, k135kN屋架軸線跨度L27m，兩端挑出外天溝各a，上弦水平投影全長(zhǎng)為L(zhǎng)1L+2×a 。F1, k對(duì)上柱軸線的偏心距 屋架高度范圍內(nèi)的磚墻重量通過(guò)柱頂圈梁（兼作聯(lián)系梁）由磚墻

4、傳至基礎(chǔ)梁，不傳給柱子。(2) 屋面活載F6, k屋面活荷載0.5kN/m2，0.5×6kN/m50 作用位置同F(xiàn)1, k2. 柱自重F2, k、F3, k(1) 上柱自重：F2, k，作用在上柱中心線上(2) 下柱自重：F3, k，作用在下柱中心線上3. 吊車(chē)梁及軌道零件重F4, k吊車(chē)梁自重：軌道聯(lián)結(jié)DGL13：鋼軌 聯(lián)結(jié)件 彈性墊板 找平層 共計(jì)：1 kN/mF4, k ，作用在吊車(chē)梁中心線上。4. 吊車(chē)荷載(1) 吊車(chē)豎向荷載Dmax, k、Dmin, k由給出的設(shè)計(jì)資料，查教材附錄12得B、K，則SBK640052501150mm ， ， ， 0 。查教材附錄12得最大輪壓

5、Pimax, k 最小輪壓 作用在排架上的吊車(chē)豎向荷載Dmax, k、Dmin, k為： 作用在吊車(chē)梁中心線上。(2) 吊車(chē)橫向水平荷載Tmax, k由起重量Q10t，小車(chē)重G2, k3.8t，當(dāng)Q10t時(shí)，對(duì)于軟鉤吊車(chē)：作用在排架上的吊車(chē)橫向水平荷載Tmax, k為：作用在吊車(chē)梁頂面處。5. 風(fēng)荷載由得迎風(fēng)面：背風(fēng)面：，bz1，ms值見(jiàn)下圖，其中，mz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)如下。計(jì)算墻面風(fēng)壓時(shí)，mz按柱頂高度考慮；計(jì)算無(wú)天窗屋蓋風(fēng)壓時(shí)，mz按檐口高度考慮。插值法得：標(biāo)高風(fēng)壓高度變化系數(shù)柱頂標(biāo)高（）檐口標(biāo)高（）屋頂標(biāo)高（）左風(fēng)： （化為線荷載） 5.164 kN50（三） 柱頂不動(dòng)鉸支反力計(jì)算先用

6、計(jì)算各系數(shù)，再用教材附錄9校核。（教材附圖91）2.柱頂作用一彎矩時(shí)（附圖92）3.在牛腿面作用一彎矩時(shí)（附圖93）（如吊車(chē)水平荷載作用在吊車(chē)梁頂面）（可以查附表圖94、95、96用插入法校核）（附圖98）經(jīng)校核上述各系數(shù)（）均滿足要求。（四） 內(nèi)力符號(hào)規(guī)定柱的左邊受拉為正，右邊受拉為負(fù)。彎矩圖繪在受拉邊。壓力為正。柱對(duì)基礎(chǔ)頂面的剪力，向右為正。（五） 排架內(nèi)力分析本工程A、B柱的高度和截面均相同，因此剪力分配系數(shù)，柱頂剪力，荷載位置及計(jì)算截面如下面：1. 屋蓋恒載作用因荷載和排架柱均對(duì)稱，故屋蓋恒載作用下排架沒(méi)有側(cè)移，柱頂相當(dāng)于不動(dòng)鉸支座。50mm150mm（注意：、與柱頂不動(dòng)鉸支反力計(jì)算圖

7、中假定的方向相反，故為負(fù)值。）計(jì)算柱截面內(nèi)力并繪內(nèi)力圖：6.091kN 6.091kN 6.091kN 6.091kN 2. 柱和吊車(chē)梁自重作用在進(jìn)行排架計(jì)算時(shí)，計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)根據(jù)施工和荷載的具體情況而定。一般施工程序是先吊裝柱、后吊裝吊車(chē)梁，在屋架尚未吊裝前，整個(gè)排架未形成，這時(shí)柱和吊車(chē)梁的荷載應(yīng)按懸臂柱計(jì)算。吊車(chē)梁上的軌道聯(lián)結(jié)一般在形成排架后才施工，但其重量較小，為計(jì)算方便起見(jiàn)，就一并計(jì)入吊車(chē)梁自重來(lái)考慮。計(jì)算柱截面內(nèi)力并繪內(nèi)力圖： 750750400mm150mmkN /m kN kN/m 3. 屋面活荷載作用50mm150mm， ， 計(jì)算柱截面內(nèi)力并繪內(nèi)力圖：4. 吊車(chē)豎向荷載作用Dmax

8、, k234.9kN 在A柱，Dmin, k在B柱。(1) 柱頂不動(dòng)鉸支反力：400mm(2) 把反向作用于排架A柱頂，得A、B柱頂剪力均為(1)(2)得：A柱柱頂剪力：B柱柱頂剪力：計(jì)算柱截面內(nèi)力并繪內(nèi)力圖：A柱：B柱：5. 吊車(chē)豎向荷載作用Dmin, k234.9kN在A柱，Dmax, k在B柱。A柱內(nèi)力相當(dāng)于Dmax, k在A柱時(shí)B柱的內(nèi)力，但彎矩、剪力符號(hào)相反。B柱內(nèi)力相當(dāng)于Dmax, k在A柱時(shí)A柱的內(nèi)力，但彎矩、剪力符號(hào)相反。6. 吊車(chē)水平荷載作用Tmax, k7.024kN作用在A、B柱上。(1) 柱頂不動(dòng)鉸支反力(2) 把反向作用于排架A柱頂?shù)肁、B柱的柱頂剪力均為A柱柱頂剪力

9、：B柱柱頂剪力：計(jì)算柱截面內(nèi)力并繪內(nèi)力圖：（實(shí)線表示Tmax, k的作用方向向右，虛線表示Tmax, k的作用方向向左）A柱：B柱：7. 風(fēng)荷載作用，左風(fēng)(1) 柱頂不動(dòng)鉸支反力：(2) 把反向作用于排架A柱頂，得A、B柱的柱頂剪力均為(1)(2)得：A柱柱頂剪力：柱柱頂剪力：計(jì)算柱截面內(nèi)力并繪內(nèi)力圖：A柱：B柱：8. 風(fēng)荷載作用，右風(fēng)A柱內(nèi)力相當(dāng)于左風(fēng)時(shí)B柱的內(nèi)力，但符號(hào)相反。B柱內(nèi)力相當(dāng)于左風(fēng)時(shí)A柱的內(nèi)力，但符號(hào)相反。（六） 荷載組合及內(nèi)力組合1. 荷載組合 廠房使用過(guò)程中，各種荷載以不同方式作用在結(jié)構(gòu)上，但所有可變荷載都同時(shí)達(dá)到規(guī)定值的機(jī)率畢竟很小。按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009200

10、1的規(guī)定，應(yīng)考慮下面幾種荷載組合：(1) 由可變荷載效應(yīng)控制的組合：（）a. 恒荷載任一活荷載，即：b. 恒荷載+0.9（任意兩個(gè)或兩個(gè)以上活荷載之和），即：(2) 由永久荷載效應(yīng)控制的組合（此時(shí)可變荷載僅限于豎向荷載），即：。在本設(shè)計(jì)中，。2. 內(nèi)力組合內(nèi)力組合一般可考慮以下四種情況：（內(nèi)力組合見(jiàn)附表一）(1) Mmax及相應(yīng)的N和V；(2) Mmax及相應(yīng)的N和V；(3) Nmax及相應(yīng)的M和V；(4) Nmin及相應(yīng)的M和V。3. 內(nèi)力組合注意事項(xiàng)(1) 組合表格見(jiàn)（附表一）；(2) 每種組合必須包括恒載；(3) Dmax及Dmin二者僅選一項(xiàng)組合；(4) 對(duì)于吊車(chē)荷載項(xiàng)要注意，當(dāng)有T時(shí)

11、必有D，但有D時(shí)不一定有T，有D一般也有T；(5) 風(fēng)載可左可右，組合時(shí)只取一項(xiàng)；(6) 當(dāng)進(jìn)行以Nmax及Nmin為組合目標(biāo)時(shí)，應(yīng)使相應(yīng)的M盡可能大。三、 柱截面設(shè)計(jì)（一） 材料混凝土取C30，主筋用HRB335級(jí)（2）鋼筋，箍筋用HPB235級(jí)（1）鋼筋（二） 內(nèi)力值的取舍根據(jù)單跨排架柱的內(nèi)力組合表，在上柱配筋計(jì)算中選取截面的內(nèi)力，在下柱配筋計(jì)算中選取截面的內(nèi)力。判斷規(guī)則如下：a N相差不多時(shí)，M大的不利；b M相差不多時(shí)，凡是M/N的，N小的不利；M/N的，N大的不利。對(duì)于工字形截面柱，在多數(shù)情況下屬大偏心受壓構(gòu)件。偏心距e（）的值越大（M越大，N越?。孛媾浣罹驮蕉?，因此一般應(yīng)選取偏

12、心距e值較大的組合。求得鋼筋面積后，再對(duì)軸力N最大的組合進(jìn)行校核。（三） 計(jì)算方法混凝土強(qiáng)度等級(jí)為,，采用HRB335級(jí)鋼筋，。上、下柱均采用對(duì)稱配筋。1上柱配筋計(jì)算。 取kN50360mmmm400N/mm3.140.12b0c1b=´´´´=xabhfN而截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓，所以選取偏心距較大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力。即取 ,吊車(chē)廠房排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度。附加偏心矩?。ù笥冢?yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。 ， 取95.0)400mmmm8000(01.015.101.015.102=´-=-=hlxmm8.584003.140.

13、1336180c1=´´=bfNxa 且 mm69.1382400mmmm201486.12i=-´=¢+-=¢aheeh()()220ysmm48640mmmm360mm300mm69.138336180=-´´=¢-¢=¢=NNahfeNAAsS選318，則滿足要求。驗(yàn)算垂直于彎矩作用面的承載力：垂直于排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度，則， 查表得：滿足彎矩作用平面外的承載力要求。取 ， 與上柱分析方法類似。 而，截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓。所以選取偏心距最大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力。按計(jì)算下

14、柱計(jì)算長(zhǎng)度取，附加偏心距，取，mm12.476424911NmmN10263.2020=×´=NMe 大于5，且小于15，所以 應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)且取 取 先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則mm10027.74mm400mm3.140.1424811f2fc1=¢<=´´=¢=hNNbfNxa即中和軸在翼緣內(nèi) 且選用418 ，則 滿足要求。 驗(yàn)算垂直于彎矩作用面的承載力： 垂直于排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度： 取 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。3柱箍筋配置由內(nèi)力組合表，相應(yīng)的，驗(yàn)算截面尺寸是否滿足要求。由于4>5>6 ，所以按線

15、性插值?。篤截面滿足要求。 判斷是否需要按計(jì)算配箍筋：304.566010838.6010263.20230>=´´´=VhMl 取 kN81.424kN5901090.510375.13.143.03.055c=>=´=´´´=NAf30t1081.424.07.066010043.10.10.375.107.00.175.1´´+´´´+=+Nbhfl 故只需按構(gòu)造配箍筋，上下柱均選用箍筋。四、 牛腿設(shè)計(jì) HPB235級(jí)鋼筋或HRB335級(jí)鋼筋。根據(jù)吊車(chē)梁支承

16、位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖下所示。其中牛腿截面寬度=400mm，牛腿截面高度=600mm，, 設(shè)。圖2-70 牛腿尺寸簡(jiǎn)圖. 牛腿截面高度驗(yàn)算=0.65, ，(牛腿頂面無(wú)水平荷載), 030mm20mmmm50<-=+-=a取 。故截面高度滿足要求。 .牛腿配筋計(jì)算。由于, 因而該牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求， 故取且縱筋不宜少于4根，直徑不宜少于12，所以選用416。水平箍筋和彎起鋼筋的構(gòu)造要求：牛腿應(yīng)設(shè)置水平箍筋，箍筋直徑612mm，間距宜為100150mm，且在上部范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不宜小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的二分之一。當(dāng)牛腿的剪跨比時(shí)

17、，宜設(shè)置彎起鋼筋。彎起鋼筋宜采用HRB335級(jí)或HRB400級(jí)鋼筋，并宜使其與集中荷載作用點(diǎn)到牛腿斜邊下端點(diǎn)連線的交點(diǎn)位于牛腿上部至之間的范圍內(nèi)，l為該連線的長(zhǎng)度，其截面面積不宜小于承受豎向力的受拉鋼筋截面面積的二分之一，根數(shù)不宜少于2根，直徑不宜小于12mm?？v向受拉鋼筋不得兼作彎起鋼筋。綜上所述：箍筋選用。局部承壓面積近似按柱寬乘以吊車(chē)梁斷承壓板寬度取用： 滿足要求。五、 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（一） 材料混凝土采用C20，HPB235級(jí)鋼筋或HRB335級(jí)鋼筋。（二） 確定基礎(chǔ)荷載計(jì)算值在內(nèi)力組合表中選出截面Mk的絕對(duì)值最大（Mmax、Mmin）的兩組內(nèi)力（包括Nk、Vk）。由于本工程中外墻荷

18、載作用在基礎(chǔ)頂面上，還要把選出來(lái)的兩組內(nèi)力分別與外墻荷載作用組合起來(lái)計(jì)算作用在基底的兩組力。組合以后正、反兩個(gè)方向兩組力的差別不太大時(shí)，基礎(chǔ)可以設(shè)計(jì)成對(duì)稱的。 第一組：第二組：外墻荷載G1k247.626kN G1k作用在軸線外側(cè)1/2基礎(chǔ)梁寬（即）處，柱距6m，2。窗寬，窗總高按窗地面積比（窗洞面積與地面面積之比）為1/2確定，并分為2（三） 確定基礎(chǔ)底面積1. 基礎(chǔ)埋置深度d的確定對(duì)于截面高度500mmhc800mm的矩形、工字形柱，柱的插入深度h1hc，且h1還應(yīng)同時(shí)滿足柱縱向受力鋼筋錨固長(zhǎng)度的要求，以及柱吊裝時(shí)穩(wěn)定性的要求即h10.05H575mm。故取 h75050200mm1000

19、mmdh5001500mm2. 基礎(chǔ)底面尺寸的確定：先根據(jù)柱傳來(lái)的最大軸向力（根據(jù)內(nèi)力組合表中Nmax, k618.834kN）和墻傳來(lái)的荷載G1k，按中心受壓基礎(chǔ)估算底面積A1。即：然后考慮基礎(chǔ)偏心荷載的影響，根據(jù)偏心距的大小將面積A1增大2040作為偏心受壓基礎(chǔ)的底面積A。即：取A6m 設(shè)基礎(chǔ)底面的長(zhǎng)邊為b，短邊為l，并令m，m1.5。 于是 取b3m2m根據(jù)已求得的b、l值驗(yàn)算基底持力土層的應(yīng)力，使基底應(yīng)力，。當(dāng)不滿足這些條件時(shí)需要重新調(diào)整b、值，直到滿足為止。3.基底應(yīng)力按下式計(jì)算：如上圖 根據(jù)第一組內(nèi)力組合： h1m 滿足要求。 根據(jù)第二組內(nèi)力組合： h1m故滿足要求（四） 受沖切承

20、載力計(jì)算1. 基底凈應(yīng)力計(jì)算： 由于e426mm2. 基礎(chǔ)剖面設(shè)計(jì)當(dāng)h時(shí)，基礎(chǔ)可以設(shè)計(jì)成兩階。 按照構(gòu)造要求設(shè) 3. 基礎(chǔ)高度驗(yàn)算基礎(chǔ)高度沖切驗(yàn)算應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)剖面和平面尺寸以及沖切線的具體情況來(lái)進(jìn)行。. 柱與基礎(chǔ)交接處的沖切驗(yàn)算：滿足要求。. 變階處的沖切驗(yàn)算：滿足要求。受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當(dāng)h不大于800mm時(shí)，；當(dāng)h大于等于2000mm時(shí)，；其間按線性內(nèi)插法取用。這里取1.0。（五） 基底配筋計(jì)算1. 計(jì)算彎矩：圍繞短軸旋轉(zhuǎn) 圍繞長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)2. 計(jì)算鋼筋面積：鋼筋用HPB235級(jí)鋼筋，長(zhǎng)邊和短邊一般選用相同的鋼筋直徑d。長(zhǎng)邊： 選配18鋼筋 ，28282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828短邊：選配鋼筋，六、 柱的吊裝驗(yàn)算考慮翻身起吊，對(duì)11、22、33截面進(jìn)行承載力、裂縫寬度驗(yàn)算，驗(yàn)算應(yīng)取吊裝時(shí)的混凝土實(shí)際強(qiáng)度（設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70）1.