鋼筋混凝土裝配式單層單跨廠房設(shè)計(jì)

1、1XX鋼筋混凝土裝配式單層單跨廠房設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料： 1、工程情況： 本工程為某城市郊區(qū)某鑄造車間，無(wú)抗震設(shè)防要求。工藝要求為一單跨單層廠房，跨度為18m，長(zhǎng)度為66m，柱距為6 m。選用二臺(tái)Q=150/30kN的中級(jí)工作制橋式吊車，吊車軌頂標(biāo)高為9.2 m，由于散熱要求需設(shè)置天窗和擋風(fēng)板。廠房采用鋼筋混凝土裝配式結(jié)構(gòu)。2、工程地質(zhì)情況： 由勘探資料得知天然地面下1.2m處為褐黃色粘土老土層,可作為基礎(chǔ)的持力層，該層土修正后的地基承載力特征值fa為105kN/ m2。初見地下水位在天然地面下0.7m（標(biāo)高為-0.85m）處，無(wú)侵蝕性。3、建筑設(shè)計(jì)平面、立面和剖面見圖15、圖16和圖17。4、荷

2、載資料：鋼筋混凝土容重 25kN/ m32水泥砂漿容重 20kN/ m3 22 (包括雙面粉刷)屋面施工荷載 0.5kN/ m2 (沿水平面)屋面積灰分布情況及取值見圖18屋面基本雪壓 0.2kN/ m2 (沿水平面)，屋面積雪分布系數(shù)見圖19。房屋基本風(fēng)壓W02，風(fēng)載體型系數(shù)見圖9，風(fēng)載高度變化系數(shù)如下：離地高度（m）5101520高度變化系數(shù)Z吊車規(guī)格如下跨度總重寬度(B)小車重輪距(K)起重量(Qc)最大輪壓285 kN71.9 kN150/30kN152 kN5、材料強(qiáng)度等級(jí)：混凝土：柱用C30，基礎(chǔ)用C20鋼筋：柱縱筋用HRB335，其它均用HPB235。6、參考標(biāo)準(zhǔn)圖集：×

3、;6m預(yù)應(yīng)力鋼混筋凝土屋面板G410天溝板G410 形鋼筋混凝土天窗架G316 預(yù)應(yīng)力鋼混筋凝土折線形屋架G415鋼筋混凝土吊車梁G323 鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁G320 柱間支撐CG326吊車軌道聯(lián)結(jié)G159二、結(jié)構(gòu)選型：選用的結(jié)構(gòu)形式：1、 屋面板：選自G410，見圖202 (沿斜面)2 (沿斜面)2、 天溝板：選自G410，見圖21 3、4、 天窗架：形鋼筋混凝土天窗架選自G316。天窗架及擋風(fēng)板傳到屋架上的重量見圖225、 預(yù)應(yīng)力鋼混筋凝土折線形屋架選自G415，屋架軸線圖尺寸如圖23所示。每榀屋架重60.5kN。 圖 236、 屋蓋支撐：選自G4152 (沿水平面)7、 基礎(chǔ)梁：選自G32

4、0，b×h=250×450mm， 8、吊車梁：選自G323，見圖24每根自重：50kN 9、連系梁與過(guò)梁，截面與尺寸見剖面圖。10、柱間支撐：選自G142.1三、柱截面尺寸與高度的確定基礎(chǔ)采用單獨(dú)杯形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為0.6m柱頂標(biāo)高為11.4m，牛腿頂面標(biāo)高為7.8m。柱子尺寸： a）、柱子高度：上柱高下柱高柱總高 b）、柱截面尺寸：建議上柱為方形截面，b×h=400×400mm，下柱為工字形截面，b×h×h f =400×800×150mm，牛腿尺寸、柱下端矩形截面部分高度尺寸見圖25。柱截面幾何特征值為：

5、四、荷載計(jì)算1、恒載（1）屋蓋恒載 （防水層+隔氣層）自重 厚水泥砂漿找平層 預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括灌縫） 屋蓋鋼支撐 天窗架 天溝重（包括水重） 屋架重力荷載為，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計(jì)值：（2）吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值：（3）柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值：上柱下柱2、屋面活荷載 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為,學(xué)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，后者大于前者，故僅按前者計(jì)算。屋面積灰荷載為作用于柱頂屋面活荷載設(shè)計(jì)值為：。如圖26。3、風(fēng)荷載 計(jì)算，其中，根據(jù)廠房各部分標(biāo)高及B類地面粗糙度確定： 柱頂（標(biāo)高11.4m） 檐口（標(biāo)高13.5m） 屋頂（標(biāo)高16.92m） 排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為：則作用于

6、排架計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖27）上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為：屋架各點(diǎn)處的：標(biāo)高（m） 13.9516.6214.55 4、吊車荷載150/30kN吊車的參數(shù)為：。根據(jù)重力荷載之間的平衡關(guān)系：得：。根據(jù)B及K，可算得吊車梁支座反力影響線中各輪對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)，如圖28。（1） 吊車豎向荷載吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值為：（2） 吊車橫向水平荷載作用于每個(gè)輪子上的吊車橫向水平制動(dòng)力計(jì)算：作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算五、排架內(nèi)力分析柱剪力分配系數(shù)柱子A，B1、 恒載作用下的排架內(nèi)力分析，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖29（a）排架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)且作用對(duì)稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無(wú)側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動(dòng)鉸支座計(jì)算內(nèi)力。對(duì)于A、B柱。求得后，由

7、于平衡條件可得各柱截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該界面以上重力荷載之和，恒載作用下的軸力彎矩如圖29（b）（c）。2、 屋面活荷載作用下的排架內(nèi)力分析排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖30（a）。其中，它在柱頂及變階處引起的力矩為：排架各柱的彎矩軸力圖如圖30（b）（c）。3、 風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力分析（1） 左風(fēng)吹時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖31（a）。A,B柱各柱頂剪力分別為：排架內(nèi)力如圖31（b）（2） 右風(fēng)吹時(shí)由于死單跨，與左風(fēng)吹情況相同，內(nèi)力反向，計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力圖如圖32。4、 吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析（1）作用于A柱 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖33（a），其中吊車豎向荷載在牛腿頂面處引起的力矩為排架各柱頂剪力分別為：排

8、架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖33（b）（c）。·（1）作用于B柱 由同理可得，內(nèi)力圖如圖34。（3）作用下 當(dāng)作用吊車橫向水平荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖35（b）。各柱頂剪力為：排架各柱的彎矩圖及柱底剪力如圖35（a）。六、內(nèi)力組合表1 A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表柱號(hào)及正向內(nèi)力荷載類別恒載屋面活載吊車豎向荷載吊車水平荷載風(fēng)荷載作用在A柱作用在B柱左風(fēng)右風(fēng)序號(hào)M±N00000M±N000M±N000V±注：M(單位為)，V(單位為)。表2 A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值組合表截面及相應(yīng)及相應(yīng)及相應(yīng)及相應(yīng)備注+0.9(+)（+）+0.9（+）+（+）+（+）+1+

9、0.9(+)+0.9（ +）+0.9（+）+（+）+0.9（ +）+注：M(單位為)，N(單位為)，V(單位為)七、柱截面設(shè)計(jì) 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，；采用HRB335級(jí)鋼筋，。上下柱均采用對(duì)稱鋼筋。1、 上柱配筋計(jì)算有內(nèi)力組合表可見，上柱截面共有4組內(nèi)力取經(jīng)判別，均為大偏壓，選取一組最不利荷載組合。附加偏心距?。ù笥冢?。由，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。取。取進(jìn)行計(jì)算。選用，則，滿足要求由附表11.1，得垂直于排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度，則。滿足彎矩作用平面外的承載力要求。2、 下柱的配筋計(jì)算取，與上柱分析方法類似，在內(nèi)力組合表的8組內(nèi)力中選取下列2組最不利內(nèi)力。(1) 按計(jì)算下柱計(jì)算長(zhǎng)度取，附加偏心

10、距。 由，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。且取。取。故為大偏心受壓。先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則（2）按計(jì)算計(jì)算方法同上述相同。計(jì)算過(guò)程從略，計(jì)算結(jié)果。綜合上述計(jì)算結(jié)果，下柱截面選用按此配筋，經(jīng)驗(yàn)算柱彎矩作用平面外的承載力亦，滿足要求。3、 柱的裂縫寬度驗(yàn)算規(guī)范規(guī)定，對(duì)的柱應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。上柱及下住均出現(xiàn)的內(nèi)力。故應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。驗(yàn)算過(guò)程見表3，其中上柱，下柱；構(gòu)件特征系數(shù)，混凝土保護(hù)層厚度c取。表3 主的裂縫寬度驗(yàn)算表柱截面上柱下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值12600(滿足要求)（滿足要求）4、 柱的箍筋配置非地震區(qū)的單層廠房柱，其箍筋數(shù)量一般有構(gòu)造要求，上、下柱均選用箍筋。5、 牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車梁支承位置、

11、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖36.。其中牛腿截面寬度，牛腿截面高度。（1） 牛腿截面高度驗(yàn)算其中：故牛腿截面高度滿足要求。圖36 牛腳尺寸簡(jiǎn)圖（2） 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，。實(shí)際選用。水平箍筋選用。6、 柱的吊裝驗(yàn)算采用翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部，混凝土達(dá)到強(qiáng)度后起吊。由表3可得柱插入杯口深度為，取,則柱吊裝時(shí)總長(zhǎng)度為，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖37.。圖37 柱吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載（應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)），即在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為：由得：令，則下柱最大彎矩為：柱截面受彎承載力及裂縫寬度驗(yàn)算過(guò)程見表4.。表4 柱吊裝階段承

12、載力及裂縫寬度驗(yàn)算表柱截面上柱下柱52.49（38.88）73.63（54.54）××(滿足要求)（滿足要求）八、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) GB50072002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于6m柱距的單層多跨廠房，其他基承載力特征值、吊車起重量200300Kn/N、廠房跨度、設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)時(shí)?？刹蛔龅鼗冃悟?yàn)算。此廠房滿足上述要求，故不作地基變形設(shè)計(jì)驗(yàn)算?；A(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C20，下設(shè)100mm厚C10的素混凝土疊層。1、 作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計(jì)算作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱頂（截面）傳給基礎(chǔ)的M,N,V以及外墻自重重力荷載。前者可用表2中的截面選取，見表5，其中內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)組合值用于地

13、基承載力驗(yàn)算，基本組合值用于受沖切承載力驗(yàn)算和底板配筋計(jì)算，內(nèi)力的正負(fù)號(hào)規(guī)定見圖38（b）。表5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的不利內(nèi)力組別荷載效應(yīng)基本組合荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合第一組第二組第三組由圖38（a）可見，每個(gè)基礎(chǔ)承載的外墻總寬度為6.0m，總高度為13.25m，墻體自重（），門窗自重（），基礎(chǔ)梁重量為。每個(gè)基礎(chǔ)承受的由墻體傳來(lái)的重力荷載為：墻體自重 門窗自重 基礎(chǔ)梁 距基礎(chǔ)形心的偏心距為：圖38 基礎(chǔ)荷載示意圖2、 基礎(chǔ)尺寸及埋置深度（1） 按構(gòu)造要求擬定高度h 柱的插入深度。杯底厚度。基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為0.600m，故基礎(chǔ)埋置深度d為：杯壁厚度為見圖38（b）。（2） 擬定基礎(chǔ)底面尺寸適當(dāng)放大，?。?） 計(jì)算

14、基地壓力及驗(yàn)算地基承載力計(jì)算基底壓力并驗(yàn)算地基承載力，其中，驗(yàn)算結(jié)果見表6.可見，基礎(chǔ)底面尺寸滿足要求。表6 基礎(chǔ)底面壓力計(jì)算及地面承載力驗(yàn)算表類別第一組第二組第三組86.03<105112.09<12674.51<105118.33<12667.84<105101.64<1263、 基礎(chǔ)高度驗(yàn)算這時(shí)應(yīng)采用基地凈反力設(shè)計(jì)值，經(jīng)計(jì)算得，結(jié)果見表7.。表7 基礎(chǔ)底面凈反力設(shè)計(jì)值計(jì)算表類別第一組第二組第三組0圖39 變階處的沖切破壞截面因臺(tái)階高度與臺(tái)階寬度相同（均為400mm），所以只需驗(yàn)算變階處的受沖切承載力。變階處受沖切承載力計(jì)算截面如圖39.。變階處截面有效

15、高度。，故取則：故基礎(chǔ)高度滿足要求4、 基礎(chǔ)底面配筋計(jì)算（1） 柱邊及變階處基地反力計(jì)算基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算時(shí)長(zhǎng)邊和短邊方向計(jì)算截面如圖40.。三組不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值在柱邊及變階處的基地凈反力計(jì)算見表8.。其中第1，2組內(nèi)力產(chǎn)生的基地反力示意圖見圖40.。第二組內(nèi)力產(chǎn)生的基地反力示意圖見圖39.；用列表公式計(jì)算第二組內(nèi)力產(chǎn)生的和時(shí)，相應(yīng)的2.25/3.6和2.65/3.6分別用2.202/3.552和2.602/3.552代替，且。圖40 基礎(chǔ)底板配筋就算那截面（2） 柱邊及變階處彎矩計(jì)算公式第一組第二組第三組（3） 配筋計(jì)算基礎(chǔ)底板受力鋼筋采用HPB235()。長(zhǎng)邊方向鋼筋面積為：選用?；A(chǔ)底板短邊方向鋼筋面積為：選用。由于，所以杯壁不需要配筋。計(jì)算書內(nèi)容包括：1設(shè)計(jì)資料11工程情況12荷載資料13材料強(qiáng)度等級(jí)2結(jié)構(gòu)平面布置2.1.平面布置2.2.剖面布置3 結(jié)構(gòu)選型3.1.預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板3.2.屋架3.3.天溝板3.4.吊車梁3.5.吊車軌道聯(lián)結(jié)及車檔4計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定4.1.計(jì)算上柱及柱全高4.2.柱截面尺寸5荷載計(jì)算5.1.屋蓋恒載G15.2.柱自重 75.3.吊車梁及軌道自重G45.4.連系梁及其上墻重G55.5 基礎(chǔ)梁及