鋼筋混凝土課程設(shè)計(jì)

1、1 鋼筋混凝土課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)遼寧工程技術(shù)大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院工程力學(xué) 091 班第四小組2目錄一、設(shè)計(jì)資料.3二、結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型.4三、結(jié)構(gòu)計(jì)算.4四、荷載組合與內(nèi)力組合.17五、柱、基礎(chǔ)的配筋計(jì)算.17六、基礎(chǔ)設(shè)計(jì).24七、參考資料.293 混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、設(shè)計(jì)資料（一） 、設(shè)計(jì)題目：金工車(chē)間單跨廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（二） 、設(shè)計(jì)條件：1、 工藝要求：本工程為某城市郊區(qū)某鑄造車(chē)間，工藝要求為一單跨單層廠房，跨度為 27m，長(zhǎng)度為 102m，柱距 6m，車(chē)間內(nèi)有 15/3t 和 30/5t兩臺(tái) A5級(jí)工作制吊車(chē)，軌頂標(biāo)高 10.2m。吊車(chē)的有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表1-1。2、 工程地質(zhì)情況： 天然地面

2、下 1.2m 處為褐黃色亞粘土老土層， 作為基礎(chǔ)持力層，地基承載力設(shè)計(jì)值 =140kPa，初見(jiàn)地下水位在地面以下 0.7m，（標(biāo)高 0.85m）。3、 地震設(shè)防烈度：無(wú)要求4、 建筑資料和荷載資料：（1） 屋面板采用預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，板重（包括灌縫在內(nèi)）標(biāo)準(zhǔn)值為2kN/m2。（2） 天溝板板重標(biāo)準(zhǔn)值2kN/m2。（3） 屋架采用預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架，屋架自重標(biāo)準(zhǔn)值109kN/榀。（4） 吊車(chē)梁采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車(chē)梁，吊車(chē)梁高1200mm，自重標(biāo)準(zhǔn)值50kN/根，軌道及零件重 1kN/m，軌道及墊層構(gòu)造高度200mm。（5） 假設(shè)工業(yè)廠房用期 50 年。阜新地區(qū)雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.4

3、KN/m 2、基本風(fēng)壓 0.6KN/m 2。（6） 設(shè)計(jì)任務(wù)排架柱及基礎(chǔ)材料選用情況柱混凝土：采用 C35，鋼筋：縱向受力鋼筋采用HRB400級(jí)鋼筋，箍筋采用HRB335級(jí)鋼筋?；A(chǔ)混凝土：采用 C25，鋼筋：采用 HRB400級(jí)鋼筋。（三）設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 確定縱橫定位軸線， 上柱的高度及截面尺寸； 下柱的截面尺寸； 布置屋蓋支撐，柱及柱間支撐；2. 排架計(jì)算簡(jiǎn)圖及進(jìn)行荷載計(jì)算；43.排架內(nèi)力計(jì)算與內(nèi)力組合；4.排架柱牛腿設(shè)計(jì)；5.排架柱截面的配筋計(jì)算；6.預(yù)制柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；7.按照學(xué)校有關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)格式，用A4紙打印計(jì)算書(shū)一份。8.繪制施工圖紙（1#圖紙一張）(1)結(jié)構(gòu)布置圖（屋面板、屋蓋支撐

4、布置、吊車(chē)梁、柱及柱間支撐、墻體布置）(2)基礎(chǔ)施工圖（基礎(chǔ)平面平面布置圖及基礎(chǔ)配筋圖）(3)柱施工圖二、結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型：表1.1主要構(gòu)件選型結(jié)構(gòu)的名稱(chēng)選取材料重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面板預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板2kN/m2天溝板kN/m22天窗架57kN/榀屋架預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架109kN/榀吊車(chē)梁先張法預(yù)應(yīng)力混凝土吊車(chē)梁吊車(chē)梁高1200mm，自重標(biāo)準(zhǔn)值50kN/根，軌道及零件重1kN/m，軌道及墊層構(gòu)造高度mm200。吊車(chē)有關(guān)參數(shù)表11吊車(chē)噸位起重量Q（KN）吊車(chē)寬B（mm）輪距Kmm)(最大輪壓maxP（KN）最小輪壓minP)(KN起重機(jī)總重（KN）小車(chē)總重1Q（KN）車(chē)高H(m)15/3t/

5、14729.4516041001483321566.1/5t30/294496150480029070118107.82.734三、結(jié)構(gòu)計(jì)算（一）結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖（由于A、B柱的對(duì)稱(chēng)性，所以以下計(jì)算過(guò)程以A柱為例）1、排架柱的高度（1）、基礎(chǔ)的埋置深度及基礎(chǔ)高度：6250.235.75GKNm=×/根據(jù)柱的高度、吊車(chē)起重量及工作級(jí)別等條件，確定柱的截面尺寸，經(jīng)計(jì)算得截面幾何特征，匯總見(jiàn)表。柱截面尺寸及相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)表22計(jì)算參數(shù)柱號(hào)截面尺寸/mm面積/2mm慣性矩/4mm自重/()kN/mA，B上柱矩500×5002.5×1055.21×1096.25下柱I

6、500×1000×150×1002.3×1053.141×10105.753、荷載計(jì)算(1)恒載計(jì)算a、屋蓋恒載標(biāo)準(zhǔn)值：預(yù)應(yīng)力大型屋面板22KNm天溝板22KNm天窗架57kN/榀屋架自重109kN/榀則作用于橫向平面排架邊柱柱頂屋蓋結(jié)構(gòu)自重為:G1=(4*6*27/2+57+109/2)=435.5KN計(jì)算偏心距20021-=uhe500/220050mm作用在軸線的右側(cè)。=AABAeGMM1111435.5*0.05=21.775KN.m=AABAeGMM2222435.5*0.25=108.875KN.mb.柱自重標(biāo)準(zhǔn)值：上柱G2a=6.

7、25*3.25=20.315KN=222eGMAA5.078KN.m下柱G3a=5.75*7.75=44.563KN（2）、屋面活載（不上人屋面，取0.702KNm大于屋面雪載0.42KNm）故7=BAQQ110.7*6*27/2=56.7KN=AQAAeQM1112.835KN.m=AAAeQM21214.175KN.m(3)、吊車(chē)梁及軌道連接重力荷載=BAGG44(50+0.4*6)=52.4KN=AABAeGMM444452.4*0.4=20.96KN.m4吊車(chē)荷載吊車(chē)的參數(shù)：吊車(chē)有關(guān)參數(shù)表11吊車(chē)噸位起重量Q（KN）吊車(chē)寬B（mm）輪距Kmm()最大輪壓maxP（KN）最小輪壓minP

8、)KN(起重機(jī)總重（KN）小車(chē)總重1Q（KN）車(chē)高H)(m30/5t294/496150480029070118107.82.73415/3t147/29.4516041001483321566.1可算出出吊車(chē)梁支座反力影響線中個(gè)輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值，如圖所示：8圖吊車(chē)荷載作用下支座反力的影響線9(1)、吊車(chē)的豎向荷載情況（a）:Dmax=0.9QFpmaxyi=0.9×1.4×290×(1+0.2)+148×(0.738+0.055)=585.36KNDmin=0.9QFminyi=9.0×1.4×70×(1+0.2)+

9、33×(0.738+0.055)=110.17KN情況（b）:Dmax=0.9QFpmaxyi=0.9×1.4×290×(0.738-0.062)+148×(1+0.317)=492.60KNDmin=0.9QFminyi=9.0×1.4×70×(0.738-0.062)+33×(1+0.317)=114.38KN（）吊車(chē)的橫向荷載水平剎車(chē)力：T1=1/4（Q1+g1）=14×0.12×0.9×(300+118)=11.286KN水平剎車(chē)力：T2=1/4（Q2+g2）=14&

10、#215;0.12×0.9×(150+215)=9.855KN吊車(chē)橫向荷載設(shè)計(jì)值：TmaxQTyi=1.4×11.286×（1+0.2）+9.855×（0.738+0.055）=29.83KN（6）風(fēng)荷載阜新地區(qū)的基本風(fēng)壓2/6.00mKN=，對(duì)于城市地區(qū)，風(fēng)壓高度變化系數(shù)z按B類(lèi)地區(qū)考慮高度取值。對(duì)21,qq按柱頂標(biāo)高10.2m考慮查得1z=。風(fēng)荷載體型系數(shù)圖10風(fēng)壓高度變化系數(shù)參照荷載規(guī)范，并用插值法求出不同標(biāo)高時(shí)的系數(shù)。則風(fēng)壓高度變化系數(shù)如表2所示。表2標(biāo)高（m）10.011.83415.015.38415.9917.6518.9220z

11、1.001.0741.141.1481.1621.1981.2261.25均布風(fēng)荷載如下表：（lqzszi0=）序號(hào)ZZs0q(KN/m)方向111.0740.80.63.093211.1480.80.63.307311.1620.20.60.836411.1980.60.62.588511.2260.70.63.090611.2260.70.63.090711.1980.60.62.588811.1620.60.62.509911.1480.50.62.0671011.0740.50.61.93311排架荷載總圖如圖3.內(nèi)力計(jì)算（1）恒載作用下的內(nèi)力由于單層廠房多屬于裝配式結(jié)構(gòu)，柱，吊車(chē)，梁

12、及軌道的自重，是在預(yù)制柱吊裝就位完畢而屋架尚未安裝時(shí)施加在柱子上的，此時(shí)尚未構(gòu)成排架結(jié)構(gòu)。但在設(shè)計(jì)中，為了與其他荷載項(xiàng)計(jì)算方法一致，并考慮到使用過(guò)程的實(shí)際受力情況，在柱，吊車(chē)梁及軌道的自重作用下，仍按排架結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。1）在G1（屋架）作用下=AABAeGMM1111435.5*0.05=21.775KN.m=AABAeGMM2222435.5*0.25=108.875KN.m已知n0.166，0.244；則有：?-××+?-×-×=11111123nnC=1.8164=HMCR111113.181（）13（2）活載作用下1）屋面活荷載作用下的內(nèi)力Q

13、1與G1作用位置相同，即成比例。則有：Q1 =56.7KN=×=111GQRRKN2.678()=×=11111GQMM3.969KN.m=×=11122GQMM19.845KN.mN1 =Q1 =56.7kN屋面活載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力圖分別示于圖9和圖10142）吊車(chē)豎向活載作用下的內(nèi)力最大輪壓作用于A柱時(shí)A柱MA =Dmaxe=4 585.36×0.4=234.144kN /mB柱MB =Dmine4 =110.17×0.4 =44.068kN /m計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖11所示：圖11吊車(chē)豎向荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖與恒載計(jì)算方法相同，可得C3C2

14、1.31467A柱=HMCRAA4324.756()B柱=HMCRBB434.659()A柱與B柱相同，剪力分配系數(shù)?A = ?B =0.5，15則A柱與B柱柱頂?shù)募袅Ψ謩e為A柱VA =RA-?A(RA +RB) = -14.708kN()B柱VB =RB-?B(RA +RB) =4.659kN()Fw=(3.30+2.067)*2.7+(-0.837+2.509)*1.221+(2.588+2.588)*2.092=27.361內(nèi)力示于圖12圖12吊車(chē)豎向荷載作用下的內(nèi)力圖最大輪壓作用于B柱時(shí)由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，A柱同中的B柱的情況，B柱同中的A柱的情況，M，N圖可以參照?qǐng)D123）吊車(chē)水平制動(dòng)

15、力作用下的內(nèi)力Tmax向左作用時(shí)：柱中軸力為零。由前述所得n0.16587，0.244；則有：A柱TA =Tmax =29.83kNB柱TB =Tmax =kN29.38736.0304.32.10434.12=-=uHy當(dāng)y0.7Hu時(shí)?-+?+-=)11(3121.0243.031.225nnC=0.70316當(dāng)y0.8Hu時(shí)=?-+÷+-=11312)4.0112.0(34.225nnC0.666當(dāng)y0.736Hu時(shí)C5=0.703（0.7030.666）/0.1*0.036=0.690RA =RB =C5Tmax =0.690*29.83 =20.58kN()圖13吊車(chē)水平力

16、作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖考慮空間作用分配系數(shù)m，查表的m0.85，且A柱與B柱相同，剪力分配系數(shù) =B =0.5，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖13所示，則有A柱與B柱的柱頂剪力為：A柱VA =RA-Am(RA +RB) =3.087kN()B柱VB =RB-Bm(RA +RB) =3.087kN()Tmax向右作用時(shí)：據(jù)對(duì)稱(chēng)性，M圖如圖14中的虛線所示4）風(fēng)荷載作用下的排架內(nèi)力左來(lái)風(fēng)情況q1 =3.09kN，q2=1.93kN，W =27.361kN=?-+?-+=)11(31)11(4183nnC0.355717R1 = -C11q1H =0.3557*3.09*12.434 = -13.666N()R2 = -C

17、11q2H =0.3557?1.93?12.434=- 27.361()圖14排架單元結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，柱中的軸力為零，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖15所示=0.5，則有：VA =R1 + ?(-R1-R2 +W) = 16.525VB =R2 +?(-R1-R2 +W) = 10.839根據(jù)計(jì)算左來(lái)風(fēng)情況下的M圖如圖16的實(shí)線所示18四、荷載組合與內(nèi)力組合排架單元結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，可僅考慮A柱的截面。具體情況見(jiàn)表3的匯總和表4的組合。表3荷載匯總表荷載匯總表截面內(nèi)力恒載活載豎向吊車(chē)荷載水平吊車(chē)荷載風(fēng)最大輪壓作用于水平力作用方向左來(lái)風(fēng)右來(lái)風(fēng)AB向左向右12345678-M17.7092.965-44.62-44.64

18、7;6.90±6.9064.36-41.78N455.81356.7000000-M-75.28-11.2189.520.56±14.50±14.5064.36-41.78N508.2156.7585.36110.170000-M47.056.785.26-138.8-265.9265.88320.679-284.2N552.7756.7585.36110.170000V130.141.913-24.76-24.76-26.7426.7454.95-34.872120011()1400/ilehh=+121.2381.102/()ccfxNfbxNfbmm=或a&

19、lt;258.73a>21.147202(0.5)()()syxaNhaAAmmfha-+=-當(dāng)時(shí)，ise1920.4202(0.50.5)()()fsyxaxNhxAAmmfha-+=-當(dāng)、時(shí)，is><he842.42min()()cAmm一側(cè)縱向鋼筋500460mm2一側(cè)被選受拉鋼筋及其面積（）()2081223203()911182162A柱的上柱和下柱截面的配筋圖見(jiàn)下圖41具體鋼筋的型號(hào)見(jiàn)施工圖23滿(mǎn)足要求?？刹辉O(shè)彎筋滿(mǎn)足要求總面積為：范圍內(nèi)水平箍筋，上部筋，取按構(gòu)造要求布置水平箍可以不設(shè)彎起筋,3.0278.0575/160/,5.3817635.021.44110

20、03901.113390585323/210012,3.0/02200<=×=>=×=?=×<hammAmmAmmhhas牛腿配筋圖見(jiàn)下圖。4、柱的吊裝驗(yàn)算24柱子吊裝階段驗(yàn)算（1）荷載：包括上柱，牛腿和下柱的載荷。上柱：)/(25.62510105.265mKN=×÷×牛腿：()()mKN/17.2062.0255.0222.022.022.062.022.00.1=÷××?×-+×+下柱：mKN/75.52510103.265=×÷×

21、（2）自重：包括上柱，牛腿和下柱的自重。上柱自重：mKNg?=××=25.1125.65.12.11牛腿自重：mKNg?=××=30.3617.205.12.12下柱自重：mKNg?=××=35.1075.55.12.13（3）彎矩：22211/78.512034.325.112mKNHuqM=×=×=28= (5.5/ 2)- (1/ 2)- 1.205×4- (4/ 2)- (0.5/ 2)- 1.2052 = 3.88m2A2 = (bc + h0 )h0 = (0.5+1.205)×1.

22、205 = 2.05m2Fl = pn,max A1 =105.34×3.88 = 408.12KN0.6 f1 A2 = 0.6×1.27 ×2.05×103 =1562.1 > Fl （滿(mǎn)足要求）（2）驗(yàn)算變階處沖切bc =1.25m,ac =1.75m,h0 =0.905mA1 = (5.5/ 2)- (1.75/ 2)- 0.905×4 - (4/ 2)- (1.25 / 2)- 0.9052 = 3.66m2A2 (1.25+0.905)×0.905=1.951m2Fl = pn,max A1 =105.34×

23、;3.66 = 385.54KN0.6 f t A2 = 0.6×1.27 ×1.95×103 =1485.9KN > Fl5.基礎(chǔ)底板配筋可判斷 Nmax 組合需配筋最多（1） 截面 pn = 84.32KN / m2M =1/ 48×(pn,max + pn1 )(a - ac )2 (2b+ bc )=1/ 48×(105.34 +84.32)(5.5- 1)2 (2×4 +0.5)= 680.11KN / mAS = (M / 0.9h0 f y )= (680.11×106 )/(0.9×1205×360)=1741.99mm2（2） 截面 pn =88.21KNM=1/ 48×(105.34 +8