鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)

word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定1.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型因該廠房跨度15~36m之間，且柱頂標(biāo)高大于8m，故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了保證屋蓋的整體性和剛度，屋蓋采用無檁體系。廠房各主要構(gòu)件選型見表11：表11廠房各主要構(gòu)件選型構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱標(biāo)準(zhǔn)圖集選用型號(hào)重力荷載標(biāo)準(zhǔn)屋面板預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板1.56mm1.50kN/m2屋架預(yù)應(yīng)力混凝土屋架YWJ27-111.275t/榀吊車梁鋼筋混凝土吊車梁DL-73.95(4.80)t/根軌道連接吊車軌道連接詳圖自重為0.80kN/m1.2柱截面尺寸及計(jì)算參數(shù)由設(shè)計(jì)資料可知，吊車軌頂標(biāo)高為9.30m。對(duì)起重量為15t、工作級(jí)別為A4的吊車，當(dāng)廠房的跨度為24m，吊車的跨度為L240.75222.5m，軌頂以上高度為k2.14m，吊車梁高h(yuǎn)1.20m，暫取軌道頂面至吊車梁頂面的距離為h0.20m，則牛b a腿頂面標(biāo)高為牛腿頂面的標(biāo)高=軌頂標(biāo)高-h-h9.301.200.27.90m b a由于模數(shù)要求，牛腿頂面標(biāo)高為7.8m，實(shí)際軌頂標(biāo)高為7.81.200.20=9.20m9.30m考慮吊車行駛所需空隙尺寸h220mm，柱頂標(biāo)高為7柱頂標(biāo)高=7.801.200.22.140.22=11.56m故柱頂（或屋架下沿底面）標(biāo)高取11.70m取室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m，則計(jì)算簡圖中柱的總高度H、下柱高度Hl和上柱高度H分別為uH11.70.512.2mH7.80.58.3mlH12.28.33.9mu根據(jù)柱高、吊車的=起重量及工作級(jí)別等條件，確定柱截面的尺寸為○A、○C軸上柱口bh400mm400mm下柱Ibhbh400mm900mm100mm150mm f f○B(yǎng)軸上柱口bh400mm600mm下柱Ibhbh400mm1000mm100mm150mm f f定位軸線除端樁外，均通過柱截面幾何中心。對(duì)15t、工作級(jí)別為A4的吊車，軌道中心至吊車端部的距離B260mm，吊車橋架外邊緣至上柱內(nèi)邊凈寬一般取1B80mm。2對(duì)中柱，取縱向定位軸線為柱的幾何中心，則B300mm，故3BeBB750260300190mm80mm 2 1 3對(duì)邊柱，取封閉式定位軸線，即縱向定位軸線與縱墻內(nèi)皮重合，即B400mm，3故BeBB75026040090mm80mm 2 1 3亦符合要求。由于該廠房工藝無特殊要求，且結(jié)構(gòu)及荷載分布均勻，故可取一榀橫向排架作為基本的計(jì)算單元，單元的寬度為兩相鄰柱間中心線之間的距離，即B6.0m，如圖4（a），計(jì)算簡圖如圖（b）。計(jì)算單元計(jì)算單元圖7計(jì)算單元和計(jì)算簡圖由柱的截面尺寸可求得截面幾何特征及自重標(biāo)準(zhǔn)值，如表12。表12柱的截面幾何特征及自重標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)計(jì)算參數(shù)柱號(hào)截面尺寸面積2mm（）慣性矩4mm（）自重/kNm（）○A○C上柱400400口51.60010821.30104.00下柱I40090010015051.875108195.38104.69○B(yǎng)上柱400600口52.40010872.00106.00下柱I400100010015051.975108256.34104.942.荷載計(jì)算2.1永久荷載①屋蓋自重標(biāo)準(zhǔn)值為簡化計(jì)算，天溝板及相應(yīng)構(gòu)造層的自重，取一般屋面自重相同。三氈四油防水層:0.35kN/m220mm水泥砂漿找平層1:3:200.020.40kN/m2100mm厚水泥珍珠巖制品保溫層:3.50.10.35kN/m2一氈兩油隔氣層:0.05kN/m220mm水泥砂漿找平層1:2:200.020.40kN/m2預(yù)應(yīng)力大型屋面板1.50kN/m2屋蓋鋼支撐自重:0.08kN/m23.13kN/m2屋架重力荷載為112.75kN/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值為24G3.136281.74kN 1 2 2吊車梁及軌道自重標(biāo)準(zhǔn)值G39.50.8644.30kN3柱自重標(biāo)準(zhǔn)值○A、○C軸上柱GG43.915.60kN 4A 4C下柱GG4.698.338.92kN 5A 5C○B(yǎng)軸上柱GG63.923.40kN 4B 4C下柱G4.948.341.0kN5B各項(xiàng)永久荷載作用位置如圖5。圖8永久荷載作用位置2.2屋面可變荷載由《荷載規(guī)范》查得，屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2，屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.4kN/m2，由于后者小于前者，故僅按屋面活荷載計(jì)算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值為24Q0.5636kN 1 2Q的作用位置與G作用位置相同，如圖5。1 12.3風(fēng)荷載對(duì)起重量為10t的吊車，查附表并將吊車的起重量、最大輪壓和最小輪壓進(jìn)行單位換算，可得Q150kN,P185kN,P58kN max min B5.55m,K4.40m,Q53kN1根據(jù)B及K，可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值，如圖6，據(jù)此可以求得吊車作用于柱上的吊車荷載。吊車豎向荷載吊車豎向荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為DPy=185(10.8080.2670.075)397.75kN max max i DPy=58(10.8080.2670.075)124.7kNminmini圖9吊車荷載作用下支座反力影響線吊車橫向水平荷載作用于每一個(gè)輪子上的吊車橫向水平制動(dòng)為1T0.10(15053)5.075kN4同時(shí)作用于吊車兩端每個(gè)排架柱上的吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值為TTy5.075(10.8080.2670.075)10.911kN max i2.4風(fēng)荷載風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按式（3-12），基本風(fēng)壓w0.45kN/m2，1.0，按B類地面粗 o z糙度，根據(jù)廠房各部分標(biāo)高，由附表3-1可查得風(fēng)壓高度變化系數(shù)為z柱頂（標(biāo)高11.70m)1.048檐口（標(biāo)高13.70m)1.104屋頂（標(biāo)高15.50m)1.151z風(fēng)荷載體型系數(shù)如圖7，則由式（3-12）求得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)s準(zhǔn)值分別為ww1.00.81.0480.450.377kN 1k zs1z0 ww1.00.41.0480.450.189kN 2k zs2z0則作用于排架計(jì)算簡圖上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為q0.3776.02.262kN/m 1 q0.1896.01.134kN/m2F[()h()h]wB w s1 s2 z1 s3 s4 z2 z0[(0.80.4)1.1042(0.60.5)1.1511.8]1.00.456.0=6.59kN圖10風(fēng)荷載體型系數(shù)及排架計(jì)算簡圖3.排架內(nèi)力分析排架內(nèi)力分析有關(guān)系數(shù)柱剪力分配系數(shù)柱頂位移系數(shù)C和柱的剪力分配系數(shù)結(jié)果如表13 o i表表13柱的剪力分配系數(shù)柱號(hào)//ulunIIHH3303/[1(1/1)]/olCnHCEI1/1/iii○A，○C柱0.1090.320n1032.3660.21610/oACCHE0.283AC○B(yǎng)柱0.2810.320n32.7680.141/oBCHE0.434B由上表知1.0。 A B C單階變截面柱柱頂反力系數(shù)不同荷載作用下單階變截面柱的柱頂反力系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表14：表14單階變截面柱的柱頂反力系數(shù)簡圖簡圖柱頂反力系數(shù)○A，○C柱○B(yǎng)柱21311(1)3121(1)nCn2.1731.74723331121(1)Cn1.0621.2422353(2)(1)23[(23)1121(1)aaaanCn0.5370.631411311(1)3181(1)nCn0321--3.1永久荷載作用下排架內(nèi)力分析永久荷載作用下排架的計(jì)算簡圖如圖8，途中重力荷載G及力矩M根據(jù)圖確定，即，GG281.74kN1GGG44.3015.6059.90kN3 4AGG38.92kN5AG=2G=2281.74=563.48kN1GG2G23.40244.30112.00kN4B 3 GG41.00kN 6 5BMGe281.740.0514.09kNm11M(GG)eGe1 4A o 33(281.7415.60)0.2544.300.3061.05kNm各柱按柱頂為不動(dòng)鉸支座計(jì)算內(nèi)力，柱頂不動(dòng)鉸支座反力R為i M M 14.072.17361.051.062R1C2C7.82kN()AH1H3 12.2 R7.82kN() CR0B恒載作用下排架機(jī)構(gòu)的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力圖分別見圖8。圖11恒載作用下排架內(nèi)力圖3.2屋面可變荷載作用下排架內(nèi)力分析3.2.１AB跨作用屋面活荷載排架計(jì)算簡圖如圖9。屋架傳至柱頂?shù)募泻奢dQ40.5kN，它在柱頂及變階處1引起的力矩分別為M36.000.051.80kNm1AM36.000.259.00kNm2AM36.000.155.40kNm3A柱頂不動(dòng)鉸支座反力Ri M M 1.802.1739.001.062R1AC2AC1.104kN() A H 1 H 3 12.2 M 5.401.747R1BC0.77kN()B H 1 12.2則排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力為RRR1.1040.771.87kN() A B屋面活荷載作用于ＡＢ跨時(shí)的柱頂剪力為VRR1.1070.2831.870.57kN() A A AVRR0.770.4341.870.04kN() B B BVR0.2851.810.53kN() C C排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如圖9。圖12ＡＢ跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖3.2.２BＣ跨作用屋面活荷載由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，且ＢＣ與ＡＢ跨作用荷載相同，故排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如圖圖13ＢＣ跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖3.3吊車載作用下排架內(nèi)力分析3.3.1D作用于○A柱max計(jì)算簡圖如圖１１。其中吊車豎向荷載D、D在牛腿柱頂面處引起的力矩分 max min別為MDe397.750.30119.33kNm A max3 MDe124.70.7593.53kNm B min3柱頂不動(dòng)鉸支座反力R分別為i M 119.33RAC1.06210.39kN() A H3 12.2M RBC93.531.2429.52kN() B H3RRR10.399.520.87kN() A B排架柱頂剪力分別為VRR10.390.2830.8710.14kN() A A A VRR9.520.4340.879.90kN() B B BVR0.2830.870.25kN() C C排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如下圖１4.圖14D作用于○A柱時(shí)排架內(nèi)力圖max3.3.2D作用于○B(yǎng)柱左max計(jì)算簡圖如圖１２。其中吊車豎向荷載D、D在牛腿柱頂面處引起的力矩分 max min別為MDe124.70.3037.41kNm A min3 MDe397.750.75298.31kNm B max3柱頂不動(dòng)鉸支座反力R分別為iMRAC1.0623.26kN() A H3 13.1MRBC1.24230.37kN() B H3 12.2RRR3.2630.3727.11kN() A B排架柱頂剪力分別為VRR3.260.28327.1110.93kN() A A AVRR30.370.43427.1118.60kN() B B BVR0.28327.117.67kN() C C排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如圖圖15D作用于○Ｂ柱左時(shí)排架內(nèi)力圖max3.3.3D作用于○B(yǎng)柱右max計(jì)算同“D作用于○Ｂ柱左”max圖16D作用于○Ｂ柱右時(shí)排架內(nèi)力圖max3.3.4D作用于○C柱max計(jì)算同“D作用于○Ａ柱”。max圖17D作用于○Ｃ柱時(shí)排架內(nèi)力圖max3.3.5T作用于AB跨柱max排架計(jì)算簡圖如圖１５，a(3.91.2)/3.90.692柱頂不動(dòng)鉸支座反力R分別為iRTC10.910.5375.86kN() A max5RTC10.910.6316.88kN() B max5RRR5.866.8812.74kN()A B排架柱頂剪力分別為VRR5.860.28312.742.25kN()A AVRR6.880.43412.741.35kN()B BVR0.28312.743.61kN()C圖18T作用于AB跨柱排架內(nèi)力圖max3.3.5T作用于BC跨柱max同T作用于AB跨柱max圖19T作用于BC跨柱排架內(nèi)力圖max3.4風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析3.4.1左吹風(fēng)時(shí)柱頂不動(dòng)鉸支座反力R分別為iRqHC2.26212.20.3218.86kN() A 1 11 RqHC1.3412.20.3215.25kN() C 2 11RRRF8.865.256.5920.70kN() A C w排架柱頂剪力分別為VRR8.860.28320.703.02kN() A A A VR0.43420.708.98kN() B BVRR5.250.28320.700.61kN() C C C排架內(nèi)力如圖１７圖20左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖4.2右吹風(fēng)時(shí)同左吹風(fēng)，排架內(nèi)力如圖１８圖21右吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖內(nèi)力組合4.1○A、○C柱內(nèi)力組合以○A柱為例?？刂平孛嫒∩现撞拷孛鍵-I、牛腿柱截面II-II和下柱底截面III-III，如圖19。表15為各種荷載作用下○A柱各控制截面的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表。在每種荷載效應(yīng)組合中，對(duì)矩形和I形截面柱均應(yīng)考慮以下四種組合，即+M及相應(yīng)的N、V；max-M及相應(yīng)的N、V；max N及相應(yīng)的M、V；maxN及相應(yīng)的M、V；min表16～表18為○Ａ柱荷載效應(yīng)的基本組合。圖22柱的控制截面word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制4.2○B(yǎng)柱內(nèi)力組合以○Ｂ柱為例?？刂平孛嫒∩现撞拷孛鍵-I、牛腿柱截面II-II和下柱底截面III-III，如圖20。表19為各種荷載作用下○Ｂ柱各控制截面的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表。在每種荷載效應(yīng)組合中，對(duì)矩形和I形截面柱均應(yīng)考慮以下四種組合，即+M及相應(yīng)的N、V；max-M及相應(yīng)的N、V；max N及相應(yīng)的M、V；maxN及相應(yīng)的M、V；min表20～表22為○Ａ柱荷載效應(yīng)的基本組合。圖23柱的控制截面word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制word文檔可編輯復(fù)制5.柱截面設(shè)計(jì)5.1A、C柱截面設(shè)計(jì)以○A柱為例?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C30，f14.3N/mm2，f2.01N/mm2；縱向 c t鋼筋采用HRB400級(jí)，ff'360N/mm2，0.518。上下柱都采用對(duì)稱配筋。 y y b5.1.1選取控制截面最不利內(nèi)力對(duì)上柱，截面有效高度取h40045355mm，則大偏心受壓和小偏心受壓界限o破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的軸向壓力為Nfbh1.014.34003550.5181051.85kN b 1c ob經(jīng)判斷，8組內(nèi)力均為大偏心受壓，根據(jù)“彎矩相差不多時(shí)，軸力越小越不利；軸力相差不多時(shí)，彎矩越大越不利”的原則，可確定商住的最不利內(nèi)力為73.10kNm,N297.34kN對(duì)下柱，截面有效高度取h90045855mm，則大偏心受壓和小偏心受壓界限o破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的軸向壓力為f[bh(b'b)h']1.014.3[1008550.518(400100)150]1276.83kNb 1c ob f f經(jīng)判斷，16組不利內(nèi)力中有12組大偏心受壓，4組小偏心受壓且均滿足NN1276.83kN，故小偏心受壓均為構(gòu)造配筋。采用與上柱截面相同的分析方法，b可確定下柱的最不利內(nèi)力為M358.75kNm,N768.51kN;M333.98kNm,N380.56kN;5.1.2上柱配筋計(jì)算上柱取其中一組不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算，其他組列表計(jì)算，即取M73.10kNm,N297.34kN計(jì)算。吊車廠房排架方向上柱的計(jì)算長度為l23.97.8mo M 73.10106eo245.85mmoN297.34103截面面積A18.75104mm2s I 17.34108iy96.17mmxA18.75104sl0.88300 o 69.04,0.75 i 96.17xN0.9(fAf'A)0.90.75[14.31.87510536010182] u c ys 2304.59kNN 993.12kNmax滿足彎矩作用平面外的承載力要求。5.1.4○A，○C柱的裂縫寬度驗(yàn)算對(duì)e/h0.55的柱應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，上柱和下柱的偏心距最大值分別為：o M 40.16106eq135.060.55h0.55355195mmoN 297.34103 o q M 95.75106eq251.600.55h0.55855470mmoN 380.56103 oq故不需要進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。5.1.5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，上下柱箍筋均選用A8@200。5.1.6牛腿柱設(shè)計(jì)根據(jù)吊車梁支撐位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸如圖21。其中牛腿柱截面寬b400mm，牛腿柱高h(yuǎn)500mm，h455mm。o圖24牛腿尺寸簡圖（1）牛腿截面高度驗(yàn)算作用于牛腿頂面按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的豎向力為破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的軸向壓力為Nf[bh(b'b)h']1.014.3[1009550.518(400100)150] b 1c ob f f 1350.91kN采用與上柱截面相同的分析方法，可確定下柱的最不利內(nèi)力為M364.04kNm,N1347.02kN;M323.50kNm,N1304.06kN;5.2.2上柱配筋計(jì)算上柱取其中一組不利內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算，其他組列表計(jì)算，即取M133.17kNm,N739.54kNo計(jì)算。吊車廠房排架方向上柱的計(jì)算長度為l23.97.8mo M 133.17106eo180.07mmoN739.54103由于h/30600/3020，取附加偏心距e33.33mm，則aeee180.0720200.07mm i o a0.5fA0.514.32.4105c=2.321.0取1.0cN739540c 1 l 1 78001(o)21()21.01.313s1500ehc1500200.07600 i h555oMM1.313133.17174.79kNm s o M 174.79106eeee20256.35mmioaNa739.54103eeh/2a'256.3930045511.35mm i s N 739540 0.233b0.518 fbh1.014.3400555 2as'/ho0.162 1c o所以為大偏心受壓構(gòu)件。5.1.4○B(yǎng)柱的裂縫寬度驗(yàn)算對(duì)e/h0