單層工業(yè)廠房結構設計方案

mm建筑剖面圖詳見圖1.m.5m厚中層中密粗砂土(地基承載力特征值為250KN/m2)，再下層為粗砂土(地基承載力特征值為350KN/m2)，地下水位在地面下2.5米，無腐蝕性。車的主要參數(shù)如下表：Q(KN)度B(m)K(m)重G(KN)gk(KN)pmax(KN)pmin(KN)m標準采用預應力鋼筋混凝土折線型屋架，自重標準值為106KN/榀。5kN/m2車梁mm。鋼筋：采用HRB335級鋼。20厚1：3水泥砂漿找平層(重力密度為20KN/m3)05KN/m2100厚泡沫混凝土隔熱層(抗壓強度4MPa，重力密度5KN/m3)15厚1:3水泥砂漿找平層(重力密度20KN/m3)m25kN/m3漿容重20kN/m3混合砂漿容重雙面粉刷機制磚墻重0.40kN/m20.35KN/m20.40kN/m2圖1.1建筑剖面圖算上柱高及柱全高根據(jù)任務書的建筑剖面圖：Hu-軌頂標高+軌道構造高度+吊車梁高m全柱高H=柱頂標高—基頂標高=13.5-(-0.5)=14.0mλ=Hu/H=5.1/14=0.364確定柱截面尺寸高度、吊車起重量及工作級別等條件，可確定柱的截面尺寸，見表2.1。寸及相應的計算參數(shù)數(shù)2mm4mm5B排架計算單元和計算簡圖如下圖所示。.1恒載1屋蓋結構自重0.35KN/m20.4kN/m2冷底子油兩道隔氣層0.05KN/m2預應力混凝土屋面板(包括灌縫)1.4kN/m2撐0.05kN/m2G1=1.2*(3.05*6*24/2+106/2)=327.12Kn.2柱自重B柱GAGC1=30.60kNG5A=G5C=1.2×4.95×8.9=52.87kNG5B=1.2×6.25×8.9=52.87kN.1.3吊車梁及軌道自重各項恒荷載作用位置如圖3.1所示。圖3.1荷載作用位置圖(單位:kN)屋面活荷載標準值者計算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設計值為Q*6*24/2=50.40KN3風荷載 圖3.2風荷載體型系數(shù)及排架計算簡圖則作用于排架計算簡圖(圖3.2)上的風荷載設計值為：12-15.18)m]1.00.35KN/m26.0m=25.58KN3.4吊車荷載根據(jù)B與K及支座反力影響線，可求得3.4.1吊車豎向荷載豎向荷載設計值為：Dmax,k=QPmax(y1+y2+y3+y4)=1.4×280×(1+0.267+0.8+0.067)=836.5KNminmaxD=PminD=65/280836.5=minmaxPmax.4.2吊車橫向水平荷載作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動力為：作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設計值為：Tmax=QTyi=1.410.432.134=31.2KN的距離作用下排架內(nèi)力分析柱別n=IuIlu入=HHu6=H3C0EIlni=1616柱11H3C0=2.48,6=2.0610En=0.286B柱11H3En=0.428在G1作用下：GGBG169.50KNG6=G5B=66.75KNC1===2.321C3===0.9341入2C3===0.9341)21+0.3643(11)因此，在M1和M2共同作用(即在G1作用下)柱頂不動鉸支承的反力A1212R=R+R=CM1+CA1212HHCR=8.27kNC活荷載作用下排架內(nèi)力分析AB作用屋面活荷載的力矩為：1AM=50.40.05=2.52kN.m1AM2A=50.40.25=12.6kN.mM1B=50.40.15=6.048kN.mRA=C1+C3==1.26kNRB=C1==0.743kN則排架柱頂不動鉸支座總反力為：R=RA+RB=1.26+0.743=2.003kNR頂剪力，并與柱頂不動鉸支座反AB力，即BC作用屋面活荷載及方向調(diào)整一下即可，如圖4.3所示。吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析maxAAMmaxkDmaxke3=181.05kN.mNmRB=C3=1.285=13.40KN()N排架各柱頂剪力分別為：KNKN排架各柱的彎矩圖，軸力圖和柱底剪力值如圖4.4所示。圖4.4Dmax作用A柱時排架內(nèi)力圖4.3.2Dmax作用在B柱左Amin3M=De=603.50kN0.75m=452.63Amin3M=De=603.50kN0.75m=452.63kN.mBmax3RA=C3=1.132=4.72KN()RB=C3=1.285=45.09KN()R=RA+RB=4.72KN+45.09KN=40.37KN()各柱頂剪力分別為：VA=RAnAR=4.72KN0.28640.37KN=16.27KN()VB=RBnBR=45.09KN0.42940.37KN=27.77KN()的彎矩圖，軸力圖及柱底剪力值如圖4.5所示圖4.5Dmax作用B柱左時排架內(nèi)力圖axB根據(jù)結構對稱性及吊車噸位相等的條件，內(nèi)力計算與Dmax作用于B柱左的圖4.6Dmax作用B柱右時排架內(nèi)力圖4.3.4Dmax作用于C柱柱的內(nèi)力，如圖4.7所示。圖4.7Dmax作用C柱時排架內(nèi)力圖Tmax用在AB跨柱An109,入=0.287a=(3.8-1.2)/3.8=0.632AC0.629，則kNBC，則排架柱頂總反力R為：R=RA+RB=13.0214.3=27.32kN各柱頂剪力為：VA=RAnAR=13.02+0.28627.32=5.23kNVB=RBnBR=14.3+0.42827.32=2.55kNVC=nCR=0.28627.32=7.79kNAB4.3.6Tmax作用在BC跨由于結構對稱及吊車噸位相等，故排架內(nèi)力計算與Tmax作用AB跨情況相同，僅需將A柱與C柱的內(nèi)力對換，如圖4.9所示。載作用下排架內(nèi)力分析左吹風時RRARB+FW=16.728.3655.98=81.06kN各柱頂剪力分別為:VA=RAnAR=16.72+0.28681.06=6.46kNVC=RCnCR=8.36+0.28681.06=14.82kNVBnBR=34.69kN右吹風時C內(nèi)力組合按式(2.5.19)~式(2.5.21)進行。除Nmax及相應的M和N一項外，其他三項均按式(2.5.19)和式(2.5.20)求得最不利內(nèi)力值；對于Nmax及相值，而I一I截面則是按式(2.5.21)即(1.35SGk+SQk)求得最不利內(nèi)力。對柱進行裂縫寬度驗算時，內(nèi)力采用標準值。表5.1A柱內(nèi)力設計值匯總表載AB跨BC跨左DaDDaD柱axAB跨ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠM-61.64±29.6N2000000000M824±29.6N0000000M-4.8±149.88±100.4959N130000000V5.47±7.797注：M單位(kN.m)，N單位kN，V單位kN。表5.2A柱內(nèi)力組合表Mmax的N,VN,VNmaxMVNminMVMK,NKMⅠ+0.9[Ⅰ+Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]Ⅰ+0.9[0.8(Ⅰ+Ⅰ)+0.9ⅠⅠ+0.9[Ⅰ+Ⅰ+0.9Ⅰ]Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]N4MⅠ+0.9[Ⅰ+0.8(Ⅰ+Ⅰ)+0.9Ⅰ+Ⅰ]Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.8(Ⅰ+ⅠⅠ+0.9×ⅠⅠ+0.9[0.9(NMⅠ+0.9[Ⅰ+0.8×(Ⅰ+Ⅰ)+0.9Ⅰ+Ⅰ]21Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.8(Ⅰ+ⅠⅠ+0.9×ⅠⅠ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]74N13V956NK87K09872作跨Dmax在A柱Dmax作用在左Dmax作用在右Dmax作用在Tmax作用在跨Tmax作用在跨左風右風ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠM086.87±±N00000000M0868±±N0000M0184.46184.46955N0000V0.88注：M單位(kN.m)，N單位kN，V單位kN。+Mmax及相應的N,V-Mmax及相應的N,VNmax及相應的NminMVMK,NKMⅠ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]1Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+31Ⅰ+0.7[Ⅰ+Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]Ⅰ0.9[0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]4NMⅠ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ)+Ⅰ]29Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.9(Ⅰ+Ⅰ+0.8×(Ⅰ+Ⅰ)0Ⅰ0.9Ⅰ+Ⅰ]NMⅠ+0.9[Ⅰ+0.8×(Ⅰ+Ⅰ)+0.9Ⅰ+Ⅰ]Ⅰ+0.9[Ⅰ+0.8(Ⅰ+Ⅰ)+0.9Ⅰ3Ⅰ+0.8×(Ⅰ+Ⅰ)0Ⅰ0.9Ⅰ+Ⅰ)NV-36.60099550NKK40注：M單位(kN.m)，N單位kN，V單位kNA截面設計排架平面內(nèi)的配筋計算柱在排架平面內(nèi)的計算參數(shù)截面e00h010l0h2nM1NM211NM1N2.l0=2.0Hu(上柱)，l0=1.0Hl,不考慮吊車荷載時，l0=1.5H。柱在排架平面內(nèi)的配筋計算截面nexhhAs=As'(mm2)M壓3Ф22 (1140)N3-3M211048.8139.7473壓13204Ф22 (1520)NM1372.7473壓1597.35Ф22 (1900)N綜上所述:下柱截面選用5Ф22(1900mm2)排架平面外的承載力驗算N==19l==19b400bNmax，按規(guī)范有l(wèi)lii故承載力滿足要求。縫寬度驗算m相應于控制上、下柱配筋的最不利內(nèi)力組合的荷載效應標準組合為：表Nk(kN)4e0=MkNk(mm)A Aptebh(bf一b)hf105sk=(N/mm2)ptesk筋配置非地震區(qū)的單層廠房柱,其箍筋數(shù)量一般由構造要求控制.根據(jù)構造要求,上、下柱均選用Ф8@200箍筋。B面設計配筋計算附加彎矩ea=20mm(等于600／300)，四組內(nèi)力都為大偏心，取偏心矩較大的的一組．即：M=227.31kN.mN=699.6kN排架方向上柱的計算長度l0=2X3.8m=7.6m。eoMN/699.6=325mm,ei=e0+ea=325+20=345mm1=0.5fcA=0.5〉14.3N/mm2〉400mm〉600mm=2.453>1.0N699600N0.218hmmNbNKNA=A'=Nea1fcbx(h0)=6996001.014.340080(560)=698mm2ssfy'(h0as')300(56040)20As=942mm2p，滿足要求=3500.8kN>Nmax=724.8kN滿足彎矩作用平面外的承載力要求。柱的配筋計算力：M7.73kN*mN=1437.61kNM54.37kN*mN=828.66kN(1)按M=667.73kN*m，N=1437.6kN計算Bmmbf'=400mm,hf'=150mm667.731437.6N2=1.0故應考慮偏心距增大=0.945A=0.945n=N1.4376001+()212=mb)h''Nff?1fcb)h''Nff?1fcb=555.3mm14376001.014.3(400100)150=555.3mm=1.014.3100e=ne=nei+as=550.7+10=1010.7mmh22'Ne?1fc(bf'b)hf'(hohf')?1fcbx(ho)As=As=fy(hoas')=300(96040)mm2 (2)按M=554.37kN*m,N=828.66kN果，下柱截面選用420(As=1256mm2)縫寬度驗算方法同A柱，經(jīng)驗算表明裂縫寬度合格。筋配置要求，上下柱均選用8@200箍筋。A計構造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖7.1所示。其中牛腿截面寬度b=400mm，牛腿截面高度h=600mm,h0=565mm。腿截面高度驗算=0.65,ftk=2.01N/mm2，F(xiàn)hk=0(牛腿頂面無水平荷載),vkF=Dmax,k+G4k=543+60.24=438.06kNvkQG1.41.2則：(10.5)=0.65=590.54kN>Fvk故牛腿截面高度滿足要求。腿配筋計算Aspminbhmmmmmm縱向鋼筋取4Ф16(As=804mm2) 8@100。腿局部承壓驗算00×400mm,局部壓力標準值：FVK=Dmax,k+G4k=603.5+=653.7kN故局部壓應力sk===4.09N/mm2<0.75fc=10.73N/mm2滿足要求。B計B置，截面尺寸及構造要求，初步擬腿截面高度驗算其中=0.65,ftk=2.01N/mm2,Fhk=0,a=250mm+20mm=270，F(xiàn)tk按下式確定：tkF=Dmax+G3=tkQG+=481.27kN2.014001015故牛腿截面高度滿足要求0.652.014001015故牛腿截面高度滿足要求腿配筋計算As>==730mm2Asminbh=0.002×400×1050=840mm2按840mm2配筋，選用418(As=1017mm2)，水平箍筋選用Φ8@100.A算的吊裝參數(shù)入杯口深度為h1=0.9900mm=810mm,取h1=850mm,則柱吊裝時總長度q q3q13610M2M1522.2內(nèi)力計算柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載(應考慮動力系數(shù))，即q1=Gq1k=1.51.354.0kN/m=8.1kN/mqGqkmmkNm.25kN/m在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為：M1=2q1HUM1=2q1HU=28.1kN/m3.8m=52.49kN.m12122M3=RAx-1q3x22 d d Mdx令3=RAq3x= MdxxRAq38.76kN/9.5kN/m=4.08m則下柱,段最大彎矩M3為：3M=38.76kN4.08m19.50kN/m3.062m2=79.09kN.m32裂縫寬度驗算過程見表8.1及裂縫寬度驗算表M(Mk)/(KN.m)52.49(39.25)73.63(54.54)Mu=fyAs(h0a)/(KN.m)X2.494X7sk=Mk/(0.87h0As)/(N/mm2)89ptesk滿足要求) (B算 qq1柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載(應考慮動力系數(shù))，即q1=Gq1k=1.51.356.0kN/m=12.20kN/mq2=Gq2k=1.51.35(0.41.525kN/m2)=30.4kN/mq3=Gq3k=1.51.354.96kN/m=10.0kN/m在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為：2u2uM2=12.2KN/m(3.8m+1.05m)2+m由MB=RAl3q3l+M2=0得：RA=q3l3=2108.9=27.25kNM3=RAxq3x2矩M3為：23M=2.7.252.73102.73=31.13kN.m232裂縫寬度驗算過程見表8.2及裂縫寬度驗算表M(Mk)/(KN.m)88.1(65.26)153.5(113.7)Mu=fyAs(h0a)/(KN.m)>0.9×sk=Mk/(0.87h0As)/(N/mm2)ptesk.048<0.2，滿足要求)0.037<0.2(滿足要求)設計跨廠房，其地基承載力特征值100kN/m2fak<130kN/m2，吊車起重量本設計滿則上述要求，故不需做地基變形計算?；A混凝土強度等級采用C40。A設計用與基礎頂面上的荷載計算作用于基礎頂面上的荷載包括柱底(IIIIII截面)傳給基礎的M，沖切承載力驗算和底板配筋計算，內(nèi)力的正號規(guī)定見圖9.1。力基本組合標準組合M/(KN.m)N/KNV/KNNk/KN210993687871h=h+a+1 400dh900400 wNMVbe 400dh900400 wNMVbem為240mm實心磚墻(5.3KN/m3)，鋼門窗(0.4KN/m2)，基礎梁重量為 (300mm+200mm)X500mm/2=18.75KN/根。每個基礎承受的由墻體傳來的重力荷載為:mm厚磚墻18.75KNwkN=325.82KNwkNwk距基礎形心的偏心距ew為：ew=(240mm+900mm)/2=570mmwwkN=1.2N=1.2325.82KN=wwk尺寸及埋置深度造要求擬定高度h基礎高度驗算h=850mm+250mm+50mm=1150mm。取400mm。擬定基礎底面尺寸計算基底壓力及驗算地基承載力11基底壓力按式(2.7.3)計算，結果見表9.2；按式(2.7.8)驗算地基尺寸滿足要求。及地基承載力驗算表Mk/(kN.m)Nk/kN09568789MbkMk+Vkh)/(kN.m)47.80pk,max(=Nbk士Mbk)/(kN/m2)pk,minAW這時應采用基底凈反力設計值pj,pj,max和pj,min可按式(2.7.3)計算，結果見表9.3。對于第二組內(nèi)力，按式(2.7.3)計算時，pj,min<0，故對該組內(nèi)力應按式(2.7.7)計算基底凈反力，即：力設計值計算表M/(KN.m)N/KNV/KN219Nb=N/kN365.87022由式(2.7.7)得：因臺階高度與臺階寬度相等(均為400mm)，所以只需驗算變階處的受沖算簡圖如圖9.2所示，變階處截面有效高度式計算，即：由式(2.7.10)得： (2.7.11)得：h=750mm<800mm,取bp=1.0;ft=1.1N/mm2，則由式(2.7.9)得：0.7hpftamh0=0.71.01.11900705=1031.415103N=1031.415kNlFl=210.37kN故基礎高度滿足要求?；A底板配筋計算柱邊及變階處基底反力計算內(nèi)力列公式計算第2組內(nèi)力產(chǎn)生的pj,I和pj,III時，相應的2.45/4和2.85/4分別用2.202/3.752和2.602/3.752代替，且pj,max=0。NVIIIIIVIIIIIV柱邊及變階處彎矩計算凈反力計算公式第第第pjI[=pj,min+(pj,max一pj,min)]/(KN/m2))pjIII[=pj,min+(pj,max一pj,min)]/(KN/m2)2)pj,max+pjI(KN/m2)2pj,max+pjIII(KN/m2)2pj,max+pj,min(KN/m2)2=195.64(3.6一0.4)2(24.0+0.9)=363.18kN/mAA 20 20配筋計算AsⅠ=MⅠ/0.9h0fy=381.80×106/0.9×(1150-45)×210=1828mm2AsⅠ=MⅠ/0.9h0fy=443.17×106/0.9×(750-45)×210=3326mm2選用20@90(As=3770mm2)基礎底板短邊方向鋼筋面積為：AsⅠ=MⅠ/0.9(h0-d)fy=363.18×106/0.9×(1150-45-10)×210=1755mm2AsⅠ=MⅠ/0.9(h0-d)fy=222.65×106/0.9×(750-45-10)×210=1695mm2選用14@90(As=1847mm2)杯壁不需要配筋。 22dh MNVedh MNVeB設計作用于基礎頂面上的荷載為柱底(III一III截面)傳給基礎的M，值用于地基承載力驗算，基本組合值用于受沖切承載力驗算和底板配筋計算，力基本組合標準組合M/(KN.m)N/KNV/KNNk/KN組9543-36.650000 圖9.4基礎荷載示意圖?9.2.2基礎尺寸及埋置深度?9.2.2.1按構造要求擬定高度h1h=h+a+1h=950mm+300mm+50mm=1300mm。dh0.5m=1.30m+0.5m=1.80m度取450mm。A>==1