鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)書

- 1 - 鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)書 一、 題目： 鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、 目的與要求 ：了解單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過程，培養(yǎng)單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作能力。要求：（ 1）、掌握單層廠房結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)選型的一般原則和方法；（ 2）、綜合運(yùn)用以往所學(xué)的力學(xué)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的知識(shí)，掌握排架內(nèi)力分析方法以及構(gòu)件截面設(shè)計(jì)方法；（ 3）、掌握單層廠房結(jié)構(gòu)施工圖的表達(dá)方法。 三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、完成計(jì)算書一份，內(nèi)容包括：（ 1）設(shè)計(jì)資料；（ 2）結(jié)構(gòu)布置與選型；（ 3）排架內(nèi)力分析及柱、基礎(chǔ)的配筋計(jì)算。 2、繪制施工圖：（ 1）柱子模板圖及配筋圖；（ 2）基礎(chǔ)平 面布置圖及配筋圖。 四、 設(shè)計(jì)資料： 1、 廠房跨度 24 米，總長(zhǎng) 102 米，中間設(shè)伸縮縫一道，柱距 6 米。 2、 車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)軟鉤 200 50級(jí)工作制吊車，軌頂設(shè)計(jì)標(biāo)高 3、 建筑場(chǎng)地地質(zhì)情況：地面下 范圍內(nèi)為雜填土，雜填土下面 內(nèi)為均勻粉土，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值 200下水位為地面下 ，無(wú)腐蝕性。 4、 基本風(fēng)壓 基本雪壓 5、 屋面是不上人的鋼筋混凝土屋面，屋面均布可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 0.7/ 6、 建議采用材料： （ 1）、柱：混凝土 向受力鋼筋 ，箍筋 I 級(jí)。 （ 2）、基礎(chǔ)：混凝土 鋼筋。 7、 選用的標(biāo)準(zhǔn)圖集： （ 1）、屋面板： ）標(biāo)準(zhǔn)圖集，預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，板重標(biāo)準(zhǔn)值（包括灌縫在內(nèi)） （ 2）、天溝板： ）標(biāo)準(zhǔn)圖集， 溝板，板重標(biāo)準(zhǔn)值 m。 （ 3）、屋架： ）標(biāo)準(zhǔn)圖集中預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架，屋架自重標(biāo)準(zhǔn)值 106 - 2 - （ 4）、吊車梁： 標(biāo)準(zhǔn)圖集 高 1200 毫米，翼緣寬 600 毫米，腹板寬 300 毫米，梁自重標(biāo)準(zhǔn)值 ，軌道及零件重 1，軌道及墊板高度 200 毫米。 8、 建議采用的柱截面尺寸：上柱為矩形 00柱為 I 形 00h=800b=10050170 9、 屋面做法： 防 水 層 （ 0 . 4 K N / 平 米 ）2 0 厚 水 泥 砂 漿 找 平 層 （ 0 . 4 K N / 平 米 ）屋面板 - 3 - 6 4 011平面布置圖2 4 0 0 02 5 2 8 06 4 010338060004406000600060006000440600060006000600060006000600060005006000600060006000 - 4 - 0 . 0 0 5 - 結(jié)構(gòu)計(jì)算書 一、 結(jié)構(gòu)的計(jì)算 1、計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定 （ 1）計(jì) 算上柱高及柱全高 根據(jù)圖 上柱高 頂標(biāo)高 吊車梁高 +軌道構(gòu)造高 =柱高 H=柱頂標(biāo)高 =下柱高 柱與全柱高的比值 （ 2）初步確定柱截面尺寸 根據(jù)表 A）的參考數(shù)據(jù)，上柱采用矩形截面， b h=400400柱選 用 b h 00800150余尺寸見圖 根據(jù)表 于 下柱截面寬度和高度的限值，驗(yàn)算初步確定的截面尺寸，對(duì)于下柱截面寬度 對(duì)于下柱截面高度，有吊車 無(wú)吊車時(shí) （ 3）上、下柱截面慣性與其比值 排架平面內(nèi)： 可以）(400364259 1 0025 l )(8 0 07 5 8129 1 0 012 可以l )( 可以 - 6 - 上柱 下柱 比值 排架平面外： 上柱 下柱 排架計(jì)算簡(jiǎn)圖（幾何尺寸及截面慣性矩）如圖 圖 2 . 1 0 8 形截面尺寸493 u 41033 280040012 1 l 1 01 0 9 9101 33.2 u 4933 107 2 0 312 4 0 82 l - 7 - 圖 2 . 1 0 9 排 架 計(jì) 算 簡(jiǎn) 圖2、荷載計(jì)算 （ 1）恒荷載 （）房屋結(jié)構(gòu)自重 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板 20一氈二油隔氣層 10020 天溝板 天窗端壁 屋架自重 天窗架 40=48作用于橫向水平面排架一端柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重 272.3 01 0 - 8 - (b)柱自重 上柱 下柱 （ c） 吊車梁與軌道自重 （ 2）屋面活荷載 由荷載規(guī)范可知 ,屋面均勻活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 N/于該廠房所在地區(qū)的基本雪壓 N/,故屋面活荷載在每側(cè)柱頂產(chǎn)生的壓力為 ， 12=0 3）吊車荷載 由電動(dòng)雙鉤橋式吊車數(shù)據(jù)查得 K=200 0 B=5000 k=4000 5據(jù) 及反力影響線，可算得與各輪對(duì) 應(yīng)的反力影響線豎標(biāo)（圖 于是可求的作用與上柱的吊車垂直荷載 0024 0028 00222 u 50150240015021 ( 03145( 88)m a xm a x 4758820050m a xm a xm i nm i n l 350280075027504 - 9 - 圖 2 . 1 1 0 計(jì)算簡(jiǎn)圖作用于每個(gè)輪子上的吊車水平制動(dòng)設(shè)計(jì)值 則作用于排架上的吊車水平荷載，按比例關(guān)系由 求得 作用點(diǎn)到柱頂?shù)拇怪本嚯x （ 4）風(fēng)荷載 *地區(qū)的基本風(fēng)壓 對(duì)于大城市市郊，風(fēng)壓高度變化系數(shù) 按 度的取值，對(duì) 按柱頂標(biāo)高 荷載規(guī)范得 按天窗檐口標(biāo)高 荷載規(guī)范得 風(fēng)荷 載體型系數(shù) 的分布圖 集中風(fēng)荷載 Q 5200(4 4 T a x.m a xm a x 6 8 0 z21,8.1z 26.1zz - 10 - 風(fēng)向圖 2 . 1 1 1 風(fēng)荷載體型系數(shù)排架受荷總圖如圖 圖 2 . 1 1 2 作 用 于 排 架 上 的 荷 載3、內(nèi)力計(jì)算 （ 1）恒荷載作用下 0321 ) - 11 - 如前所述，根據(jù)恒荷載的對(duì)稱性和考慮施工過程中的實(shí)際受力情況，可將圖 的作用簡(jiǎn)化為圖 b、 （ a） 在 已知 n= =附圖 圖 恒 荷 載 作 用 下 的 內(nèi) 力（ ） 的作用；（ ） 的作用；（ ） 的作用；（ ） 圖（ ）（ ） 圖（ ）故在 由附圖 故在 、)(2 9 12 - 因此，在 12共同作用下（即在 用下）不動(dòng)鉸支承的柱頂反力 相應(yīng)的彎矩圖如圖 (b)在 相應(yīng)的彎矩圖如圖 (c)在 相應(yīng)的 彎矩圖如圖 圖 b、 在 ,相應(yīng)的軸力 示。 （ 2）屋面活荷載作用下 對(duì)于單跨排架， Q 與 G 一樣為對(duì)稱荷載，且作用位置相同，僅數(shù)值大小不同。故由 G 的內(nèi)力圖按比例可求得 ：柱頂不動(dòng)鉸支承反力 相應(yīng)的 圖 2 . 1 1 4 屋 面 活 荷 載 作 用 下 的 內(nèi) 力 圖（ ） 的作用；（ ） 圖（ ）（ 3）吊車荷載（考慮廠房整體空間工作） 廠房總長(zhǎng) 102m，中間設(shè)一道伸縮縫，跨度為 24m，吊車起重量為 20t，由表 檁屋蓋的單跨廠房空間作用分配系數(shù) = 2 13 - （ a）吊車垂直荷載作用下 柱的情況 圖 按如圖 此， A、 B 柱頂剪力按圖 22m i nm a xm a x =桿端反時(shí)針轉(zhuǎn)） 22m i nm a xm a x = =繞桿端順時(shí)針轉(zhuǎn)為正 )相應(yīng)的彎矩如圖 圖 2 . 1 1 5 吊 車 垂 直 荷 載 作 用 下 的 內(nèi) 力 圖 由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故只需將 柱的內(nèi)力對(duì)換，并注意內(nèi)力變號(hào)即可。 （ b）吊車水平荷載作用下 左向右作用在 A、 內(nèi)力，可按如圖 - 14 - m ( 由式中5附圖 當(dāng) y=附圖 y=附圖 當(dāng) y=內(nèi)插法求得 相應(yīng)的彎矩圖如圖 G m a - 15 - 圖 2 . 1 1 6 吊 車 水 平 荷 載 作 用 下 的 彎 矩 圖， 在這種情況下，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可利用上述計(jì)算結(jié)果，但彎矩圖的方向與之相反（圖 （ 4）風(fēng)荷載 （ a） 風(fēng)從左向右吹（圖 先求柱頂反力系數(shù) 風(fēng)荷載沿柱高均勻分布時(shí)，由附 圖 對(duì)于單跨排架， A， 1211 1211 （ b）風(fēng)從右向左吹（ 在這種情況下，荷載方向相反，彎矩圖的方向與風(fēng)從左向右吹的方向相反（圖 4、最不利內(nèi)力組合 - 16 - 由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，只需對(duì) A（或 B）柱進(jìn)行最不利內(nèi)力組合，其步驟如下： 確定需要單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目。本設(shè)計(jì)為不考慮地震作用的單跨排架，共有八種需單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目，由于小輪無(wú)論向右或 向左運(yùn)行中剎車時(shí)， A， 內(nèi)力大小相等而符號(hào)相反，在組合時(shí)可列為一項(xiàng)。因此，單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目共七項(xiàng)。 將各種荷載作用下設(shè)計(jì)控制截面（ 123內(nèi)力 M， N（ 3）填入組合表（表 填表時(shí)要注意有關(guān)內(nèi)力符號(hào)的規(guī)定。 根據(jù)最不利又最可能的原則，確定每一內(nèi)力組的組合項(xiàng)目，并算出相應(yīng)的組合值。計(jì)算中，當(dāng)風(fēng)荷載與活荷載（包括吊車荷載）同時(shí)考慮時(shí)，除恒荷載外，其余荷載作用下的內(nèi)力均乘以 圖 2 . 1 1 7 風(fēng) 荷 載 作 用 下 的 內(nèi) 力 簡(jiǎn) 圖排架柱全部?jī)?nèi)力組合計(jì)算結(jié)果列入表 - 17 - 表 1。 排架柱內(nèi)力組合表 柱號(hào) 截面 荷載項(xiàng)目 內(nèi)力 恒荷載 屋面活荷載 吊車荷載 風(fēng)荷載 內(nèi)力組合 2 4 柱 柱 風(fēng) 右風(fēng) ,V ,V ,V 項(xiàng)目 組合 值 項(xiàng)目 組合 值 項(xiàng)目 組合 值 m) 48 + +） +） ( 0 0 0 0 58 8 + 100 + +） 0. 6 588 147 0 0 0 1139 2 70 + + 433 1+） 0. 6 588 147 0 0 0 153 V 31 、排架柱設(shè)計(jì) （ 1）柱截面配筋計(jì)算 （ a）最不利內(nèi)力組合的選用 由于截面 3彎矩和軸向力設(shè)計(jì)值均比截面 2大，故下柱配筋由截面 3最 不利內(nèi)力組合確定，而上柱配筋由截面 1最不利內(nèi)力組合確定。經(jīng)比較，用于上，下柱截面配筋計(jì)算的最不利內(nèi)力組合列入表 (b)確定柱在排架方向的初始偏心距算廠0 （表 - 18 - 表 柱在排架方向l、 表中 ：0e=M/N ai 0； 0h/30的較大值； 1101 時(shí)，取he i； 時(shí)，慮吊車荷載0l=柱）， 0l=柱），不考慮吊車荷載0l= 4001 （ C）柱在排架平面內(nèi)的配筋計(jì)算（表 表 柱在排架平面內(nèi)的截面配筋計(jì)算 截 面 內(nèi)力組 e (x ( 偏心 情況 s () 計(jì)算值 實(shí)配值 1（ M） 3 21 91 65=201 大偏心 N( 18 73 79 201 大偏心 63 （ 318） N 433 756 411 104 大偏 1885 1964 截面 內(nèi)力組 0e (0h(ie(1 0l(h (2( 1 (m) 3 365 83 600 400 ( 98 365 218 1 7600 400 433 730 765 756 1 19350 800 04 765 530 1 9100 800 1153 - 19 - 3 65=421 心 (425) M 30 65 33 421 大偏心 1240 N 1153 表中 ： 、 2； x,上柱 ,c 下柱 當(dāng) 時(shí)，57201 ； 當(dāng) 時(shí)， ； ,A、上柱 0hx b, 9 9 0 0 025 7 2 02 000 ; 下柱 當(dāng) 2fs 時(shí) （ 取 35 , 2 1 9 0 0 0 257202 0010 當(dāng) 0 fb 時(shí) 2190002765143031050000220100 ； 上柱或下柱 當(dāng) 2時(shí)， 35300 00 ， 2 si （ d）柱在排架平面外承載力計(jì)算 上柱 不考慮吊車荷載時(shí)，按表 12900=154800mm,l0/b=15480/400=查混凝土規(guī)范知 =s=763 - 20 - 可以）( 7 4 3 0)(m a x 下柱 059m a x ， 當(dāng) 考 慮 吊 車 荷 載 時(shí) ， 查 表 ，00450(2800400,凝土規(guī)范表 ， ,1 9 6 4,5 8 故 可以）(115 3225 8)196 43002177 50015(588.0 m a N u （ 2）裂縫寬度驗(yàn)算 截面，當(dāng) ， 應(yīng)的 ,5980 應(yīng)作裂縫寬度驗(yàn)算。 1 由內(nèi)力組合表可知，驗(yàn)算裂縫寬度的荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值 M k m k 00400(m 5 0 01104 0 0 01102200 80015480 - 21 - 則縱向受拉鋼筋 ( 5 97 6 5202縱向受拉鋼筋 1676371942 6371059494300 裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) 最大裂縫開展寬度為 滿足要求）(m a (3) 柱牛腿設(shè)計(jì) （ a）牛腿幾何尺寸的確定 牛腿截面寬度與柱寬相等，為 400取吊車梁外側(cè)至牛腿外邊緣的距離 01 吊車梁端部為 340車梁軸線到柱外側(cè)的距離為 750牛腿頂面的長(zhǎng)度為 75001 相應(yīng)牛腿水平截面高為 600+400=1000腿外邊緣高度 001 ，傾角 =450 ，于是牛腿的幾何尺寸如圖 (b)牛腿配筋 由于吊車垂直荷載于下柱截面內(nèi)，即 a=750 800= 50 0，故該牛腿可按構(gòu)造要求來配筋縱向鋼筋取 164 ， 箍筋取 1008 (圖 - 22 - 圖 2 . 1 1 8 牛 腿 的 幾 何 尺 寸 及 配 筋 示 意 圖 8(c)牛腿局部擠壓驗(yàn)算 設(shè)墊板的長(zhǎng)和寬為 400400部壓力標(biāo)準(zhǔn)組合植 5884m a x , 故局部壓應(yīng)力為 04 0 04 7 1 0 0f （ 4）柱的吊裝演算 (a)吊裝方案：一點(diǎn)翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿與下柱交接處（圖 (b)荷載計(jì)算 上柱自重 牛 腿自重 下柱自重 7 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 (c)內(nèi)力計(jì)算 ) 1 7(22 - 23 - 彎矩圖如 (d)截面承載力計(jì)算 截面 120 300,763,365,400400 故截面承載力 )(5365(300763)( 0可以 截面 2 220 300,1964,765,800400 故截面承載力 )(5765(3001964)( 0可以 (e)裂縫寬度演算 故承載力計(jì)算可知，裂縫寬 度演算截面 1筋應(yīng)力如下： 3 - 24 - 圖 2 . 1 1 9 柱 吊 裝 演 算 簡(jiǎn) 0 0 0 0 0 087.0 按有效受拉混凝土面積計(jì)算的縱向鋼筋配筋率 取故)(a 實(shí)際上吊裝階段荷載為短期作用，最大裂縫寬度應(yīng)為 足要求，對(duì)柱若采用平臥起吊，承載力和裂縫寬度將均不滿足要求。 6、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) （ 1）荷載計(jì)算 (a)由柱傳至基頂?shù)暮奢d 由表 設(shè)計(jì)植如下： - 25 - 第一組 1 5 3,a x 第二組 33m a x 第三組 2, 5 1m a x (b)由基礎(chǔ)梁傳至基頂?shù)暮奢d 墻重（含兩面刷灰） 窗重（鋼框玻璃窗） 基礎(chǔ)梁 45 由基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)頂面荷載設(shè)計(jì)值為： 5G 對(duì)基礎(chǔ)地面中心的偏心距 (C)作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力設(shè)計(jì)值分別為 假定基礎(chǔ)高度為 800+50+250=1100作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力設(shè)計(jì)值： 第 一組 第二組 第三組 基礎(chǔ)的受力情況如圖 示。 - 26 - 圖 2 . 1 2 0 基 礎(chǔ) 底 面 尺 寸 的 確 定 基底尺寸的確定 由第二組荷載確定 l 和 b .1 ,取取解得由取 演算60 的條件 5 - 27 - 驗(yàn)算其他兩組荷載設(shè)計(jì)值作用下的基底應(yīng)力 第一組 （可以） 第三組 i a 5 64可以可以）因?yàn)樵撥囬g屬于可不作地基變形計(jì)算的二級(jí)建筑物，所以最后確定基底尺寸為 （ 2）確定基底的高度 前面已初步確定基礎(chǔ)的高度為 采用錐形杯口基礎(chǔ)，根據(jù)構(gòu)造要求，初步確定的基礎(chǔ)剖面尺寸如圖 于上階底面落在柱 邊破壞錐面之內(nèi)，故 該基礎(chǔ)只須進(jìn)行變階處的抗沖擊切力驗(yàn)算。 （ a） 在個(gè)組荷載設(shè)計(jì)值