單層廠房結(jié)構(gòu)課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

單層廠房結(jié)構(gòu)課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定因該廠房跨度在1536m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)。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預(yù)應(yīng)力混凝土折線型屋架及預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車(chē)梁及基礎(chǔ)梁。由圖2-54可知柱頂標(biāo)高為9.6m，牛腿頂面標(biāo)高為6m；設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m，則計(jì)算簡(jiǎn)圖中柱的總高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分別為：圖2-54 廠房剖面圖根據(jù)柱的高度、吊車(chē)起重量及工作級(jí)別等條件，可確定柱的截面尺寸，見(jiàn)表2-22。表2-22 柱截面尺寸及相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)柱號(hào)截面尺寸/面積/慣性矩/自重/A，C上柱矩4004001.610521.31084.0下柱I4009001001501.875105195.381084.69B上柱矩4006002.4105721086.0下柱I40010001001501.975105256.341084.94本設(shè)計(jì)僅取一榀排架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-55所示。 圖2-55 計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖2.荷載計(jì)算1.恒載屋蓋恒載 20厚水泥砂漿找平層 2 80厚泡沫混凝土保溫層 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫） 屋蓋鋼支撐 總計(jì) 屋架重力荷載為60.5kN/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)的重力荷載設(shè)計(jì)值為： (2) 吊車(chē)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 A、C柱: 上柱： 下柱: B柱: 上柱: 下柱: 各項(xiàng)恒載作用位置如圖2-56所示。 圖2-56 荷載作用位置圖 （單位：kN）2.屋面活荷載 屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，后者小于前者，故僅按前者計(jì)算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計(jì)值為： 的作用位置與作用位置相同，如圖2-56所示。3.風(fēng)荷載風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值按計(jì)算，其中,根據(jù)廠房各部分標(biāo)高(圖2-54)及B類(lèi)地面粗糙度確定如下： 柱頂(標(biāo)高) 檐口(標(biāo)高) 屋頂(標(biāo)高) 如圖2-57所示，則由上式可得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為： 圖2-57 風(fēng)荷載體型系數(shù)及計(jì)算簡(jiǎn)圖則作用于排架計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖2-57)上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為: 4.吊車(chē)荷載 由表2-16可得吊車(chē)的參數(shù)為：，,根據(jù)及可算得吊車(chē)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2-58所示。(1)吊車(chē)豎向荷載吊車(chē)豎向荷載設(shè)計(jì)值為： (2)吊車(chē)橫向水平荷載作用于每一個(gè)輪子上的吊車(chē)橫向水平制動(dòng)力為：作用于排架柱上的吊車(chē)橫向水平荷載設(shè)計(jì)值為： 圖2-58 吊車(chē)荷載作用下支座反力影響線 3.排架內(nèi)力分析該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進(jìn)行排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配系數(shù)計(jì)算，見(jiàn)表2-23。表2-23 柱剪力分配系數(shù)柱別A、C 柱B 柱; ; ; 由于圖2-59a所示排架為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)且作用對(duì)稱(chēng)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。柱頂不動(dòng)鉸支座反力可根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算。對(duì)于A，C柱，則： 本例中。求得后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別見(jiàn)圖2-59、。 圖2-59d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定，下同。 圖2-59 恒載作用下排架內(nèi)力圖2屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析 (1)AB跨作用屋面活荷載 排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-60所示，其中，它在柱頂及變階處引引起的力矩為：對(duì)于A柱，,則 對(duì)于B柱,，則 將R反作用于柱頂，計(jì)算相應(yīng)的柱頂剪力，并與相應(yīng)的柱頂不動(dòng)鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時(shí)的柱頂剪力，即 排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖2-60b，c所示。 圖2-60 AB跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖（2）BC跨作用屋面活荷載由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，且BC跨與AB跨作用荷載相同，故只需將圖2-60中內(nèi)力圖的位置及方向調(diào)整一下即可，如圖2-61所示。 圖2-61 BC跨作用屋面活荷載時(shí)的排架內(nèi)力圖3風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1）左吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-62a所示。對(duì)于A，C柱, ，得各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為排架內(nèi)力如圖2-62b所示 (a) (b) 圖2-62 左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖(2)右吹風(fēng)時(shí) 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-63a所示。將圖2-62b所示A，C柱內(nèi)力圖對(duì)換且改變內(nèi)力符號(hào)后可得，如圖2-63b所示。 圖2-63 右吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖4.吊車(chē)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2-64a所示。其中吊車(chē)豎向荷載，。在牛腿頂面處引起的力矩為：對(duì)于A柱，則對(duì)于柱，得排架各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為：排架各柱彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖264b,c所示。圖2-64 作用在A柱時(shí)排架內(nèi)力圖(1) 作用于B柱左計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-65a所示,計(jì)算如下：柱頂不動(dòng)鉸支反力，及總反力分別為：各柱頂剪力分別為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖2-65b，c所示 圖2-65 作用于B柱左時(shí)排架內(nèi)力圖（3）作用于B柱右根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性及吊車(chē)噸位相等的條件，內(nèi)力計(jì)算與作用于B柱左的情況相同，只需將A，C柱內(nèi)力對(duì)換并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ?hào)，如圖2-66所示。圖2-66 作用于B柱右時(shí)排架內(nèi)力圖（4）作用于C柱 同理，將作用于A柱情況的A，C柱內(nèi)力對(duì)換，并注意改變符號(hào)，可求得各柱的內(nèi)力，如圖2-67所示。圖2-67 作用在C柱右時(shí)排架內(nèi)力圖 （5）作用于AB跨柱 當(dāng)AB跨作用吊車(chē)橫向水平荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-68a所示，對(duì)于A柱，得，則 同理，對(duì)于B柱，,，則：排架柱頂總反力R為：各柱頂剪力為： 排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖2-68b所示。當(dāng)方向相反時(shí)，彎矩圖和剪力只改變符號(hào)，方向不變。 圖2-68 作用于AB跨時(shí)排架內(nèi)力圖(6) 作用于BC跨柱 由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)及吊車(chē)噸位相等，故排架內(nèi)力計(jì)算與作用AB跨情況相同，僅需將A柱與C柱的內(nèi)力對(duì)換，如圖2-69所示。圖2-69 作用于BC跨時(shí)排架內(nèi)力圖5.內(nèi)力組合以柱內(nèi)力組合為例。表2-24為各種荷載作用下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表，表2-25表2-32、表2-33為柱內(nèi)力組合表，這兩表中的控制截面及正號(hào)內(nèi)力方向如表2-24中的例圖所示。 對(duì)柱進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算時(shí)，內(nèi)力采用標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)只需對(duì)的柱進(jìn)行驗(yàn)算。為此，表2-33中亦給出了和的組合值，它們均滿(mǎn)足的條件，對(duì)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這些值均取自及相應(yīng)的和一項(xiàng)。19表2-24 柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表柱號(hào)及正向內(nèi)力荷載類(lèi)別恒載屋面活載吊車(chē)豎向荷載吊車(chē)水平荷載風(fēng)荷載作用在跨作用在跨作用在柱作用在B柱左作用在B柱右作用在柱作用在跨作用在BC跨左風(fēng)右風(fēng) 序號(hào)123456789101111.980.522.30-51.19-56.7744.60-5.2910.5018.55237.6137.8000000000-29.78-8.932.30114.41-21.0844.60-5.2910.50-18.55296.4137.80552118.9700000011.76-4.586.4621.98-123.59125.14-14.85139.76-107.20332.9937.80552118.970000006.390.670.64-14.22-15.7712.39-1.4730.8119.10彎矩圖注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表2-25 1.2恒載+1.4屋面活荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、12314.8111.9812314.81314.8275.41237.61275.41237.6113-27.4812-38.7112-38.711-29.78296.41334.21334.21296.411318.22127.1812313.641318.22332.99370.79370.79332.99123 相應(yīng)的相應(yīng)的7.713.64370.79注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表2-26 1.2恒載+1.4吊車(chē)荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、16973.4051579-58.9516973.40516973.405237.61237.61237.61237.611469118.7131579-72.1611469118.713179-55.826738.01391.586738.01296.411468237.069158-207.0841468237.069169184.11774.59440.063774.59332.99169相應(yīng)的相應(yīng)的23.454184.11332.99注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表2-27 1.2恒載+1.4風(fēng)荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、11022.48111-6.5711022.4811022.48237.61237.61237.61237.61110-19.28111-48.33111-48.33111-48.33296.41296.41296.41296.41110151.52111-95.44110151.52110151.52332.99332.99332.99332.99110相應(yīng)的相應(yīng)的37.2151.52332.99注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表2-28 1.2恒載0.91.4（屋面活荷載吊車(chē)荷載風(fēng)載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1,23,69,1079.2511,57,99-68.5551,23,691079.2511,36,91078.783271.63237.61271.63237.611,34,69,10115.3841，25，79，11-92.6551,23,46,910107.3471,7911-69.916693.85416.08727.87296.411,34,68,10346.1361，25，811-285.8021,23,46,810342.1041,36,910298.473730.43463.376764.45332.991,23,69,10相應(yīng)的相應(yīng)的50.656294.351367.01注：?jiǎn)挝?)，單位，單位表2-29 1.2恒載0.91.4（屋面活荷載吊車(chē)荷載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1,23,6969.8011579-51.8601,23,6969.801136969.333271.63237.61271.63237.611,34,69105.9341，25，7975.9601,23,46,997.897179-53.221693.85426.088727.87296.411,34,68220.3521，25，8-189.3221，23，46，8216.231369172.689730.43463.376764.45332.991，23，6相應(yīng)的相應(yīng)的22.927168.567367.01注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表2-30 1.2恒載0.91.4（屋面活荷載風(fēng)載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1231023.968111-4.7151231023.968131023.5271.63237.61271.63237.611310-18.261211-54.5121211-54.512111-46.475296.41330.43330.43296.411310143.3581211-88.84212310139.2361310143.358332.99367.01367.01332.991,23,10相應(yīng)的相應(yīng)的35.298139.236367.01注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表2-31 1.2恒載0.91.4（吊車(chē)荷載風(fēng)載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1，69，1076.7131,57,911-68.5551691076.7131691076.713237.61237.61237.61237.611，46，910113.3141,57,911-84.6181,46,910113.31417911-69.916693.85382.068693.85296.411,46,810340.3221，58，11-281.6801,46,810340.3221，69，10292.659730.43429.356730.43332.991，69，10相應(yīng)的相應(yīng)的49.477292.659332.99注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表2-32 1.35恒載+0.71.4屋面活荷載+0.71.4吊車(chē)豎向荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1，23，643.55015-22.2881，23，643.55013643.186293.771267.311293.771267.3111，34，657.1531，25，754.5211，23，433.93517-36.835642.581426.544707.681333.4611，34，6100.139125-67.8381，23，4696.93313696.590683.733476.025710.194374.6141，23，6相應(yīng)的相應(yīng)的15.91193.384401.073注：?jiǎn)挝?)，單位，單位。表33 柱內(nèi)力組合表截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、,備注1,2,36,910表1479.2511,5,79,11表14-68.5551,23,6表1843.5501,3,69,10表1478.78357.699標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)271.63237.61293.771237.61198.0081,4,69表12118.7131,2,57,911表14-92.6551,46,9表12118.7131,79,11表14-69.916標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)738.01416.088738.01296.411,3,46,810表14346.1361,2,58,11表14-285.8021,46,8表12237.0691,3,69,10表14298.473214.595標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)730.43463.376774.59332.99277.491,2,36,910相應(yīng)的相應(yīng)的50.656294.351367.01注：?jiǎn)挝?)，單位，單位6. 柱截面設(shè)計(jì)以柱為例?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為,，；采用HRB400級(jí)鋼筋，。上、下柱均采用對(duì)稱(chēng)配筋。1上柱配筋計(jì)算。 上柱截面共有4組內(nèi)力。取 而截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓，所以選取偏心距較大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力。即取 =78.783,= 237.61；吊車(chē)廠房排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度。附加偏心矩取（大于）， 應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。 ， 取 且 選318，則 滿(mǎn)足要求。 而垂直于排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度，則，（內(nèi)插） 滿(mǎn)足彎矩作用平面外的承載力要求。2.下柱配筋計(jì)算取與上柱分析方法類(lèi)似。 而，截面的內(nèi)力均小于，則都屬于大偏心受壓。所以選取偏心距最大的一組內(nèi)力作為最不利內(nèi)力。按，計(jì)算下柱計(jì)算長(zhǎng)度取，附加偏心距（大于20）。， 應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)且取 , 取 先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則 即中和軸過(guò)翼緣 且 選用418 垂直于彎矩作用面的承載力計(jì)算： ， 3柱箍筋配置由內(nèi)力組合表，相應(yīng)的，驗(yàn)算截面尺寸是否滿(mǎn)足要求。 截面滿(mǎn)足要求。 計(jì)算是否需要配箍筋： 取 可按構(gòu)造配箍筋，上下柱均選用箍筋。 滿(mǎn)足彎矩作用面的承載力要求。4柱的裂縫寬度驗(yàn)算相應(yīng)于控制上、下柱配筋的最不利內(nèi)力組合的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合為： 表2-34 柱的裂縫寬度驗(yàn)算表柱截面上柱下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值57.699214.595198.008277.49291.390.55773.340.00950.01取0.01131.11.0480.5291183.3400.523288.95722.2172.06174.0450