鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單層廠房計(jì)算課程設(shè)計(jì)[共22頁]

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書 設(shè)計(jì)題目鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)班級 土木工程102 目錄一、 設(shè)計(jì)項(xiàng)目.3二、 設(shè)計(jì)資料.3三、 計(jì)算簡圖.5四、 荷載計(jì)算.6五、 內(nèi)力分析 .101、剪力分配系數(shù)計(jì)算 .102、恒荷載作用下的內(nèi)力分析 .113、屋面活荷載作用下的內(nèi)力分析 .134、吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力分析 .165、吊車水平荷載作用下的內(nèi)力分析 .226、風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力分析 .24六、 內(nèi)力組合 .26七、 截面設(shè)計(jì) .29八、 牛腿設(shè)計(jì) .37九、 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) .38十、 附柱、基礎(chǔ)施工圖 .46 一、 設(shè)計(jì)項(xiàng)目某機(jī)械加工制作車間。二、設(shè)計(jì)資料1、建設(shè)地點(diǎn)：臨安市某廠區(qū)。

2、2、自然條件： 1）、基本風(fēng)壓：0.45 KN/m2。2）、基本雪壓：0.45 KN/m2。3）、屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.5KN/m2。4）、地質(zhì)條件：場地土組成情況從上至下依次為：0.8m厚雜填土,重度15KN/m3；1.5m厚粉土,c10、重度17KN/m3、承載力特征值fak=140KPa；3.0m厚粉質(zhì)粘土,e及IL均0.85,重度19KN/m3、承載力特征值fak=180KPa。5）、抗震設(shè)防烈度：6度。3、結(jié)構(gòu)型式：鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。4、建筑平面：車間長度為60m,柱距為6 m；車間寬度選用48m,其中AB跨及BC跨尺寸均為24m。5、建筑剖面：兩跨等高排架,室內(nèi)外高差0.2m

3、,柱牛腿頂標(biāo)高9.3m,軌道頂標(biāo)高10.7m,上柱頂標(biāo)高13.5m。6、排架柱計(jì)算參數(shù)：上柱均采用bh=400mm400mm矩形截面,下柱均采用工字形截面,下柱的截面幾何參數(shù)分別為：A、C列柱： bhhfbw=400mm900mm150mm100mm,A=1.875105 mm2, I=1.951010 mm4, 自重標(biāo)準(zhǔn)值為4.69KN/m；B列柱： bhhfbw=400mm1000mm150mm100mm,A=1.975105 mm2, I=2.561010 mm4, 自重標(biāo)準(zhǔn)值為4. 94KN/m。7、吊車系統(tǒng)計(jì)算參數(shù)：1）、吊車：兩跨均設(shè)有兩臺20/5t軟鉤電動橋式吊車,工作級別均為A

4、4,其中21m跨度為：橋架跨度Lk=19.5m, 寬度B=5.55m, 輪距K=4.4m, 最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmax,k=205KN, 大車質(zhì)量m1=28t, 小車質(zhì)量m2=7.5t；24m 跨度為：橋架跨度Lk=22.5m, 寬度B=5.55m, 輪距K=4.4m, 最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmax,k=215KN, 大車質(zhì)量m1=32t, 小車質(zhì)量m2=7.5t。2）、吊車梁： 采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土等截面薄腹吊車梁,梁高1.2m, 自重標(biāo)準(zhǔn)值為44.2KN/根。3）、軌道：高為0.2m, 軌道及連接件自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.8KN/m。4）、屋蓋鋼支撐體系：取自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.05KN/m2。8、屋蓋構(gòu)件計(jì)算參

5、數(shù)：1）、屋面板：采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板,1500mm6000mm240mm,板重標(biāo)準(zhǔn)值（含灌縫）為1.4 KN/m2。2）、屋架： 采用梯形鋼屋架,共8個節(jié)間,21m跨端部高度為1.99m、跨中央高度為3.04m；24m跨端部高度為1.99m、跨中央高度為3.19m。屋架自重標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：0.120.011L（KN/m2）,其中L為屋架跨度,以m計(jì)。3）、鋼筋混凝土天溝板：580mm6000mm400mm,板重標(biāo)準(zhǔn)值為12.8 KN/塊。9、屋面做法：三氈四油防水層；20mm厚1:3水泥砂漿找平層；250mm厚1:8水泥珍珠巖制品保溫層；一氈二油隔氣層；20mm厚1:2.5水泥砂

6、漿找平層；預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板,板下噴大白漿兩道。10、圍護(hù)結(jié)構(gòu)：1）、墻體：370mm厚燒結(jié)普通磚砌體,自重標(biāo)準(zhǔn)值取19KN/m3,外清水墻、內(nèi)噴大白漿兩道。2）、鋼窗：上窗1.8m3.6m、下窗3.6m3.6m,自重標(biāo)準(zhǔn)值取0.45KN/m2。11、材料供應(yīng)：1）、混凝土強(qiáng)度等級：選用C30。2）、鋼筋：柱內(nèi)受力縱筋采用HRB335級,柱內(nèi)箍筋采用HPB300級。12、環(huán)境類別為一類。3、畫出車間平面圖及剖面圖見施工圖圖1-1和1-2三、計(jì)算簡圖1、可以從整個廠房中選擇具有代表性的排架作為計(jì)算單元,計(jì)算柱距為6m,其計(jì)算簡圖如下1-3所示: 上柱高：下柱高：柱總高：2、柱截面幾何參數(shù)

7、,列表如下：柱列上柱下柱(mmmmA()I()A()I()A4004001.62.1318751.95B4004001.62.1319752.56C4004001.62.1318751.95四、荷載計(jì)算（標(biāo)準(zhǔn)值）1、恒荷載1）、屋蓋自重 三氈四油防水層 20mm厚1:3水泥砂漿找平層 250mm厚1:8水泥珍珠巖制品保溫層 一氈二油隔氣層 20mm厚1:2.5水泥砂漿找平層 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板 屋蓋鋼支撐體系 屋面恒荷載 屋架自重（24m跨） 鋼筋混凝土天溝板 12.8 KN/塊故作用于AB、BC跨兩端柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重為： 2）柱自重 邊柱A：上柱 下柱 中柱B：上柱 下柱 邊柱C：

8、上柱 下柱 3）吊車梁及軌道自重 AB跨： BC跨：各恒荷載作用位置如圖1-4所示。圖1-4 恒荷載作用位置2.屋面活荷載 由荷載規(guī)范查得,屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.5,而雪荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為0.45,所以僅按屋面活荷載計(jì)算。 AB跨： BC跨：3.吊車荷載 本車間選用的吊車參數(shù)如下： 24m跨：20/5t吊車,工作級別為,吊車梁高為1.2m,B=5.55m,k=4.4m,=215KN,=45KN,G=280KN,g=75KN,；吊車梁與支座影響線如1-5所示。故作用于排架柱上的吊車豎向荷載分別為：AB跨(同BC跨)：作用在每個車輪上的吊車橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值：對于20/5t軟鉤吊車：=0.1,AB跨

9、（同BC跨）：4.風(fēng)荷載 由已知條件可知,基本風(fēng)壓為,風(fēng)壓高度系數(shù)按B類地面取。柱頂：H=13.5+0.2m=13.7m,=1.104 檐口：H=13.5+1.99+0.2=15.69m,=1.155 屋頂：H=13.5+3.19+0.2=16.86m,=1.181 1-6 風(fēng)荷載體形系數(shù)作用在排架上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：左吹風(fēng) =(0.8+0.4)1.155（15.69-13.7）0.45+（-0.6+0.5）1.181（16.86-15.69）0.45 6=7.07KN右吹風(fēng)荷載相差很小,故取相同荷載值風(fēng)荷載作用示意圖如1-7所示。五、內(nèi)力分析本廠房為兩跨等高排架,可用剪力分配系數(shù)法進(jìn)行內(nèi)力分

10、析。1、剪力分配系數(shù)的計(jì)算1）A列柱（同C列柱）柱頂位移值計(jì)算 上柱： 下柱： n= 查附錄9附圖9-1得=2.46則2）B列柱柱頂位移值的計(jì)算 上柱：下柱：查附錄9附圖91得=2.31,則3）各柱剪力分配系數(shù)（2）恒荷載作用下的內(nèi)力分析恒荷載下排架的計(jì)算簡圖,如下圖18所示 A列柱：=294.250.05= (逆時針)=(+)=16.8+49=65.8 KN=(+)-=(294.25+16.8)0.25-490.3=63.06(逆時針)=45.96KNB列柱：=+=294.25+294.25=588.5N =.-.=0（順時針） =+=49+16.8+49=114.8 KN =0 =48.4

11、KNC列柱：=294.25KN =.=294.250.05=14.71（順時針） =(+)=16.8+49=68.5 KN =(+)-. = (294.25+16.8)0.25-490.3 =63.06 =45.96KN各柱不動鉸支座反力為：A列柱：n=0.109, =0.3,查附錄9附圖9-2,9-3 得 =2.14 , =1.13 =14.71/14.02.14=2.25KN =63.06/14.01.13=5.09KNKN()B列柱：n=0.083,=0.3,查附錄9附圖9-2,9-3可得：=2.32=0/14.02.32=0()C列柱：n=0.109,=0.3,查附錄9附圖9-2,9-

12、3可得：=2.14 , =1.13=-14.71/14.02.14=-2.25KN()=63.06/14.01.13=-5.09KN()KN()所以,排架柱不動鉸支座總反力：KN()各柱柱頂最后剪力為：KN()KN()KN()恒荷載作用下排架柱彎矩圖和軸力圖如圖1-9所示：（3）屋面活荷載作用下的內(nèi)力分析1）AB跨作用有屋面活荷載時由屋面活荷載在每側(cè)柱頂產(chǎn)生的壓力：在A.B柱頂及變截面處引起的彎矩分別為：各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱：n=0.109,=0.3,=2.14 ,=1.13=1.8/14.02.14=0.28KN =9/14.01.13=0.73KNKN()B列柱：則=5.4/1

13、4.02.32=0.89()排架柱不動鉸支座總反力：KN()排架柱最后剪力分別為：KN()KN()KN()AB跨作用有屋面活荷載時,排架柱的彎矩圖和軸力圖如下圖1-10所示：2) BC跨作用有屋面活荷載時由屋面活荷載在每側(cè)柱上產(chǎn)生的壓力為其在B.C柱頂及變截面處彎起的彎矩：(順時針 )(順時針)各柱不動鉸支座壓力分別為：B列柱：則=-=5.4/14.02.32=-0.89()C列柱：n=0.109,=0.3,=2.14 ,=1.13=-1.8/14.02.14=-0.28KN()=-9/14.01.13=-0.73KN()排架柱不動鉸支座總反力為： 各柱柱頂最后剪力分別為：KN()KN()KN

14、()BC跨作用于屋面活荷載時,排架柱的彎矩圖和軸力圖如下圖1-11所示：（4）吊車豎向荷載作用下的內(nèi)力分析（不考慮廠房整體空間工作）1）AB跨作用于A列柱時由于吊車豎向荷載,的偏心作用而在柱中引起的彎矩為：(順時針 )（逆時針)其計(jì)算簡圖如圖1-12所示：各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱：n=0.109,=0.3,=1.13=-124.92/14.01.13=-10.08KN()B列柱：n=0.109,=0.3,=1.13=65.37/14.01.13=5.28KN()故排架柱不動鉸支座總反力為： KN()故排架柱柱頂最后剪力分別為：KN()KN()KN()當(dāng)AB跨作用于A列柱時,排架柱各柱的

15、內(nèi)力如圖1-13所示：2）AB跨作用于B列柱左側(cè)時由于AB跨中吊車豎向荷載,的偏心作用而在柱中引起的彎矩為：(順時針)(逆時針)其計(jì)算簡圖如圖1-14所示：排架柱柱頂各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱：n=0.109,=0.3,=1.13=-26.15/14.01.13=-2.11KN()B列柱：n=0.109,=0.3,=1.13=312.31/14.01.13=25.18KN()所以排架柱不動鉸支座總反力為： KN()故排架柱柱頂最后剪力分別為：KN()KN()KN()當(dāng)AB跨作用于B列柱左側(cè)時,排架柱各柱的內(nèi)力如圖1-15所示：3）BC跨作用于B列柱右側(cè)時由于BC跨,的偏心作用而在柱中引起

16、的彎矩為：(順時針)(順時針)(逆時針)其計(jì)算簡圖如圖1-16所示：排架柱柱頂各柱不動鉸支座反力分別為： B列柱：n=0.109,=0.3,=1.13=312.31/14.01.13=25.18KN()C列柱：n=0.109,=0.3,=1.13=26.15/14.01.13=2.11KN()所以排架柱不動鉸支座總反力為： KN()故排架柱柱頂最后剪力分別為：KN()KN()KN()當(dāng)BC跨作用于B列柱右側(cè)時,排架柱各柱的內(nèi)力如圖1-17所示：4） BC跨 作用于C列柱時由于BC跨 與的偏心作用而在柱中引起的彎矩為：(順時針 )(順時針 ) ( 逆時針)其計(jì)算簡圖如下圖118所示。各柱不動鉸支

17、座反力分別為：B列柱：n=0.109,=0.3,=1.13 =-65.37/14.01.13=-5.28KN ()C列柱： n=0.109,=0.3,=1.13 =124.92/14.01.13=10.08KN ()所以排架柱不動鉸支座總反力為： KN()KN()KN()KN() 當(dāng)BC跨作用于C列柱時,排架各柱的內(nèi)力圖如下圖1-19所示（5）吊車水平荷載作用下的內(nèi)力分析（不考慮廠房整體空間工作）1）AB跨作用有橫向水平荷載時, 計(jì)算簡圖如下圖1-20所示；各柱不動鉸支座反力分別為：A列柱：,=0.3, =0.587 KN()B列柱：,=0.3, =0.559 KN()排架柱頂部動鉸支座的總反

18、力： KN()排架柱頂最后剪力分別為：KN()KN()KN()排架柱各柱的彎矩圖如圖121所示2）BC跨作用有橫向水平荷載時, 計(jì)算簡圖如下圖1-22所示；各柱不動鉸支座反力分別為：B列柱：,=0.3, =0.559 KN()C列柱：,=0.3, =0.587 KN()所以排架柱頂不動鉸支座總反力為： KN()故排架柱頂最后剪力分別為：KN()KN()KN()排架柱各柱的彎矩圖如圖1-23所示：（6）風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力分析1）左吹內(nèi)時,計(jì)算簡圖如圖124所示 各住不動鉸支座反力分為： A列柱：,=0.3 查附表9附圖98得 =0.328 KN() C列柱：,=0.3 查附表9附圖98得 =0.

19、328 KN() 排架柱頂不動鉸支座的總反力為： KN() 排架柱柱頂剪力分別為： KN()KN()KN() 排架柱的各住彎矩圖如圖下頁圖124所示。 圖1-24 左吹風(fēng)時計(jì)算簡圖與內(nèi)力圖2)右吹風(fēng)時,計(jì)算簡圖如圖125所示 各柱不動絞支座反力分別為： A列柱：,=0.3, =0.328 KN() C列柱： ,=0.3, =0.328 KN() 排架柱不動鉸支座的總反力為：KN() 排架柱頂剪力分別為： =-=5.46-0.3123.46=-1.81KN() =-=0-0.3823.46=-8.91KN() =-=10.93-0.3123.46=3.66KN() 圖1-25 右吹風(fēng)時計(jì)算簡圖與

20、內(nèi)力圖六、內(nèi)力組合不考慮廠房整體空間工作,對A柱進(jìn)行最不利組合,具體方法何數(shù)據(jù)間下述兩表內(nèi)力、截面永久荷載屋面活荷載吊車荷載風(fēng)荷載作用在AB跨作用在BC跨在A柱在A柱在AB柱在C柱在C柱在BC柱左風(fēng)右風(fēng)項(xiàng)次-M16.12-0.032.47-36.08-38.892.63-2.1827.6820.455.62-18.1N311.0536000000000-M-46.94-9.032.4788.48-12.742.63-2.1827.6820.455.62-18.1N360.05360416.41287.156000000-M24.99-4.878.25-4.66-103.49105.04-7.4

21、494.2469.64182-141.96N406.01360416.41287.156000000V7.340.4210.589-8.59-9.2610.146.59-0.524.8729.66-18.477-1 A柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表內(nèi)力組合/截面+與相應(yīng)N-與相應(yīng)N與相應(yīng)M與相應(yīng)M組合項(xiàng)內(nèi)力組合項(xiàng)內(nèi)力組合項(xiàng)內(nèi)力組合項(xiàng)內(nèi)力-M1.2x+0.9x1.4x+90.18(72.34)1.2x+0.9x1.4x+0.89x（+）+-78.63(-61.64)1.2x+0.9 x 1.4x或1.2x+0.9x1.4x+19.31(16.09)或90.14(72.31)1.2x+0.9x1.4x+0.8

22、9x(+）+ -75.28(-58.98)N373.26(311.05)418.62(347.05)418.62(311.05)或418.62(347.05)373.26(311.05)-M1.2x+0.9x1.4x+0.89x(+)+109.89(84.98)1.2x+0.9x1.4x+-119.03(-96.7)1.2x+1.4x0.9x+0.89 x(+)+ 或1.2x+0.9x1.4x+0.89x(+)98.52(75.95)或109.89(84.98)1.2x+0.9x1.4x+-107.65(-87.67)N899.02(730.66)477.42(396.05)944.38(766.66)或899.02(730.66)432.06(360.05)-M1.2x+0.9x1.