單層廠房課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、單層工業(yè)廠房課程設(shè)計指導(dǎo)書淮 陰 工 學(xué) 院 課程設(shè)計指導(dǎo)書課程名稱： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 設(shè)計題目： 單層工業(yè)廠房課程設(shè)計 專業(yè)層次： 本 科 制定日期： 2013年11月 版 次： 1 歸口單位： 建筑工程學(xué)院 附：設(shè)計范例：單層廠房設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計任務(wù)某廠金工車間的等高排架。該金工車間平、立面布置如圖所示。柱距除端部為5.5m，其余均為6.0m，跨度(18m+18m)；每跨設(shè)有兩臺吊車，吊車工作制級別為A5級，軌頂標(biāo)高為7.2m，吊車起重量左右跨相同，具體見表2。外墻無連系梁，墻厚240mm，每開間側(cè)窗面積24m2，鋼窗，無天窗。 二、設(shè)計參考資料1、 屋面做法： 二氈三油防水層20mm厚

2、水泥砂漿找平層80mm厚泡沫混凝土保溫層預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板2、荷載 表 1 荷載基本雪壓0.4kN/m2地區(qū)類型B基本風(fēng)壓0.5kN/m2屋面活載0.5kN/m2吊車起重量20/5t3、吊車起重量及其數(shù)據(jù)，見表2。表2 吊車起重量及其數(shù)據(jù)起重量橋跨輪距吊車寬起重機(jī)總量小車重最大輪壓吊車頂至軌頂軌中至車外端最小輪壓20/5t16.54000520022368.6174209423037.54、地質(zhì)資料，見表3。表3 地質(zhì)資料層次地層描述狀態(tài)濕度厚度()層底深度()地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值容重1回填土1.41.4162棕黃粘土硬塑稍濕3.54.9200173棕紅粘土可塑濕1.86.7250175、預(yù)應(yīng)

3、力屋面板、嵌板及天溝板選用，見表4。表4 預(yù)應(yīng)力屋面板、嵌板及天溝板名稱標(biāo)準(zhǔn)圖號選用型號允許荷載kN/m2自重kN/m2備注預(yù)應(yīng)力面板G410(一)YWB-22.461.40自重包括灌縫重嵌 版G410(二)KWB-12.51.75同上天溝板G410(三)TGB68-13.051.91同上6、屋架選用圖集，見表5。表5 屋架選用圖集跨度(m)標(biāo)準(zhǔn)圖號選用型號允許荷載kN/m2自 重屋架邊緣高度（m）18G415(一)YWJA-18-2Aa3.560.5kN/榀屋蓋鋼支撐0.05 kN/m22.157、吊車梁選用圖集，見表6。表6 吊車梁選用圖集標(biāo)準(zhǔn)圖號選用型號起重量Lk(m)自 重(kN)梁高

4、(mm)G425YXDL6-620/5t10.522.544.2/根1200注:軌道連結(jié)件重: 0.8 kN/m8、基礎(chǔ)梁：選用標(biāo)準(zhǔn)圖號G320 JL-3,16.7 kN/根。9、鋼窗重：0.45 kN/m2。10、常用材料自重，見表7。表7 常用材料自重名稱單位自重(kN/m2) 二氈三油綠豆砂面層0.35水泥砂漿20泡沫混凝土8240厚磚墻4.75單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書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梁及基礎(chǔ)梁。由圖1可知

5、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，則計算簡圖中柱的總高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分別為：根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，可確定柱的截面尺寸，見表1。 圖1 廠房剖面圖表1 柱截面尺寸及相應(yīng)的計算參數(shù) 計算參數(shù)柱號截面尺寸/mm面積/mm2慣性矩/mm4自重/(kN/m)A，C上柱矩4004001.610521.31084.0下柱I 4009001001501.875105195.381084.69B上柱矩4006002.4105721086.0下柱I40010001001501.975105256.341084.94本設(shè)計僅取一榀排

6、架進(jìn)行計算，計算單元和計算簡圖如圖2所示。圖2 計算單元和計算簡圖2.荷載計算1.恒載屋蓋恒載 綠豆砂漿保護(hù)層，二氈三油防水層 20厚水泥砂漿找平層 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 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)計值為： (2) 吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計值： (3)柱自重重力荷載設(shè)計值 A、C柱: 上柱： 下柱: B柱: 上柱: 下柱: 各項恒載作用位置如圖3所示。圖3 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，故僅按前者計算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計值為：

7、 的作用位置與作用位置相同，如圖3所示。3.風(fēng)荷載風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值按計算，其中,根據(jù)廠房各部分標(biāo)高(圖1)及B類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4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4 風(fēng)荷載體型系數(shù)及計算簡圖則作用于排架計算簡圖(圖4)上的風(fēng)荷載設(shè)計值為: 4.吊車荷載 由表2可得吊車的參數(shù)為：，,根據(jù)及可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對應(yīng)點的豎向坐標(biāo)值如圖5所示。(1)吊車豎向荷載吊車豎向荷載設(shè)計值為： (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(shè)計值為：圖5 吊車荷載作用下

8、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)計算，見表2。表2 柱剪力分配系數(shù)柱別A、C 柱B 柱; ; ; 由于圖6a所示排架為對稱結(jié)構(gòu)且作用對稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動鉸支座計算內(nèi)力。柱頂不動鉸支座反力可根據(jù)相應(yīng)公式計算。對于A，C柱，則： 本例中RB=0。求得Ri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圖6b、c。 圖6 d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負(fù)號規(guī)定，下同。圖6 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

9、)AB跨作用屋面活荷載 排架計算簡圖如圖7所示，其中Q1=37.8kN，它在柱頂及變階處引引起的力矩為：對于A柱，,則 對于B柱,，則 將R反作用于柱頂，計算相應(yīng)的柱頂剪力，并與相應(yīng)的柱頂不動鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時的柱頂剪力，即 排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖7b，c所示。圖7 AB跨作用屋面活荷載時排架內(nèi)力圖（2）BC跨作用屋面活荷載由于結(jié)構(gòu)對稱，且BC跨與AB跨作用荷載相同，故只需將圖7中內(nèi)力圖的位置及方向調(diào)整一下即可，如圖8所示。圖8 BC跨作用屋面活荷載時的排架內(nèi)力圖3風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1）左吹風(fēng)時計算簡圖如圖9a所示。對于A，C柱, ，得各柱頂?shù)?/p>

10、剪力分別為排架內(nèi)力如圖9b所示 (a) (b)圖9 左吹風(fēng)時排架內(nèi)力圖(2)右吹風(fēng)時計算簡圖如圖10a所示。將圖9b所示A，C柱內(nèi)力圖對換且改變內(nèi)力符號后可得，如圖10b所示。圖10 右吹風(fēng)時排架內(nèi)力圖4.吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析(1) Dmax作用于A柱 計算簡圖如圖11a所示。其中吊車豎向荷載Dmax，Dmin。在牛腿頂面處引起的力矩為：對于A柱，則對于柱，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11b,c所示。圖11 Dmax作用在A柱時排架內(nèi)力圖(2) Dmax作用于B柱左計算簡圖如圖12a所示,計算如下：柱頂不動鉸支反力，及總反力分別為：各柱頂剪力分別為：排

11、架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖12b，c所示圖12 Dmax作用于B柱左時排架內(nèi)力圖（3）Dmax作用于B柱右根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性及吊車噸位相等的條件，內(nèi)力計算與Dmax作用于B柱左的情況相同，只需將A，C柱內(nèi)力對換并改變?nèi)繌澗丶凹袅Ψ?，如圖13所示。圖13 Dmax作用于B柱右時排架內(nèi)力圖（4）Dmax作用于C柱 同理，將作用于A柱情況的A，C柱內(nèi)力對換，并注意改變符號，可求得各柱的內(nèi)力，如圖14所示。圖14 Dmax作用在C柱右時排架內(nèi)力圖（5）Tmax作用于AB跨柱 當(dāng)AB跨作用吊車橫向水平荷載時，排架計算簡圖如圖15a所示，對于A柱，得，則 同理，對于B柱，,，則：排架柱頂總反力

12、R為：各柱頂剪力為： 排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖15b所示。當(dāng)Tmax方向相反時，彎矩圖和剪力只改變符號，方向不變。圖15 Tmax作用于AB跨時排架內(nèi)力圖(6) Tmax作用于BC跨柱 由于結(jié)構(gòu)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16所示。圖16 Tmax作用于BC跨時排架內(nèi)力圖5.內(nèi)力組合以A柱內(nèi)力組合為例。表3為各種荷載作用下A柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總表，表4表11、表12為柱內(nèi)力組合表，這兩表中的控制截面及正號內(nèi)力方向如表3中的例圖所示。對柱進(jìn)行裂縫寬度驗算時，內(nèi)力采用標(biāo)準(zhǔn)值，同時只需對e0/h0>0.55的柱進(jìn)行驗算。為

13、此，表2-33中亦給出了Mk和Nk的組合值，它們均滿足e0/h0>0.55的條件，對設(shè)計來說，這些值均取自Nmin及相應(yīng)的M和V一項。 20表3 柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表柱號及正向內(nèi)力荷載類別恒載屋面活載吊車豎向荷載吊車水平荷載風(fēng)荷載作用在AB跨作用在BC跨Dmax作用在A柱Dmax作用在B柱左Dmax作用在B柱右Dmax作用在C柱Tmax作用在AB跨Tmax作用在BC跨左風(fēng)右風(fēng) 序號123456789101111.980.522.30-51.19-56.7744.60-5.29±9.72±23.6510.5018.55237.6137.8000000000-29

14、.78-8.932.30114.41-21.0844.60-5.29±9.72±23.6510.50-18.55296.4137.80552118.9700000011.76-4.586.4621.98-123.59125.14-14.85±119.57±66.36139.76-107.20332.9937.80552118.970000006.390.670.64-14.22-15.7712.39-1.47±16.9±6.5730.8119.10彎矩圖注：M單位(kN/m)，N單位kN，V單位kN。表4 A柱內(nèi)力組合表截面組合項+M

15、max及相應(yīng)的N、V組合項-Mmax及相應(yīng)的N、V組合項+Nmax及相應(yīng)的M、V組合項Nmin及相應(yīng)的M、VMR，NR備注M1+0.9*2+3+0.9*(6+9)+1079.2511+0.90.8(5+7)+0.9×9+11-68.5551,23,643.5501+0.93+0.9(6+9)+1078.78357.699Nmax一項取1.35SGK+0.7×1.4SQK標(biāo)準(zhǔn)值取自Nmin及相應(yīng)的M、V項N271.63237.61293.771237.61198.008M1+0.9*3+0.8*(4+6)+0.9*9+10115.41+0.92+0.8(5+7)+0.9

16、15;9+11-92.6551,46,9表12118.7131+0.90.9(7+9)+11-69.916 N693.85416.088738.01296.41 M1+0.9*3+0.8*(4+6)+0.9*8+10346.1361+0.92+0.8(5+7)+0.9×8+11-285.8021,46,8表12237.0691+0.93+0.9(6+9)+10298.473214.595N730.43463.376774.59332.99277.49VMKNKVK 6. 柱截面設(shè)計以柱為例?；炷翉?qiáng)度等級為,，；采用HRB400級鋼筋，。上、下柱均采用對

17、稱配筋。1上柱配筋計算。 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 M=78.783kN·m，N= 237.61 kN；吊車廠房排架方向上柱的計算長度。附加偏心矩取（大于）， ， 取 且 選3 18，則 滿足要求。 而垂直于排架方向柱的計算長度，則，（內(nèi)插） 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。2.下柱配筋計算取與上柱分析方法類似。 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，計算下柱計算長度取，附加偏心距（大于20）。， 即中和軸過翼緣 且 選用4 18 垂直于彎矩作

18、用面的承載力計算： ， 3柱箍筋配置由內(nèi)力組合表，相應(yīng)的，驗算截面尺寸是否滿足要求。 截面滿足要求。 計算是否需要配箍筋： 取 可按構(gòu)造配箍筋，上下柱均選用箍筋。 滿足彎矩作用面的承載力要求。4柱的裂縫寬度驗算相應(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13 柱的裂縫寬度驗算表柱截面上柱下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值57.699214.595198.008277.49291.390.55h0=198773.340.00950.01取te=0.010.01131.11.0480.5291183.3400.523288.95722.2172.06174.0450.3410.4360.1240.3 滿足要求0.1470.3滿足要求上柱=763，下柱=1018；構(gòu)件受力特征系數(shù)；混凝土保護(hù)層厚度取30mm。驗算過程見表13。5牛腿設(shè)計根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步