單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書

1、課程設(shè)計木工程（本科）學(xué)號:姓名:楊樹國=+4+=日期:2008 年4月16日、設(shè)計資料1、白銀有色（集團(tuán)）公司某單層車間建筑平面圖。2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊。二、計算簡圖的確定計算上柱高及全柱高：室外地坪為-0.15 m基礎(chǔ)梁高0.6 m高出地面m,放置于基礎(chǔ)頂面，故 基礎(chǔ)頂面標(biāo)高-0.65 m根據(jù)設(shè)計資料得:上柱高Hu二吊車梁高+軌道構(gòu)造高度+吊車高度+安全距離=900+200+2734+166=4000=4m全柱咼H =軌頂標(biāo)咼-（吊車梁咼+軌道構(gòu)造咼）+上柱高-基頂標(biāo)高上 0.386H 10.35故下柱高Hl H Hu=6.35m上柱與全柱高的比值柱截面尺寸:驗算初步確定B列柱：H-

2、詈254 mm500mm （符合）因電車工作級別為A，故根據(jù)書表（A）的參考數(shù)據(jù)，上柱米用矩形截面A、C列柱：bh500mm 500mmB列柱：bh500mm 700mm下柱選用I型A、C列柱：bhhf 500mm 1200mm 200mmB列柱：bhhf 500mm 1600mm 200mm（其余尺寸見圖），根據(jù)書表關(guān)于下柱截面寬度和高度的限值,的截面尺寸，對于下柱截面寬度b 500mm （符合）A C 列柱：巴 6350 254mm2525對于下柱截面高度:A C及B列柱皆有:12635012529mm h1200mm （符合）上、下柱截面慣性及其比值排架A C列柱、 1上柱 lu 500

3、 5003121下柱 h 500 1200312945.208 10 mm比值:1 3 2200 50（-363L 5.208 1091l12 2001250 型）228003丄2002507.067 1010mm47.067 10100.074排架B列柱上柱Iu下柱Il112丄12500 70031.429 1010mm313500 160032 200 1200312+436比值:校核C:1 2-200 503（31.429 1O101.199 1011luI?50 罟）2 2 200 50 1.1991011mm40.119對于邊列柱A、C,吊車橋架外邊緣至上柱的邊緣的凈空寬度應(yīng)滿足c

4、80。查表 B 300mm，取 e 750mm所以將A C列柱向外移動150mm此時 c 100mm 80mm滿足要求。對于中列柱B c e Bh1750300 350100mm80mm，滿足要求。三、荷載計算屋蓋結(jié)構(gòu)自重預(yù)應(yīng)力大形屋面板21.4KN /m25mn厚水泥砂漿找平層0.5KN /m2一氈而油隔氣層0.5KN /m2100mn厚珍珠巖制品保濕層0.4KN /m20.5KN /m2ZSmm水泥砂漿找平層三氈四油防水層上鋪小石子20.4KN /m天溝板g 3.7KN /m22.02 6 12.12KN每榀天窗架每側(cè)傳致屋架的荷載34KN122KN作用點在上柱中線右屋架自重則作用于橫向平

5、面排架邊柱柱頂屋蓋結(jié)構(gòu)自重為ec1eA1（150） 150 50 mm柱自重上柱：Ga2 Gc2 25 0.5 0.5 425 KN下柱：GA3GC325 6.35 0.5 0.2 2 0.7 0.1 2 0.10.5 0.05 1.12吊車梁及軌道自重屋面活荷載由荷載規(guī)范可知，對于不上人的鋼筋混凝土屋面，其均勻活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為0.7KN/m2，大于該廠房所在地區(qū)的基本雪壓So0.45KN/m。故屋面活荷載在每側(cè)柱頂產(chǎn)生的壓力為:吊車荷載AB跨:由任務(wù)書表格查得，Pmax,k 230KN，B 6390mm，K5000mmQ2,k69.77KN，吊車總重：370KN小車重根據(jù)B與K及反力影響，可

6、算得與各輪對應(yīng)的反力影響線豎標(biāo)如圖，于 是求得作用于柱上的吊車垂直荷載:作用于每個輪子的吊車水平制動力標(biāo)準(zhǔn)值:對硬鉤吊車:0.20則作用于排架上的吊車水平荷載, 其作用點到柱頂?shù)拇怪本嚯xu I ley Hu he 4.0 0.93.1m（ he為吊車梁高）BC跨: 由任務(wù)書表格查得:Pmax,k 474 KN， B 6975mm， K 5000 mmQ2,k 155KN，吊車總重：580KN 小車重155KN作用于每個輪子的吊車水平制動力標(biāo)準(zhǔn)值: 則作用于排架上的吊車水平荷載, 其作用點到柱頂?shù)拇怪本嚯xy Hu he 4.0 0.93.1m（ he為吊車梁高）風(fēng)荷載XX地區(qū)的基本風(fēng)壓Wo 0.

7、55KN/m2，對于城市地區(qū)，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類地區(qū)考慮高度取值。對qi,q2按柱頂標(biāo)高9.7 m查荷載規(guī)范表7.2.1 得，z 1.00，對Fw按天窗檐口標(biāo)高15m z 1.14。風(fēng)荷載體型系數(shù)z的分布如圖4所示。所以 綜上所述，有排架受荷總圖如下 四、排架內(nèi)力計算恒荷載作用下排架的內(nèi)力將圖5中的恒荷載Gi,G2及G4的作用簡化為圖6中的a,b,c所示的計算簡圖 在Gi作用下，規(guī)定彎矩順時針為正，逆時針為負(fù)，簡力向右為正，向左為負(fù)。已知n=,0.386，由附圖中的公式得, 故在M 11作用下不動鉸支承的柱頂反力故附圖中公式 故在M 12作用下不動鉸支承的柱頂反力因此在M11和M12共同作

8、用下（即在G作用下）不動鉸支承的柱頂反力 相應(yīng)的彎矩圖如圖所示。4.1.1在G2的作用下 相應(yīng)的彎矩圖如圖所示。4.1.2在G4的作用下相應(yīng)的彎矩如圖所示，將圖的彎矩圖疊加，得在G1，G2，G4作用下的恒荷載彎矩圖，相應(yīng)的軸力N如圖，所示因恒荷載對稱，RB 0屋面活荷載作用4.2.1 計算簡力分配系數(shù)(C)柱n=，0.386 ，由附圖得n=，0.386 ，由附圖得簡力分配系數(shù)4.2.2 計算各柱頂剪力4.2.2.1活荷載作用在AB跨A 柱： M11QA1M12QA1e1 56.7 0.05 2.84KN m e2 56.7 0.35 19.85KN mB柱：MQb左0.15 56.7 0.15

9、 8.51KN m當(dāng)作用與柱頂彎矩時，A 柱： n=，0.386 ， C12.49 ，C2 0.74 ，所以 RAR11R120.68 1.422.1KNB 柱： n=，0.386各柱頂剪力 4.2.3 吊車豎向荷載作用下排架的內(nèi)力 423.1 AB 跨由吊車Dmax在A柱的彎矩為A 柱： n=，0.386C3 0.74RA 12.03KNB 柱： n=，0.386C3 0.89RB8.65KN求各柱總的柱頂剪力其內(nèi)力圖如圖 124.2.3.2 AB 跨有吊車Dmax在B柱計算各柱頂剪力。按圖13 所示先求出AB柱上的吊車豎向荷載對下柱軸線產(chǎn)生的彎矩為A 柱： n=，0.386C30.74B

10、柱： n=，0.386C30.89，求各柱總的柱頂剪力其內(nèi)力圖如圖4.2.3.3 BC 跨有吊車Dmax在C柱計算各柱頂剪力。按圖15 所示先求出BC柱上的吊車豎向荷載對下柱軸線產(chǎn)生的彎矩為C 柱：n二，0.386C30.74B 柱： n=，0.386C30.89，計算各柱頂剪力。按圖11所示先求AB柱上的吊車豎向荷載對下柱軸線產(chǎn)生求各柱總的柱頂剪力其內(nèi)力圖如圖423.4 BC 跨有吊車Dmax在B柱計算各柱頂剪力。按圖17所示先求出BC柱上的吊車豎向荷載對下柱軸線產(chǎn)生的彎矩為C 柱: n二，0.386C30.74B柱：n二，0.386C30.89求各柱總的柱頂剪力其內(nèi)力圖吊車橫向水平荷載作用

11、在排架的內(nèi)力吊車橫向水平荷載Tmax是作用于吊車梁頂面。鉚焊車間的吊車梁高度為0.9m，故 Tmax的作用點離柱頂?shù)母叨葹?y H10.94.04.3.1 AB跨有吊車,0.9 3.1m，占 40 O.7775，Tmax在AB柱即 y 0.775H1，Tmax計算各柱頂剪力A柱: n二,0.386由附圖中得,對于2 2.1 3 02430.7Hu，C5h對于0.8Hu，C52 13 1 1n30.112c ,2 2.40.4h0.121 3 1 1n0.40.34而 y 0.775H，利用線性內(nèi)插得,C50.355所以RA Tmax C523.49 0.3558.34KNB柱: n二,0.38

12、6 由附圖中得,對于y0.7H2 2.13 也 0.1，C5 h 0.46213 丄 1n對于y0.8H2 2.43 0112 0.4C5 h 0.4213 丄 1n而 y 0.775H，利用線性內(nèi)插得，C5 0.4015所以Rb Tmax C523.49 0.40159.43KN求各柱總的柱頂剪力各柱彎矩、剪力計算如下:A 柱:VA 23.491.2322.26KN同理可得B、C柱彎矩、剪力內(nèi)力圖如下:4.3.2 BC 跨有吊車,Tmax在BC柱計算各柱頂剪力C柱：n二，0.386由附圖中得，對于y 0.7Hu，C50.4對于y0.8Hu，C50.34而y 0.775Hu，利用線性內(nèi)插得，C

13、5 0.355所以RcTmax C554.17 0.35519.23KNB柱：n二，0.386由附圖中得，對于y 0.7Hu，C5 0.46對于y0.8Hu，C5 0.4而y 0.775Hu，利用線性內(nèi)插得，C50.4015所以RbTmax C554.17 0.401521.75KN求各柱總的柱頂剪力內(nèi)力圖如下: 風(fēng)荷載作用下排架的內(nèi)力441求柱頂不動鉸支座反力A柱：n二，0.386，由附圖得,求各柱頂總的剪力 其內(nèi)力圖如圖: 4.4.2墻體自重橫墻的最大間距S=54, 32V54V72,所以由砌體結(jié)構(gòu)表得，為剛性方案墻高:H=+=11.63m 計算連系梁自重及所承擔(dān)的墻自重: 五.內(nèi)力組合按

14、周期等效集中于屋蓋處的重力荷載代表值載荷類別跨別AB跨BC跨屋面自重雪何載吊車梁，軌道及軌道連接的自重柱自重A 柱：25+=B 柱：35+=C柱：外墻自重按地震作用等效集中于屋蓋處的重力荷載代表值:集中吊車梁頂面處的重力荷載GcriA, B跨無吊重時吊車最大輪壓:B, C 跨無吊重時吊車最大輪壓:根據(jù)吊車梁支座反力影響線計算一臺吊車重力荷載在柱上產(chǎn)生的最大反力A, B 跨：GcriPmax y109.95 0.167128.31KNC, C 跨：GcriRiaxyi183.75 0.167214.44KN橫向基本周期混凝土強(qiáng)度等級C30( E3.0 107KN /m2因為A c 1.23 10

15、11H_EcB 2.52所以111.83 10 41所以結(jié)構(gòu)基本周期為T 2Kt辰；0.8 71923.87 1.83 1040.95s排架底部總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值采用底部剪力法計算橫向水平地震作用，廠房所在地的特征周期Tg 0.4s，地震影響系數(shù)最大值max0.08，取結(jié)構(gòu)的阻尼比 0.05，所以有0.9, 10.02, 2因為II 095Tg0.42.375，所以TgT 5Tg所以1 TgT12 max0.90.40.951 0.080.037s排架底部總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值:Fek1G1 0.037 2047.19 75.19 KN排架質(zhì)點橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值吊車梁頂面處由吊車橋架引起的

16、橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值: 各質(zhì)點水平地震如圖:橫向水平地震作用效應(yīng)及組合的荷載計算 5.7.1橫向水平地震作用效應(yīng)計算在F作用下柱頂剪力VA VCAF 0.4 75.19 30.08根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，考慮空間工作和扭轉(zhuǎn)影像調(diào)整排架柱的地震剪力和彎矩，各柱內(nèi)力均乘以調(diào)整系數(shù)，內(nèi)力圖如圖30所示5.7.1.1 AB跨吊車頂面Fcri作用于A柱和B柱將AB跨吊車水平荷載作用下排架內(nèi)力乘以系數(shù)， 得到排架在AB跨Fcri作用下的內(nèi)力。根據(jù)抗震規(guī)范，對于A柱，B柱上柱內(nèi)力應(yīng)乘以吊車橋架引起的地震剪力和彎矩增大系數(shù)，A柱上柱內(nèi)力增大系數(shù)，B柱上柱內(nèi)力增大系數(shù),得到其內(nèi)力如圖31。5.7.1.2

17、BC 跨吊車梁頂面Fcr2作用于C柱和B柱將BC跨吊車水平荷載作用下排架內(nèi)力乘以系數(shù)。根據(jù)抗震規(guī)范，對于B柱，C柱上柱內(nèi)力應(yīng)乘以吊車橋架引起的地震剪力和彎矩增大系數(shù),C柱上柱內(nèi)力增大系數(shù)，B柱上柱內(nèi)力增大系數(shù)，得到Fcr2作用時的排架內(nèi)力如圖。5.7.2與橫向水平作用效應(yīng)組合的荷載效應(yīng)計算5.7.2.1雪荷重力荷載效應(yīng)50焜面雪荷載與屋面活荷載比值為X所以50%屋面雪荷載作用于AB BC跨時所產(chǎn)生的排架柱內(nèi)力可以利用疊加原理計算，即由屋面活荷載分別作用于 AB BC跨時乘以進(jìn)行相加，從而得到屋面雪荷載作用下的內(nèi)力。5.7.3 AB跨有吊車DD-Pmin-mi n,k '-max,k 廠

18、max338.2 釜 80.87KN,tx；謊 0.603當(dāng)Dmax作用在A柱時，其內(nèi)力圖為當(dāng)Dmax作用在B柱時，其內(nèi)力圖為5.7.4 BC跨有吊車Dmi nkD max,kP92 44697 一一 97.05KNPmax663.6-69L 0.635Dmaxk 1097.7當(dāng)Dmax作用在B柱時,其內(nèi)力圖為當(dāng)Dmax作用在C柱時,其內(nèi)力圖為六.柱設(shè)計柱縱向受力鋼筋計算無地震作用和有地震作用時所得到內(nèi)力組合是縱向受力鋼筋計算的依據(jù)。RE，查得RE為便于比較將有地震作用得到的內(nèi)力組合值乘以抗震調(diào)整系數(shù)A柱的內(nèi)力組合匯表如下表:截面無地震作用有地震作用MNVreMreNreV1-15835832

19、-23-38941199-26選取控制截面最不利內(nèi)力混凝土等級強(qiáng)度C30 ( Ec 3.0 104N/mm2, fc 14.3N/mm2 )縱向受力鋼筋采上下柱采用對稱配筋，其截面有效高度分別是465和用HRB335級。由混凝土結(jié)構(gòu)(上)式得，相對界限受壓區(qū)高度為:b 0.551 CU Es上柱：N1165mm寸上下柱進(jìn)行大小偏心受壓判斷:b1 fcb bho 1.0 14.3 500 0.55 465 1828.6KN十丄、 Nb 1 fcb bh0bf b hf 1.0 14.3 500 0.55 1165卜柱：500 1001505439.4 KN所以對于上柱，N Nb 1828.6KN

20、屬于大偏心受壓對于下柱，N Nb 5439.4KN屬于大偏心受壓按照“彎矩相差不多時，軸力越小越好；軸力相差不多時，彎矩越大越不利” 的原則確定以下最不利內(nèi)力:上柱：M=N=下柱：M=N=1199KN柱長度計算102.0Hu2.04.0 8m下柱:101.0h,1.0 6.356.35m1.25Hu 1.25 45.0m0.8h0.86.355.08m由表得，排架方向，上柱:下柱：1。垂直排架方向：上柱：1。上柱配筋6 6 ea 626.06 20 646mm，K鬻16 5故應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移和構(gòu)件繞曲引起的二階彎矩對軸向壓力偏心距的影響，壓力偏心距的影響:選用 6 22 As As2280mm2

21、，全部縱向鋼筋的配筋率豁 1-8%>%上柱：M 283.74KN m,N 356.83KN下柱配筋計算ea 745.6240785.62mm，1由 hf1430KN167.69mm2 3570 m m 且 hf200mm1 fcbf選用 4 20 As AS1256 mm2篇 0-8%>%柱平面外受壓承載力驗算上柱平面外受壓承載力驗算時,最大內(nèi)力為 N 638.5KNr器10,由混凝土結(jié)構(gòu)（上）表得,0.98所以平面外受壓承載力滿足要求，下柱平面外受壓承載力驗算時，最不利內(nèi) 力為Nu 0.9fcAfy A2940.08KN1270.3KN，故平面外受壓承載力滿 足要求。裂縫寬度驗算

22、:6.7.1選用最不利內(nèi)力:上柱：M 324.8KN m,N 518.8KN下柱：M 894KN m,N 1199KN根據(jù)以上兩組內(nèi)力組合項次，可計算與該兩組內(nèi)力對應(yīng)的彎矩和軸力標(biāo)準(zhǔn)值 為:下柱：M 785.76KN m,N 984.77KN6.7.2上柱裂縫寬度驗算:e0蠶 103795.17mm ,因為 魚 795.171.710.55 ,h0465故應(yīng)做裂縫寬度驗算故最大裂縫寬度：Wmaxcr0.08deq0.28mmteWmax 0.3mm,滿足要求。6.7.2下柱裂縫寬度驗算:Wmaxcr 1.9cEs0.08蟲te0.27mmwmax0.3mm，滿足要求所以下柱配筋選為4 20 A

23、sAs 1256 mm2。柱牛腿設(shè)計 6.8.1牛腿幾何尺寸的確定牛腿截面寬度與柱寬度相等為 500mm取吊車梁外側(cè)至牛腿外邊緣的距離C1 80,吊車梁端部寬為340mm吊車梁軸線到柱面外側(cè)的距離為 750mm則牛 腿頂面的長度為750-500+340/2+80=500mm 相應(yīng)牛腿水平截面高度為 500+900=1400mm牛腿外邊緣高度h1500mm，傾角 450，于是牛腿的幾何尺寸如圖所示:6.8.2牛腿配筋由于吊車垂直荷載作用于下柱截面內(nèi)，即750 800 50mm 0,故該牛腿可按構(gòu)造要求配筋縱向鋼筋取4 16，箍筋取121006.8.3牛腿局部擠壓驗算 設(shè)墊板的長度和寬度為500X

24、 500mm局部壓力標(biāo)準(zhǔn)組合值: 故局部擠壓應(yīng)力為:Fvksk柱的吊裝驗算3604 56 1022/、卄 口 tfft 2.42N / mm20.75fc 0.75 14.3 10.73N/mm2 (滿足要500 500第一組： Mj 894 1.1 71.32 240.75731.70KNm6.9.2荷載計算：上柱自重：g11.21.525牛腿自重：g11.21.525下柱自重：gi1.21.5256.9.3內(nèi)力計算6.9.1 吊裝方案:0.5 0.511.25KN/m6.32M1 丄 17.5580.7截面2-2: b h500 1200mm, h01165mm ,AsAs1256mm2，

25、 fy 300N/mm2。一點翻身起吊，吊點設(shè)在牛腿與下柱交接處，如圖所示2呻4 0.7 1/2 g 30.86KN /m 0.39 17.55KN /m，計算簡圖如圖所示。于40KN.m '彎矩圖如圖所示。柱吊裝簡易圖6.9.4截面承載力計算截面1-1 : b h500 500mm, h0 465mm, As As 2082.64mm2， fy 300N / mm' 故截面承載力:故截面承載力:Mu Asfy(h0 as) 1256 300 (1165 35)42578KN.m 948KN.m，所以符合要求。6.9.5裂縫寬度驗算由承載力計算可知，裂縫寬度驗算截面1-1即可，

26、鋼筋應(yīng)力如下:按有效受拉混凝土面積計算的縱向鋼筋配筋率:ftk2280te-一0.018，1.1 0.65 tk 0.43-bhte sk2Wmaxcr (1.9c 0.08主)0.27mm Wmax 0.3mm，滿足要求。Este七、基礎(chǔ)設(shè)計荷載計算 7.1.1由柱傳致基頂?shù)暮奢d由表6可知荷載值如下:第一組:Mmax894KN.m， N 1199KN，V 100.9KN ；第二組:Mmin450.12KN .m， N 873.53KN，V 34.53KN ；第三組:Mmax1270.3KN.m，M 851.9KN，V 99.62KN ；第四組:Mmin534.11KN .m，M 256.5K

27、N，V 23.27KN。7.1.2由基礎(chǔ)梁傳致基頂?shù)暮奢d（G5）墻重(含兩面抹灰)：(11.63 0.9 0.6) 6 4.2 (4.8 1.8) 5.24229.83KN ；窗重：基礎(chǔ)梁：所以荷載設(shè)計值為由基礎(chǔ)梁傳致基礎(chǔ)頂面荷載標(biāo)準(zhǔn)值為:G5對基礎(chǔ)底面中心的偏心作用 e50.25/2 1.2/20.75m偏心彎矩：Ms G5e5 321 0.75 240.75KN .m7.1.3作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力假定基礎(chǔ)高度為800+50+250=1100mm（ 800為柱插入深度，由表查得）則作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力設(shè)計值為：第二組:M2450.121.134.53 240.75

28、728.85KNm ,N2321873.531194.63KN第三組:M3851.9 99.621.1240.75479.98KNm ,第四組:M4256.5 1.123.27240.75522.85KNm ,基底尺寸的確定基底尺寸的確定，應(yīng)由標(biāo)準(zhǔn)值計算，故由表 5得,A (1.1 1.4)F /(f rGd) 1 m,因為 1/b= ,由 1/b=和 A=() itf,解得，b=m取 b=2.3m; 1= 3.5m 取 l=4m驗算e。1/6的條件e0 M / N 731.70/(1079.83 22 2.3 4 2)0.23 1/6 4/6 0.67m (可以)驗算其它三組荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下

29、的基底應(yīng)力第一組：pmaxNM2212.92KN /m 1.2 fAwPminNredM96.14KN /m2 >0AwpPmaxPmin2154.53KN /m2 f 250KN2第三組：PmaxNredM273.11KN /m21.2 fAwPminNredM116.5KN /m2>0AwpPmaxPmin194.81KN /m2 f 250KN2第四組：PmaxNredM209.31KN /m21.2 fAw300KN300KN300KN/m2。/m2。/m2 ;/m2;.2/m ;Fl= 0.7 hftbmh00.7 1.43 1950 11652274.02KN312.2

30、1KN，Pmin7redM 38.73KN /m2>0； wPP maxPmin2124.02KN /m2250KN /m2。礎(chǔ)寬度b=2.6m,小于沖切錐體底邊寬bl2h0l 1.3 0.82 2.9m，故A (1/2 h/2 h0l)b (4/2 1.9/2 0.8)2.60.52，F(xiàn)lps,maxA 265.51 0.52 138.07KN7.3.3變階出處的抗切沖力所以均可以。因為該車間屬于可不做地基變形計算的二級建筑結(jié)構(gòu)， 所以最后確定基底 尺寸為X 4m基礎(chǔ)受離圖40所示。前面已初步確定基礎(chǔ)的高度為1.1m,如采用錐形杯口基礎(chǔ)，根據(jù)構(gòu)造要求, 初步確定的基礎(chǔ)剖面尺寸如圖41所示。由于上階底面落在柱邊破壞錐面內(nèi), 故該基礎(chǔ)只須進(jìn)行變階處的抗沖切力驗算。731在各組荷載