鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計2某單層工業(yè)廠房設(shè)計說明

./工程學(xué)院《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計Ⅱ某單層工業(yè)廠房設(shè)計學(xué)生：學(xué)院：專業(yè)班級：專業(yè)課程：指導(dǎo)教師：2016年1月8日某單層工業(yè)廠房設(shè)計一、設(shè)計題目某單層工業(yè)廠房設(shè)計。二、設(shè)計資料<一>車間條件某機械加工車間為單層單跨等高廠房,車間總長為60m,跨度24m,柱距6m；車間設(shè)有兩臺相同的軟鉤吊車,吊車重量15/3t,吊車工作級別為A5級,軌頂標(biāo)高10.8m。采用鋼屋蓋、預(yù)制鋼筋混凝土柱、預(yù)制鋼筋混凝土吊車梁和柱下獨立基礎(chǔ)。屋面不上人,室外高差為0.15m。縱向圍護墻為支承在基礎(chǔ)梁上的自承重空心磚砌體墻,厚240mm,雙面采用20mm厚水泥砂漿粉刷,墻上有上、下鋼框玻璃窗,窗寬為3.6m,上、下窗高為1.8m和4.8m,鋼窗自重0.45KN/m2,排架柱外側(cè)伸出拉結(jié)筋與其相連?！捕匀粭l件基本風(fēng)壓0.35kN/㎡、基本雪壓0.30kN/㎡；地面粗糙類別為B類；地基承載力特征值165kN/㎡。不考慮抗震設(shè)防。〔三材料箍筋采用HRB335,縱向鋼筋采用HRB400,混凝土采用C30。三、設(shè)計容和要求〔一構(gòu)件選型1.鋼屋蓋采用如圖1所示的24m鋼桁架,桁架端部高度為1.2m,中央高度為2.4m,屋面坡度為1/12,鋼檁條長6m,屋面板采用彩色鋼板,厚4mm。2.預(yù)制鋼筋混凝土吊車梁和軌道連接采用標(biāo)準(zhǔn)圖G323〔二,中間跨DL-9Z,邊跨DL-9B。梁高=1.2m。軌道連接采用標(biāo)準(zhǔn)圖集G325〔二。3.預(yù)制鋼筋混凝土柱取軌道頂面至吊車梁頂面的距離=0.2m,故：牛腿頂面標(biāo)高=軌頂標(biāo)高--=；由附錄12查得,吊車軌頂至吊車頂部的高度為2.15m,考慮屋架下弦至吊車頂部所需空隙高度為220mm,故：柱頂標(biāo)高基礎(chǔ)頂面至室外地坪的距離為1.0m,則基礎(chǔ)頂面至室地坪的高度為,故：從基礎(chǔ)頂面算起的柱高；上部柱高；下部柱高。參考表12-3,選擇柱截面形式和尺寸：上部柱采用矩形截面；下部柱采用I形截面。圖124m鋼桁架4.柱下獨立基礎(chǔ)采用錐形杯口基礎(chǔ)〔二計算單元及計算簡圖1.定位軸線：由附表12可查的軌道中心線至吊車端部的距離=260mm；：吊車橋架至上柱邊緣的距離,一般取≥80mm；：封閉的縱向定位軸線至上柱邊緣的距離,=400mm。++=260+80+400=740mm＜750mm,可以。故封閉的定位軸線A,B都分別與左右縱墻皮重合。2.計算單元由于該機械加工車間廠房在工藝上沒有特殊要求,結(jié)構(gòu)布置均勻,除吊車荷載外,荷載在縱向的分布是均勻地,故取一榀橫向排架為計算單元,計算單元的寬度為縱向相鄰柱間距中心線之間的距離,即B=6.0m,如圖2所示。3.計算簡圖排架的就是簡圖如圖3所示。圖2計算單元圖3計算簡圖〔三荷載計算1.屋蓋荷載〔1屋蓋恒荷載近似取屋蓋恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.2kN/㎡,故由屋蓋傳給排架柱的集中恒荷載設(shè)計值：,作用于上部柱中心線外側(cè)=50mm外。2.屋面活荷載《荷載規(guī)》規(guī)定,屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/㎡,比屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.3kN/㎡大。故僅按屋面均布活荷載計算。于是由屋蓋傳給排架柱的集中活荷載設(shè)計值：,作用于上部柱中心線外側(cè)=50mm外。2.柱和吊車梁等恒荷載上部柱自重標(biāo)準(zhǔn)值為5.06kN/㎡,故作用在牛腿頂截面處的上部柱恒荷載設(shè)計值：；下部柱自重標(biāo)準(zhǔn)值為5.1kN/m,故作用在基礎(chǔ)頂截面處的下部柱恒荷載設(shè)計值：；吊車梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為39.5kN/根,軌道連接自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.8kN/m,故作用在牛腿頂截面處的吊車梁和軌道連接的恒荷載設(shè)計值：；如圖4所示F1、F2、F3、F4和F6的作用位置。圖4各恒荷載作用位置3.吊車荷載吊車跨度=24-2×0.75=22.5m；查附錄12.得Q=15/3t,=22.5m時的吊車最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值、最下輪壓值、小車自重標(biāo)準(zhǔn)值以及與吊車額定起重量相對應(yīng)的重力標(biāo)準(zhǔn)值：=185kN,=50kN,=69kN,=150kN；并查得吊車寬度B和輪距K：B=6.4m,K=5.25m?！?吊車豎向荷載設(shè)計值、由圖5所示的吊車梁支座反力影響線知：；；。圖5吊車梁支座反力影響線〔2>吊車橫向水平荷載設(shè)計值；4.風(fēng)荷載〔1>作用在柱頂處的集中風(fēng)荷載設(shè)計值這時風(fēng)荷載的高度變化系數(shù)按檐口離室外地坪的高度0.15+13.32+1.2〔屋架端部高度=14.67m計算,查表10-4,得離地面10m時,=1.0；離地面15m時,=1.14,用插入法,知：=1+。由圖1知=1.2m,；?！?>沿排架柱高度作用的均布風(fēng)荷載設(shè)計值、這時風(fēng)壓高度變化系數(shù)按柱頂離室外地坪的高度0.15+13.32=13.47m來計算：=1+；；。〔四力分析力分析時取得荷載值都是設(shè)計值,故得到的力值都是力的設(shè)計值。1.屋蓋荷載作用下的力分析〔1>屋蓋集中恒荷載作用下的力分析柱頂不動支點反力：,；按=0.109,=0.271。查附圖9-2,得柱頂彎矩作用下的系數(shù)=2.16,按公式計算：=2.17；可見計算值與查附圖9-2所得的接近,取=2.17,=。〔2>屋蓋集中活荷載作用下的力分析,；在、分別作用下的排架柱彎矩圖、軸力圖和柱底剪力圖,分別如圖6〔a、<b>所示,圖中標(biāo)注出的力值是指控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面的力設(shè)計值。彎矩以排架柱外側(cè)受拉上的為正,反之為負(fù)；柱底剪力以向左為正,向右為負(fù)。2.柱自重、吊車梁及軌道連接等的自重作用下的力分析不作排架分析,其對排架柱產(chǎn)生的彎矩和軸力如圖7所示。圖6屋蓋荷載作用下的力圖〔a屋蓋恒荷載作用下的力圖〔b屋蓋活荷載下的力作用用圖圖7柱自重及吊車梁等作用下的力圖3.吊車荷載作用下的力分析1作用在A柱,作用在B柱時,A柱的力分析；；這里的偏心距e是指吊車軌道中心線至下部柱截面形心上網(wǎng)水平距離。A柱頂?shù)牟粍又c反力,查附圖9-3,得=1.1,=1.09,取=1.09。A柱頂不動支點反力kN<←>B柱頂不動支點反力〔→A柱頂水平剪力B柱頂水平剪力如圖8〔a所示。〔2作用在A柱、作用在B柱時的力分析此時,A柱頂剪力與作用在A柱時的相同,也是=4.91KN<←>,故可得力值,如圖8〔b所示。圖8吊車豎向荷載作用下的力圖〔a作用在A柱時〔b作用下的A柱時〔3>在作用下的力分析至牛腿頂面的距離為；至柱底的距離為；因A柱與B柱相同,受力也相同,故柱頂水平位移相同,沒有柱頂水平剪力,故A柱的力如圖9所示。圖9作用下的力圖4.風(fēng)荷載作用下,A柱的力分析左風(fēng)時,在、作用下的柱頂不動鉸支座反力。由附圖9-8查得=0.326,=0.325；取=0.325,不動鉸支座反力：；；A柱頂水平剪力：；；故左風(fēng)和右風(fēng)時,A柱的力分別如圖10〔a、〔b所示。圖10風(fēng)荷載作用下A柱力圖〔a左風(fēng)時〔b右風(fēng)時〔五力組合表及其說明1.力組合表A柱控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ的力組合表,見表1。2.力組合的說明〔1>控制截面Ⅰ-Ⅰ在以+及相應(yīng)N為目標(biāo)進行恒荷載+0.9×〔任意兩種或兩種以上活荷載的力組合時,由于"有T必有D",有產(chǎn)生的是正彎矩+12.75,而在或作用下產(chǎn)生的是負(fù)彎矩-26.50,如果把它們組合起來,得到的是負(fù)彎矩,與要得到+的目標(biāo)不符,故不予組合?！?控制截面Ⅰ-Ⅰ在以及相應(yīng)M為目標(biāo)進行恒荷載+0.9×〔任意兩種或兩種以上活荷載的合力組合時,應(yīng)在得到的同時,使得M盡可能的大,因此采用①+②+0.9×〔③+④+⑥+⑧。〔3、、和風(fēng)荷載對截面Ⅰ-Ⅰ都不產(chǎn)生軸向力N,因此對Ⅰ-Ⅰ截面進行及相應(yīng)M的恒荷載+任一活荷載力組合時,?、?②+③?！?在恒荷載+任一種活荷載的力組合中,通常采用恒荷載+風(fēng)荷載,但在以為力組合目標(biāo)時或在對Ⅱ-Ⅱ截面以+為力組合目標(biāo)時,則常改用恒荷載+?！?評判Ⅱ-Ⅱ截面的力組合時,對+=150.23及相應(yīng)N=631.69kN,=0.25m稍小于,但考慮到P-△二階效應(yīng)后彎矩會增大,故估計是大偏壓,因此取它的最不利力組合；對Ⅲ-Ⅲ截面,=245.21kN及相應(yīng)=273.09,=1.107m,偏心距很大,故也取為最不利力組合。〔6控制截面Ⅲ-Ⅲ的-及相應(yīng)N、V的組合,是為基礎(chǔ)設(shè)計用的?！擦偶苤孛嬖O(shè)計采用就地預(yù)制柱,混凝土強度等級為C30,縱向受力鋼筋為HRB400級鋼筋,采用對稱配筋。1.上部柱配筋計算由力組合表1可知,控制截面Ⅰ-Ⅰ的力設(shè)計值為：=50.48=127.48kN〔1考慮P-△二階效應(yīng)；；；,取=1.0；查表12-4可知,,=1.14。〔2>截面設(shè)計假設(shè)為大偏壓,則：=22.28mm<=80mm,取=80mm；；；選用218+116,,故截面一側(cè)鋼筋截面面積<,同時柱截面縱配筋2×710.1=1420.2﹥。〔3垂直于排架方向的截面承載力驗算由表12-4知,垂直于排架方向的上柱計算長度=1.25×3.92=4.9m,；查上冊表5-1得=0.98,>628.65KN,滿載力滿足。2.下部柱配筋計算按控制截面Ⅲ-Ⅲ進行計算。由力組合表知,有二組不利力：<a>=454.69<b>=285.93=741.62kN=245.21kN〔1按<a>組力進行截面設(shè)計=613mm,=900/30=30mm,；；=2.09﹥1.0,取；=1.10；偏設(shè)為大偏心受壓,且中和軸在翼緣：﹥﹤；說明中和軸確實在翼緣則：,；采用418,。〔2>按〔b組力組合進行截面設(shè)計,?。?44.61mm﹤；按計算：=1266mm；<418,。〔3>垂直于排架方向的承載力驗算由表12-4知,有柱間支撐時,垂直排架方向的下柱計算長度為：；,可得,滿足。3.排架柱的裂縫寬度驗算裂縫寬度應(yīng)按力的準(zhǔn)永久組合值進行驗算。力組合表中給出的是力的設(shè)計值,因此要將其改為力的準(zhǔn)永久組合值,即把力設(shè)計值乘以準(zhǔn)永久組合值系數(shù),再除以活荷載分項系數(shù)。風(fēng)荷載的=0,故不考了風(fēng)荷載；不上人屋面的屋面活荷載,其=0,故把它改為雪荷載,即乘以系數(shù)30/50?！?上部柱裂縫寬度驗算按式〔10-35的荷載準(zhǔn)永久組合,可得控制截面Ⅰ-Ⅰ的準(zhǔn)永久組合力值：；由上冊式〔8-38知最大裂縫寬度,；,取=0.01；,；；；；；；縱向受拉鋼筋外邊緣至手拉邊的距離為28mm,近似取負(fù)值,取；?！?>下部柱裂縫寬度驗算對Ⅲ-Ⅲ截面力組合+及相應(yīng)N的情況進行裂縫寬度驗算。；；；；；故取；；；；；=負(fù)值<0.2,取；滿足。4.箍筋配置非地震區(qū)的單層廠房排架柱箍筋一般按構(gòu)造要求配置。上、下柱均采用,在牛腿處箍筋加密為。圖11牛腿尺寸及配筋5.牛腿設(shè)計根據(jù)吊車梁支承位置,吊車梁尺寸及構(gòu)造要求,確定牛腿尺寸如圖11所示。牛腿截面寬度b=400mm,截面高度h=600mm,截面有效高度=560mm?！?>按裂縫控制要求驗算牛腿截面高度作用早牛腿頂面的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值：；牛腿頂面沒有水平荷載,即〔作用在吊車梁頂面。設(shè)裂縫控制系數(shù),故取a=0,由式〔12-18得：,滿足?！?>牛腿配筋由于a=-130mm,故可按構(gòu)造要求配筋。水平縱向受拉鋼筋截面面積,采用414,,牛腿處水平箍筋為Φ。6.排架柱的吊裝驗算〔1>計算簡圖由表12-4知,排架柱插入基礎(chǔ)杯口的高度=810mm,取,故柱總長為。采用就地翻身起吊,吊點設(shè)在牛腿下部處,因此起吊時的支點有兩個,柱底和牛腿底,上柱和牛腿是懸臂的。計算簡圖如圖12所示。圖12預(yù)制柱的翻身起吊驗算〔2荷載計算吊裝時,應(yīng)考慮動力系數(shù)=1.5,柱自重的重力荷載分項系數(shù)取1.35。；；?！?彎矩計算=；；由知,=0,；,令=0,得,故?！?截面受彎承載力及裂縫寬度驗算上柱：>；裂縫寬度驗算：；；,取；0.15<0.3,滿足。下柱：=76.44裂縫寬度驗算：；；,取,滿足7.繪制排架柱的施工圖包括模板圖與配筋圖,見施工圖。〔七錐形杯口基礎(chǔ)設(shè)計1.作用在基礎(chǔ)底面的力〔1>基礎(chǔ)梁和圍護墻的重力荷載每個基礎(chǔ)承受的圍護墻寬度為計算單元的寬度B=6.0m,墻高13.22+1.2<柱頂至檐口>+1.15+1.15-0.45〔基礎(chǔ)梁高=16.27m,墻上有上、下鋼框玻璃窗,窗寬3.6m,上下窗高分別為1.8m和4.8m,鋼窗自重0.45。每根基礎(chǔ)梁自重標(biāo)準(zhǔn)為16.7。外20mm厚水泥石灰砂漿粉刷2×0.36?？招拇u重度16,故由墻體和基礎(chǔ)梁傳來的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值：基礎(chǔ)梁自重16.7kN圍護墻自重〔2×0.36+16×0.24「6×16.27-<1.8+4.8>×3.6」=336.8kN鋼窗自重0.45×3.6×〔4.8+1.8=10.69kN=364.19kN=1.2=1.2×364.19=437.03kN如圖13所示,或?qū)A(chǔ)的偏心距：=120+450=570mm；對基礎(chǔ)底面的偏心彎矩：=364.19×0.57=207.59kN·m<↙>；=437.03×0.57=249.11kN·m<↙>；圖13基礎(chǔ)梁和圍護墻基礎(chǔ)重力荷載〔2柱傳來的第①組力由排架柱力組合表1可知,控制截面的力組合-及相應(yīng)V、N為：-=-374.59kN·m<↙>；N=332.29kN<↓>；V=42.97kN<←>。注：力組合表1中給出的柱底水平剪力設(shè)計值-42.97kN是基礎(chǔ)對柱的,其方向是→,現(xiàn)在要的是柱對基礎(chǔ)的水平剪力設(shè)計值,故其方向應(yīng)相反←。對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的力設(shè)計值為：①=-374.59-42.97×1.1=-421.86kN·m〔↙；①=332.29kN<↓>；①=42.97kN<←>；按式〔10-33這組力的標(biāo)準(zhǔn)值為：=-240.11kN·m<↙>；<←>；<↓>；對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的力標(biāo)準(zhǔn)值為：①×1.1=-272.96kN·m<↙>；①=273.45N<↓>；①=-29.86kN<←>；〔3柱傳來的第②組力=454.69kN·m<↘>；N=741.62kN<↓>；V=+47.60kN<→>；柱對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的力設(shè)計值：②=454.69+47.60×1.1=507.05kN·m<↘>；②=741.62kN<↓>；②=+47.60kN<→>；第②組力的標(biāo)準(zhǔn)值為：=314.82KN·m<↘>；<↓>；<→>；柱對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的力標(biāo)準(zhǔn)值：②=314.82+34.78×1.1=353.08kN·m<↘>；②=587.52kN<↓>；②=34.78kN<→>。2.初步確定尺寸〔1>基礎(chǔ)高度和杯口尺寸已知柱插入杯口深度為850mm,故杯口深度為850+50=900mm,杯口頂部尺寸：寬為400+2×75=550mm,長為900+2×75=1050mm。杯口底部尺寸：寬為400+2×50=500mm,長為900+2×50=1000mm。按表12-5取杯壁厚度t=300mm,杯底厚度=200mm。據(jù)此,初步確定基礎(chǔ)高度為850+50+200=1100mm。〔2確定基礎(chǔ)底面尺寸基礎(chǔ)埋深為d=0.15+1.0+1.10=2.25mm,取基礎(chǔ)底面以上土的平均重度為,則深度修正后的地基承載力特征值為：=165+1.0×20×〔2.25-0.5=200；由力組合表1可知,按式〔10-30控制截面Ⅲ-Ⅲ的最大軸向力標(biāo)準(zhǔn)值：；按軸向力受壓估算基礎(chǔ)底面尺寸：；考慮到偏心等影響,將基礎(chǔ)再放大30%左右,取=2.6m,=3.6m?；A(chǔ)底面面積：=2.6×3.6=9.36；基礎(chǔ)底面彈性抵抗矩：=1/6×2.6×3.6×3.6=5.62。2.地基承載力驗算基礎(chǔ)及基礎(chǔ)上方土的重力標(biāo)準(zhǔn)值：=3.6×2.6×2.175×20=407.16kN?！?按第①組力標(biāo)準(zhǔn)值的驗算軸向力：=364.19+273.45+407.16=1044.8kN；彎矩：=364.19×0.57+272.96=480.55kN·m；偏心距e=480.55/1044.8=0.50=0.6,基礎(chǔ)底面應(yīng)力為梯形。=,滿足。,滿足?！?按第②組力標(biāo)準(zhǔn)值驗算軸向力：=364.19+587.52+213.22=1154.93kN；彎矩：=353.08-364.19×0.57=145.49kN·m；=,滿足。,滿足。4.基礎(chǔ)受沖切承載力驗算只考慮杯口頂面由排架柱傳到基礎(chǔ)底面的力設(shè)計值,顯然這時第②組力最不利：,,故：。=400mm；=400+2×1050=2500mm<2600mm=0.5×<400+2500>=1450mm；=185.10×0.6=111.06kN；=0.7×0.975×1.43×1450×1050=1486kN﹥=92.55Kn,故不會發(fā)生沖切破壞。僅需對臺階以下進行受沖切承載力驗算。這時沖切錐體的有效高度=700-50=650mm,沖切破壞錐體最不利一側(cè)上邊長和下邊長分別為：=400+mm；=2=2450mm；=0.5×<1150+2450>=1880mm考慮沖切荷載時取用的基礎(chǔ)底面多邊形面積,即圖13中打斜線的部分的面積：=185.10×0.62=105kN；=0.7×0.975×1.43×1880×650=1192.64kN﹥=105kN5.基礎(chǔ)底板配筋計算按地基凈反力設(shè)計值進行配筋計算〔1沿排架方向,即沿基礎(chǔ)長邊b方向的底板配筋計算由前面的計算可知,第①組力最不利,再考慮由基礎(chǔ)梁和圍護墻傳來的力設(shè)計值,故作用在基礎(chǔ)底面的彎矩設(shè)計值和軸向力設(shè)計值為：①=