《混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》-單層工業(yè)廠房計(jì)算書

《混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》單層工業(yè)廠房計(jì)算書學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)名稱班級(jí)指導(dǎo)教師

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1設(shè)計(jì)資料 31-1工程概況 31-2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料 32設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 42-1確定剖面尺寸和結(jié)構(gòu)布置 42-2構(gòu)件選型吊車梁、柱截面、吊車型號(hào) 42-2-1鋼屋蓋 42-2-2預(yù)制鋼筋混凝士吊車梁和軌道連接 42-2-3預(yù)制鋼筋混凝土柱 52-2-4定位軸線 52-2-5計(jì)算單元 52-2-6柱下獨(dú)立 62-2-7荷載計(jì)算 62-2-8吊車荷載 62-2-9風(fēng)荷載 72-3排架內(nèi)力分析，可參考PK二維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 72-3-1屋蓋荷載作用下的內(nèi)力分析 72-3-2吊車荷載作用下的內(nèi)力分析 82-3-3風(fēng)荷載作用下內(nèi)力分析 82-3-4柱頂水平剪力 82-3-5上柱截面配筋設(shè)計(jì) 92-3-6下柱截面配筋設(shè)計(jì) 102-3-7牛腿設(shè)計(jì) 103參考資料 11 1設(shè)計(jì)資料1-1工程概況某金工裝配車間為兩跨等高廠房，跨度18m和軌頂標(biāo)高10.8m，柱距均為6m，車間總長度為60m。每跨設(shè)有吊車各2臺(tái)，Q=10t，吊車工作級(jí)別為A5級(jí)。1-2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料廠房所在地點(diǎn)的基本風(fēng)壓為0.3kN/m2，地面粗糙度為B類；基本雪壓為0.30kN/m2。風(fēng)荷載組合值系數(shù)為0.6，其余可變荷載的組合值系數(shù)均為0.7。室內(nèi)地坪標(biāo)高為±0.000m，室外地坪標(biāo)高為-0.150m，基礎(chǔ)頂面離室外地坪為1.0m。吊車，吊車梁高度取1.2m，軌道及零件重1kN/m，軌道及墊板高度200mm。（1）屋架采用梯形鋼屋架（參考《05G511梯形鋼屋架圖集》），無天窗。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻為240mm厚雙面清水磚墻，采用鋼門窗，鋼窗寬度3.6m，室內(nèi)外高差為150mm，素混凝土地面。材料排架柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。柱縱向受力鋼筋采用HRB400級(jí)，其他鋼筋采用HPB300級(jí)或者HRB400。2設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求2-1確定剖面尺寸和結(jié)構(gòu)布置2-2構(gòu)件選型吊車梁、柱截面、吊車型號(hào)2-2-1鋼屋蓋

采用的

18m

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。2-2-2預(yù)制鋼筋混凝士吊車梁和軌道連接采用標(biāo)準(zhǔn)圖C323（二），中間跨DL—9Z，邊跨DL-9B，梁高h(yuǎn)6=1.2m。軌道連接采用標(biāo)準(zhǔn)圖集G325（二）。2-2-3預(yù)制鋼筋混凝土柱取軌道頂面至吊車梁頂面的距離ha=0.2m，故牛腿頂面標(biāo)高=軌頂標(biāo)高-hb-ha=10.8-1.2-0.2=9.4m由附錄12查得，吊車紅項(xiàng)至吊車頂部的高度為2.14m，考慮屋架下弦至吊車頂部所需隙高度為220mm，故柱頂標(biāo)高=10.8+2.14+0.22=13.16基礎(chǔ)頂面至室外地坪的距離為1.0m，則基礎(chǔ)頂面至室內(nèi)地坪的高度為1.0+0.15=1.15m，故從基礎(chǔ)頂面算起的柱高H=13.16+1.15=14.31m上部柱高Hu=13.16-9.4=3.76m下部柱高Hl=14.31-3.76=10.55m.參考表12-3，選擇柱截面形式和尺寸：邊柱上柱采用矩形截面b×h=400mm×400mm;下柱采用I形截面b1×h×b×hf=400mm×900mm×100mm×150mm.中柱上柱采用矩形截面b×h=400mm×600mm;下柱采用I形截面b1×h×b×hf=400mm×1000mm×100mm×150mm.2-2-4定位軸線由附表12可查得軌道中心線至吊車端部的距離B1=230mmB2：吊車橋架至上柱內(nèi)邊緣的距離，一般取B2≥80mm：B3：封閉的縱向定位軸線至上柱內(nèi)邊緣的距離，B3=400mmB1+B2+B3=230+80+400=710mm<750mm，可以。故取封閉的定位軸線④、固都分別與左、右外縱墻內(nèi)皮重合。2-2-5計(jì)算單元由于該金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的，故可取一榀橫向排架為計(jì)算單元，計(jì)算單元的寬度為縱向相鄰柱間距中心線之間的距離，即B=6.0m2-2-6柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基礎(chǔ)采用錐形杯口基礎(chǔ)2-2-7荷載計(jì)算（1）屋蓋恒荷載近似取屋蓋恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為1.2kN/m2，故由屋蓋傳給排架柱的集中恒荷載設(shè)計(jì)值F1=1.3X1.2X9X6=84.24kN作用于上部柱中心線外側(cè)e1=50mm處（2）屋面活荷載《荷載規(guī)范》規(guī)定，屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5KN/m2，比屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.3kN/m2大，故僅按屋面均布活荷載計(jì)算。于是由屋蓋傳給排架柱的集中活荷載設(shè)計(jì)值F6=1.5X0.5X6X9=40.5kN作用手上部柱中心線外側(cè)e1=50mm處（3）柱和吊車梁等恒荷載邊柱上柱自重標(biāo)準(zhǔn)值為4.0kN/m，F(xiàn)2=1.3×3.76×4=19.552Kn下柱下部柱自重標(biāo)準(zhǔn)值為4.69kN/m，F(xiàn)3=1.3×10.55×4.69=64.32Kn中柱上柱F4=1.3×6×3.76=29.32Kn下柱F5=1.3×4.94×10.55=67.75Kn（4）吊車梁自重吊車梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為39.5kN/根，軌道連接自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.80kN/m，故作用在牛腿頂截面處的吊車染和軌道連接的恒荷載設(shè)計(jì)值F6=1.3X(39.5+6X0.8)=57.59kN2-2-8吊車荷載吊車跨度L=18-2X0.75=16.5查附錄12，得Q=10t，Lk=16.5m時(shí)的吊車最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmax,k最小輪壓標(biāo)準(zhǔn)值Pmin,k小車自重標(biāo)準(zhǔn)值G2,k以及與吊車額度起重相對應(yīng)的重力標(biāo)準(zhǔn)值G3,kPmax,k=115KNPmin,k=25KNG2,k=38KNG3,k=100KN并查得吊車寬度B和輪距KB=5.55mK=4.40m吊車堅(jiān)向荷載設(shè)計(jì)值Dmax、Dmin由吊車梁支座反力影響線知Dmax,k=βPmax,Σyi=0.9*115*(1+0.808+0.267+0.075)=222.52KNDmax=γQDmax,k=1.5*222.52=333.79KNDmin=Dmax(Pmin,k/Dmax,k)=333.79*(25/115)=72.5吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值

Tmax

由式（12-6）知T=1/4α（G2,k+G3,k）=0.25*0.1*（38+100）=3.45KNTmax=Dmax(Tk/Dmax,k)+=333.79*3.45/115=10.1KN2-2-9風(fēng)荷載（1）作用在柱頂處的集中風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值W這時(shí)風(fēng)荷載的高度變化系數(shù)μz按擔(dān)口離室外地坪的高度0.15+13.16+1.2（屋架端部高度）=14.51（來計(jì)算。查表10-4，得離地面10m時(shí)，μz取1.0，離地面15m時(shí)，μz取1.14，用內(nèi)插法，知μz=1+（1.14-1.0）/(15-5)*(14.51-10)=1.12Wk==[(0.8+0.4)h1+(0.4-0.6)h2]*μzWoB=[(0.8+0.4)*1.2-0.1X1.2]X1.12X0.6X5.55=4.92kNW=γ*Wk=1.5*4.92=7.38KN沿排架柱高度作用的均布風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值去q1,q2這時(shí)風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz按柱頂離室外地坪的高度0.15+13.16=13.31mμz=1+（1.14-1.0）/(15-5)*(13.31-10)=1.09q1=γq*μs*μz*W0*B=1.5*0.8*1.09*0.6*5.55=4.35KN/Mq2=γq*μs*μz*W0*B=1.5*0.4*1.09*0.6*5.55=2.17KN/M2-3排架內(nèi)力分析2-3-1屋蓋荷載作用下的內(nèi)力分析(1)屋蓋集中恒荷載F1作用下的內(nèi)力分析柱頂不動(dòng)支點(diǎn)應(yīng)反力R=(M1/H)*C1計(jì)算出截面柱柱頂反力系數(shù)，邊柱c1=2.143中柱c1=1.731M1=F1*e0=82.24*0.05=4.112KN·mR=M/H*C1=4.112/14.31*2.143=0.615KN(2)屋蓋集中恒荷載F6作用下的內(nèi)力分析M6=F6*e0=40.5*0.05=2.025KN·mR=M/H*C1=0.303KN2-3-2吊車荷載作用下的內(nèi)力分析Dmax作用在邊柱上，Dmin作用在中柱，邊柱的內(nèi)力分析Mmax=Dmax*e=333.79*(0.75-0.45)=100.37KN·mDmin=Dmin*e=72.5*(0.75-0.45)=21.75KN·mRA=Mmax/H*C1=100.37/14.31*1.09=7.64KNRB=Mmin/H*C1=21.75/14.31*1.09=1.605KNVA=RA+0.5(-RA-RB)=4.62KNVB=VB+0.5(-RA-RB)=-4.62KN(2)在Tmax作用下的內(nèi)力分析Tmax至牛腿頂面的距離為10.8-9.4=1.4mTmax至柱底的距離為10.8+0.15+0.1=11.05m2-3-3風(fēng)荷載作用下內(nèi)力分析左風(fēng)時(shí)，在q1，q2的作用下，不動(dòng)鉸支座反力RA=q1HC11=4.35*14.31*0.325=-20.23KNRB=q2HC11=2.17*14.31*0.325=-9.76KN2-3-4柱頂水平剪力VA=RA+0.25(W-RA-RB)=-20.23+0.5(7.38+20.23+9.76)=-1.545KNVB=RB+0.25(W-RA-RB=-9.76+0.5(7.38+20.23+9.76)=8.925KN

2-3-5上柱截面配筋設(shè)計(jì)排架柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。柱縱向受力鋼筋采用HRB400級(jí)，其他鋼筋采用HPB300級(jí)或者HRB400。柱截面擬定為400X400mm，由內(nèi)力組合表12-7知道（1）考慮二階效應(yīng)M=67.34KN·MN=127.2KN·Me0=M/N=67.34/127.2=0.529m；ea=0.02m；ei=e0+ea=0.529+0.02=0.549mA=bh=400*400=160000mm2ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3×160000/127.2=8.9>1,取ζ1=1.0。l0=2Hu=2*3.76=7.52所以：η=1.15（2）截面設(shè)計(jì)X=N/α1*fc*bf=22.23mm<80取x=80計(jì)算e=h/2+ηei-as=1.15*549-200=40=471.35mm2As=AS'=Ne/fy(h0-as)=520.44mm2選用2Φ18（As=AS'=509mm2>ρminbh=320mm2）同時(shí)柱截面總配筋2*509=1018mm2垂直于排架方向的截面承載力驗(yàn)算l0=1.25Ha=1.25*3.76=4.7mL0/b=4.7/0.4=11.75N0=0.9*0.95*（14.3*400*400=360*1018）=2549KN>172.2KN，承載力滿足箍筋按構(gòu)造確定。箍筋間距不應(yīng)大于400mm及截面的短邊尺寸，且不大于15d；箍筋直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于6mm?，F(xiàn)配置Ф6@200。2-3-6下柱截面配筋設(shè)計(jì)查課本表12-7，計(jì)算最不利內(nèi)力，有兩組（a）M=375.42KNN=689.74KN（b）M=342.56KNN=287.46KN柱截面按I形截面，采用對稱配筋，沿柱全長各截面配筋相同。I形截面大小偏心受壓可用下式判別：當(dāng)x=N/α1fcbf'<hf'時(shí)，中和軸在受壓翼緣內(nèi)，按第一類I截面的大偏心受壓截面計(jì)算；當(dāng)hf'<X=[N-α1fc(bf'-b)hf']/α1fcb<ξbh0時(shí)，中和軸通過腹板，按第二類I截面的大偏心受壓截面計(jì)算；當(dāng)ξbh0<X<h-hf時(shí)，中和軸通過腹板，按小偏心受壓截面計(jì)算；當(dāng)h-hf<X<h時(shí)，中和軸在受拉翼緣內(nèi)，按小大偏心受壓截面計(jì)算。按照（a）組內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計(jì)e0=375.42/689.74=544MMea=h/30=900/30=30mmei=e0+ea=544+30=574mmA=bh+2（bf+b）hf=100*900+2（400-100）（150-12.5）=187500mm2ξc=0.5fcA/N=0.5*14.3*187500/689740=1.9>1,則ξc取1.0ηc=1+(1/1500ei/h0)*(l0/h)2=1.36假設(shè)為大偏壓，且中和軸在翼緣內(nèi)X=N/α1fcb=689.74/14.3*1*400=126mm>2a,s=80mm2說明中和軸確實(shí)在翼緣內(nèi)e'=ηs*ei-h/2+a,S=1.36*544-450+40=330mmAs=A,s=Ne'-α1fcbf，*x（x/2-a,S）/fy（h0-a,S）=707mm2選用5Φ14（As=AS'=769mm2>ρminbh=480mm2）（2）按照（a）組內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計(jì)e0=324.56/287.46=1191mmea=30mmei=1191+30=1221mmξc=0.5fcA/N=4.66>1則ξc取1.0ηc=1+(1/1500ei/h0)*(l0/h)2=1.07X=N/α1fcb=50.25<2a,s=80mm2按照x=2a,s=80mm2計(jì)算e'=ηs*ei-h/2+a,S=896mmAs=A,s=Ne'-α1fcbf，*x（x/2-a,S）/fy（h0-a,S）=851mm26Φ14（As=AS'=851mm2>ρminbh=480mm2）2-3-7牛腿設(shè)計(jì)（1）截面尺寸驗(yàn)算牛腿寬度取與排架柱同寬，即400mm；牛腿長度應(yīng)滿足吊車梁的擱置要求；牛腿高度初選600。牛腿高度應(yīng)滿足斜截面抗裂的要求：Fvk=Dmax+G3=333.79+100=433.79KNβ——裂縫控制系數(shù)，支承吊車梁的牛腿取=0.65；a——豎向力作用點(diǎn)至下柱邊緣的水平距離，-150+20<0,取a=0 h0——牛腿截面有效高度1000-40=960mm； b——牛腿寬度，為400mm； ftk——混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，對于C30混凝土ftk=2.01N/mm2。計(jì)算出0.65*（2.01*400*555）/0.5=580.09KN>433.79K