钢筋混凝土课程设计厂房.docx
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钢筋混凝土课程设计厂房
1工程概况
某金工车间为单跨等高厂房，跨度为，柱距为，车间总长度。
每跨设有吊车1台，吊车工作级别为A5级轨顶标高为。
采用SBS防水屋面，厚双面清水围护砖墙，钢窗宽度，室内外高差为，素混凝土地面，厂房建筑剖面如图1所示，厂房所在所在地的基本风压为kN/m2，地面粗糙度为B类；基本雪压为，修正后的地基承载力特征值为。
活荷载组合系数；风荷载组合系数取。
要求进行排架结构设计（不考虑抗震设防）。
图1厂房剖面尺寸图
2结构构件选型及柱截面尺寸确定
因为该厂房跨度为及在之间，且柱顶标高大于，故采钢筋混凝土排架结构。
为了使屋盖具有较大刚度，选用预应力混凝土折线形屋架及预应力混凝土屋面板。
选用钢筋混凝土吊车梁及基础梁。
厂房各主要构件选型见表1。
表1主要承重构件选型表
构件名称
标准图集
选用型号
重力荷载标准值
屋面板
G410
（一）
预应力混凝土屋面板
YWB-2II
（包括灌缝重）
天沟板
G410（三）
预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）
TGB68-1
屋架
G415（三）
预应力混凝土折线形屋架（跨度21m）
YWJA-24-1Aa
（屋盖钢支撑）
吊车梁
G323
（二）
钢筋混凝土吊车梁（吊车工作级别为A1-A5）
DL-9B
轨道连接
G325
（二）
吊车轨道联结详图
基础梁
G320
钢筋混凝土基础梁
JL-3
注：
本表图集均按TJ10-74《钢筋混凝土结构设计规范》设计，重力荷载已换算为法定计量单位。
由图1可知柱顶标高，牛腿顶面标高为，设室内地面至基础顶面的距离为，则计算简图中柱的总高度、下柱高度和上柱高度分别为：
根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可由附表1并参考附表2确定柱截面尺寸，见表2。
表2柱截面尺寸及相应的计算参数
计算参数
柱号
截面尺寸/
面积/
惯性矩/
自重/
A,C
上柱
矩500×500
下柱
I500×1200×200×150
本题仅取一榀排架进行计算，计算单元和计算简图如图2所示。
图2计算单元和计算简图
3荷载计算
3.1恒载
（1）恒载：
SBS防水层
厚水泥砂浆找平层
厚水泥蛭石保温层
一毡两油隔气层
厚水泥砂浆找平层
预应力混凝土屋面板（包括灌缝）
屋盖钢支撑
屋架重力荷载为/榀，则作用于柱顶的屋盖结构重力荷载设计值为：
（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：
（3）柱自重重力荷载设计值：
A柱=C柱：
上柱：
下柱：
各项恒载作用位置如图3所示：
图3各项恒载作用位置图（单位：
kN）
3.2屋面活荷载
屋面活荷载标准值为，雪荷载标准值为。
后者小于前者，故仅按照前者计算。
作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：
的作用位置与作用位置相同，如图3所示。
3.3风荷载
风荷载标准值按式计算，其中，，根据厂房各部分标高及地面粗糙度由附表5.1确定如下：
柱顶（标高12.3m）
檐口（标高14.6m）
屋顶（标高16.0m）
如图4所示，由式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：
图4风荷载体型系数及排架计算简图
则作用于排架计算简图4上的风荷载设计值：
3.4吊车荷载
由书中查表可知吊车参数为B=6.35m，K=4.8m，g=140kN，Q=500kN，，。
根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中各轮压对应点的竖向坐标值，如图5所示。
图5吊车荷载作用下支座反力影响线
吊车竖向荷载设计值为：
吊车横向水平荷载
作用于每一个轮子上的吊车横向水平制动力按式计算,即
作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值计算如下：
4排架内力分析·
该厂房为单跨等高排架，可用剪力分配法进行排架内力分析。
其中柱的剪力分配系数按下式计算：
式中：
——第i根排架的抗侧移刚度。
其结果见表3。
表3柱剪力分配系数
柱别
A柱=C柱
4.1恒载作用下排架内力分析
恒载作用下排架的计算简图如图6所示。
图6恒载作用下排架内力计算简图
图中的重力荷载及力矩M是根据图4确定的，即:
；；
；
如图6所示，排架为对称结构且作用对称荷载，排架结构无侧移，故各柱可按柱顶为不动铰支座计算内力。
柱顶不动铰支座反力计算如下：
对于A，C柱，，则：
，
求得后，可用平衡条件求出柱各截面的弯矩和剪力。
柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下排架结构的弯矩图和轴力图分别见图7（a）、（b）。
图7（c）为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。
（a）M图（）（b）N图（）（c）
图7恒载作用下排架的内力图
4.2屋面活荷载作用下排架内力分析
排架计算简图如图8所示
图8AC跨作用屋面活荷载时排架的计算简图
其中，它在柱顶及变阶处引起的力矩为:
；
对于A柱，，，则
对于C柱，
排架结构的弯矩图和轴力图分别见图9（a）、（b）。
（a）M图（）（b）N图（）
图9AC跨作用屋面活荷载时排架的弯矩及剪力图
4.3风荷载作用下排架内力分析
（1）左吹风时
排架计算简图如图10所示
图10左吹风时排架的计算简图
对于A，C柱，已知，则：
各柱顶剪力分别为：
排架弯矩图如图11所示：
图11左吹风作用下排架的弯矩图（）
4.4吊车荷载作用下排架内力分析
（1）作用于A柱
计算简图如图12所示
图12作用于A柱时排架计算简图
其中，吊车竖向荷载，在牛腿顶面处引起的力矩为：
对于A柱，，则：
对于C柱：
排架各柱剪力为：
排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图13所示：
（a）M图（）（b）N图（）
图13作用于A柱时排架内力图
（2）作用于C柱
计算简图如图14所示
图14作用于C柱时排架计算简图
将“作用于A柱”情况时的A，C柱内力对换，并注意改变符号，可求得作用于C柱时各柱的内力。
排架各柱的弯矩图、轴力图和柱底剪力值如图15所示。
（a）M图（）（b）N图（）
图15作用于C柱时排架的内力图
（3）作用于AB跨
计算简图如图16所示
图16作用于AC跨时排架的计算简图
对于A柱，，，查表得，则
排架柱顶总反力为：
各柱顶剪力为,因为有檩屋盖m=0.85：
排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图17所示。
图17作用于AC跨时排架的弯矩及柱底剪力值图
5内力组合
由于排架单元为对称结构，可仅考虑A柱截面，荷载内力汇总表见表4，内力组合见表5
表4A柱内力设计值汇总表
风荷载
左风
⑥
21.16
0
21.16
0
234.82
0
34.34
吊车水平荷载
Tmax作用在AB跨
⑤
±32.26
0
±32.26
0
±271.49
0
±26.88
吊车竖向荷载
Dmax作用在C柱
④
-17.08
0
-2.8
142.8
-41.78
147.8
-4.38
Dmax作用在A柱
③
-17.08
0
54.32
714
15.37
714
-4.38
屋面活载
作用在A才跨
②
18.02
201.6
-52.54
201.60
24.59
201.60
9.79
恒载
①
22.91
303.25
-68.99
348.85
45.82
443.55
12.9
荷载类别
序号
M
N
M
N
M
N
V
Ⅰ—Ⅰ
Ⅱ—Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
柱号及正向内力
表5A柱内力组合表
备注
Nmax一项，取1.35SGK
+0.7×1.4SQK
MK，NK
53
216.6
Nmin及相应
的M，V
70.98
303.25
-98.02
348.85
501.5
443.55
68
363.66
369.63
50.11
①+0.9[⑤+⑥]
①+0.9⑤
①+0.9[⑤+⑥]
Nmax及相应
的M，V
87.2
482.27
-96.42
1172.89
546.45
1267.59
72.87
395.75
958.22
53.59
①+0.9[②+⑤+⑥]
①+0.9[②+③+⑤]
①+0.9[②+③+⑤+⑥]
﹣Mmax及相应
的M，V
-21.49
303.25
-147.82
658.81
-236.1
572.07
-15.234
-163.2
461.43
-9.34
①+0.9[③+⑤]
①+0.9[②+④+⑤]
①+0.9[④+⑤]
﹢Mmax及相应
的M，V
94.34
482.27
27.97
991.45
546.45
1267.59
72.87
395.75
958.22
53.59
①+0.9[②+⑤+⑥]
①+0.9[③+⑤+⑥]
①+0.9[②+③+⑤+⑥]
截面
备注
M
N
M
N
M
N
V
MK
NK
VK
Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
6柱截面设计
A柱，混凝土强度等级为C30，；采用HRB400级钢筋，，。
上、下柱均采用对称配筋。
6.1上柱配筋计算
由表5可见，上柱截面共有4组内力，取。
经判别，其中四组内力为大偏心；比较4组数据，选取弯矩较大且相近轴力的一组，
由附表5查得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度。
附加偏心距取20mm（大于500mm/30=16.7mm）。
，
由，故应考虑偏心距增大系数。
取。
，故属于大偏心。
取进行计算。
选320（），则
由附表5，得垂直于排架方向的计算长度，则
，。
满足弯矩作用平面外的承载力要求。
6.2下柱配筋计算
取。
与上柱分析方法类似，在表5中的8组内力中，选取下列两组不利内力：
，
（1）按计算
下柱计算长度取，附加偏心距。
。
，
由，故应考虑偏心距增大系数，且取。
取。
故为大偏心受压。
先假定中和轴位于翼缘内，则
说明中和轴位于腹板内，应重新计算受压区高度。
选320（）
（2）按计算
计算方法与上述相同，计算过程从略，计算结果综合上述计算结果，下柱截面选用320（）进行配筋。
按此配筋，经验算柱弯矩作用平面外的承载力亦满足要求。
6.3柱的裂缝宽度验算
《规范》规定，对的柱应进行裂缝宽度验算。
本例值出现下柱的内力，故应进行裂缝宽度验算。
验算过程见表6，其中上柱，；构件受力特征系数；混凝土保护层厚度c取35mm。
表6柱的裂缝宽度验算
柱截面
上柱
下柱
内力标注值
53
363.66
216.6
369.63
252.7<0.55
984>0.55
0.01
1.02
1568
0.194
853
167
0.32
0.127＜0.3
6.4柱的箍筋配置
非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。
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