单层厂房混凝土排架课程设计.docx

单层厂房混凝土排架课程设计.docx

《单层厂房混凝土排架课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单层厂房混凝土排架课程设计.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

单层厂房混凝土排架课程设计

《单层工业厂房混凝土排架课程设计》

任务书

专业土木工程

班级土木三班

学号

姓名王书英

指导老师肖四喜

目录一、设计资料二、计算内容

1.1柱截面尺寸确定

1.2荷载计算

1.2.1恒载

1.2.2屋面活荷载

1.2.3风荷载

1.2.4吊车荷载

1.3排架内力分析

1.3.1恒载作用下排架内力分析

1.3.2屋面活荷载作用下排架内力分析

1.3.3风荷载作用下排架内力分析

1.3.4吊车荷载作用下排架内力分析

1.4内力组合

1.5柱截面设计

1.5.1上柱配筋计算

1.5.2下柱配筋计算

1.5.3柱的裂缝宽度验算

1.5.4柱箍筋配置

1.5.5牛腿设计

1.5.6柱的吊装验算

1.6基础设计

1.6.1作用于基础顶面上的荷载计算

1.6.2基础尺寸及埋置深度

1.6.3基础高度验算

1.6.4基础底板配筋计算

1.1柱截面尺寸确定由图2可知柱顶标高为12.4m，牛腿顶面标高为8.6m，设室内地面至基础顶面的距离为0.5m，则计算简图中柱的总高度H、下柱高度Hl、上柱高度Hu分别为：

H=12.4m+0.5m=12.9m，Hl=8.6m+0.5m=9.1m

Hu=12.9m－9.1m=3.8m

根据柱的高度、吊车起重量及工作级别等条件，可由表2.4.2并参考表2.4.4确定柱截面尺寸，见表1。

1.2荷载计算

31.2.1恒载

（1）.屋盖恒载：

两毡三油防水层0.35KN/m220mm

厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2100mm

厚水泥膨胀珍珠岩保温层4×0.1=0.4KN/m2

一毡二油隔气层0.05KN/m215mm

厚水泥砂浆找平层；20×0.015=0.3KN/m2

预应力混凝土屋面板（包括灌缝）1.4KN/m22.900KN/m2

天窗架重力荷载为2×36KN/m2，

天沟板2.02KN/m，

天沟防水层、找平层、找坡层1.5KN/m，

G1=1.2×（2.90KN/m2×6m×24m/2＋2×36KN/2＋2.02KN/m×6m＋1.5KN/m×6m＋106KN/2）=382.70KN

（2）吊车梁及轨道重力荷载设计值：

G3=1.2×（44.2kN＋1.0KN/m×6m）=50.20KN

（3）柱自重重力荷载设计值：

上柱G4A=G4B=1.2×4kN/m×3.8m=18.24KN

下柱G5A=G5B=1.2×4.69kN/m×9.1m=51.21KN

1.2.2屋面活荷载

屋面活荷载标准值为0.5KN/m2，

雪荷载标准值为0.35KN/m2，后者小于前者，故仅按前者计算。

作用于柱顶的屋面活荷载设计值为：

Q1=1.4×0.5KN/m2×6m×24m/2=50.40KN

Q1的作用位置与G1作用位置相同，如图2所示。

1.2.3风荷载

风荷载标准值按式（2.5.2）计算，其中ω0=0.35KN/m2，βz=1.0，uz根据厂房各部分标高及B类地面粗糙度由附表5.1确定如下：

柱顶（标高12.40m）uz=1.067

檐口（标高14.30m）uz=1.120

天窗架壁底（标高16.99m）uz=1.184

天窗架壁顶（标高19.86m）uz=1.247屋顶（标高20.31m）uz=1.256us

如图3a所示，由式（2.5.2）可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为：

ω1k=βzus1uzω0=1.0×0.8×1.067×0.35KN/m2=0.299KN/m2

ω2k=βzus2uzω0=1.0×0.8×1.067×0.35KN/m2=0.299KN/m2

则作用于排架计算简图（图3.b）上的风荷载设计值为：

q1=1.4×0.299KN/m2×6.0m=2.51KN/m

q2=1.4×0.187KN/m2×6.0m=1.57KN/m

Fw=γQ[（us1+us2）uzh1+（us3+us4）uzh2+（us5+us6）uzh3]βzω0B=1.4×[（0.8＋0.5）×1.120×1.9m＋（-0.2＋0.6）×1.184×2.69＋（0.6＋0.6）×1.247×2.87]×1.0×0.35KN/m2×6.0m=24.51KN

1.2.4吊车荷载

由2.5.1可得200/50KN吊车的参数为：

B=5.55m，K=4.40m，g=75KN，Q=200KN，Fp,max=215KN，Fp,min=45KN。

根据B及K，可算得吊车梁支座反力影响线中歌轮压对应点的竖向坐标值，如图4所示。

（1）吊车竖向荷载

由式（2.5.4）和式（2.5.5）可得吊车竖向荷载设计值为：

Dmax=γQFp,max∑yi=1.4×215KN×（1＋0.080＋0.267＋0.075）=647.15KN

Dmin=γQFp,min∑yi=1.4×45KN×2.15=135.45KN

（2）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（2.5.6）计算，即

T=α（Q+g）=×0.1×（200KN＋75KN）=6.875KN44

作用于排架柱上的吊车横向水平荷载设计值按式（2.5.7）计算，即

Tmax=γQT∑yi=1.4×6.875KN×2.15=20.69KN

1.3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ηi按式（2.5.16）计算，结果见表2.

1.3.1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5所示。

图中的重力荷载G及力矩M是根据图2确定，即

G1=G1=382.70KN；

G2=G3+G4A=50.20KN+18.24KN=68.44KN

G3=G5A=51.21KN；

M1=G1e=1382.70KN×0.05m=19.14KN?

m

M2=（G1+G4A）e0－G3e3=（382.70KN+18.24KN）×0.25m－50.20KN×0.3m=85.18KN/m

求得R2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5.b,c。

图5.d为排架柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定。

1.3.2屋面活荷载作用下排架内力分析

排架计算简图如图6a所示。

其中Q1=50.4KN，它在柱顶及变阶处引起的力矩为

M1A=50.4KN×0.05m=2.52KN?

m；

M2A=50.4KN×0.25m=12.60KN?

m。

对于A柱，C1=2.122，C3=1.132，

则RA=M1AC1/H+M2AC2/H=（2.52KN/m×2.122+12.6KN/m×1.132）/12.9m=1.53KN（→）

RB=-1.53KN（←）

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力图如图6b.c所示。

81.3.3风荷载作用下排架内力分析

（1）左吹风时计算简图如图7a所示。

对于A,B柱，n=0.109,λ=0.295,

则

RRA=-q1HC11=-2.51KN/m×12.9m×0.329=-10.65KN（←）

RB=-q2HC11=-1.57KN/m×12.9m×0.329=-6.66KN（←）

R=RA+RB+Fw=-10.65KN－6.66KN－24.51KN=-41.82KN（←）

各柱顶剪力分别为：

VA=RA-ηAR=-10.65KN+0.5×41.82KN=10.26KN（→）

VB=RB-ηBR=-6.66KN+0.5×41.82KN=14.25KN（→）

排架内力图如图7b所示。

（2）右吹风时计算简图如图8a所示。

将图7b所示A,B柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图8b所示。

1.3.4吊车荷载作用下排架内力分析

（1）Dmax作用于A柱

计算简图如图9a所示。

其中吊车竖向荷载Dmax，Dmin在牛腿顶面处引起的力矩为：

MA=Dmaxe3=647.15KN×0.3m=194.15KN/m

MB=Dmine3=135.45KN×0.3m=40.64KN/m

对于A柱，C3=1.132，则

则

R=RA+RB=-17.04KN+3.57KN=-13.47KN（←）

各排架各柱顶剪力分别为：

VA=RA-ηAR=-17.04KN+0.5×13.47KN=-10.31KN（←）

VB=RB-ηBR=3.57KN+0.5×13.47KN=10.31KN（→）

排架各柱的弯矩图、轴力图及柱底剪力值如图9b,c所示。

（2）Dmax作用于B柱同理，将“Dmax作用于A柱”的情况的A,B柱对换，并注意改变符号，可求得各柱的内力，如图10所示。

（3）Tmax作用下排架计算简图如图11a所示。

对于A，B柱，n=0.109,λ=0.295,由表2.5.3得

a=（3.8m-1.4m）/3.8m=0.632,则

RA=-TmaxC5=-20.69KN×0.629=-13.01KN（←）

RB=-TmaxC5=-13.01KN（←），

R=RA+RB=-13.01KN×2=-26.02KN（←）

各柱顶剪力为：

VA=RA-μηAR=-13.01KN+0.85×0.5×26.02KN=-1.95KN（←）

VB=RB-μηBR=-13.01KN+0.85×0.5×26.02KN=-1.95KN（←）

排架各柱的弯矩图及柱底剪力值如图11b所示。

当Tmax方向相反时，弯矩图和剪力只改变符号，大小不变。

1.4内力组合以A柱内力组合为例。

表3为各种荷载作用下A柱内力设计值汇总表，表4为A柱内力组合表，这两表中的控制截面及正负号内力方向如表3中欧那个的例图所示。

内力组合按式（2.5.19）～式（2.5.21）进行。

除Nmax及相应的M和V一项外，其他三项均按式（2.5.19）和式（2.5.20）求得最不利内力值；对于Nmax及相应的M和N一项，Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面均按（1.2SGK+1.4SQK）求得最不利内力值，而Ⅰ-Ⅰ截面则是按式（2.5.21）即（1.35SGK+SQK）求得最不利内力。

对柱进行裂缝宽度验算时，内力Ⅲ-Ⅲ采用标准值，同时只需对e0/h0>0.55的柱进行验算。

为此，表4中亦给出了Mk和Nk的组合值，它们均满足e0/h0>0.55的条件，对本例来说，这些值均取自Nmin及相应的M和V一项。

1.5柱截面设计

仍以A柱为例。

混凝土：

C30,fc=14.3N/mm2，ftk=2.01N/mm2；钢筋：

受力筋为HRB335,fy=fy=300N/mm2，ξb=0.550。

上下柱均采用对称配筋。

1.5.1上柱配筋计算由表4可见，上柱截面共有4组内力。

取h0=400mm-40mm=360mm。

经判别，其中三组内力为大偏心受压；只有（M=26.18KN/m，N=486.34KN）一组为小偏心受压，且N<ξbα1fcbh0=0.550×1.0×14.3N/mm2×400mm×360mm=1132.56KN,故按此组内力计算时为构造配筋。

对3组大偏心受压内力，在弯矩较大且比较接近的两组内力中，取较小的一组，即取

M=93.01KN?

m，N=446.30KN

由附表11.1查得有吊车厂房排架方向上柱的计算长度l0=2×3.8m=7.6m。

附加偏心距ea取20mm（大于400mm/3）。

由L0/h=7600mm/400mm=19>5，

故应考虑偏心距增大系数η。

'ζ1=0.5fcA/N=0.5×14.3N/mm2×400mm2×400mm2/N=2.563>1.0，

取ζ1=1.0