单层工业厂房课程设计计算书.docx

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单层工业厂房课程设计计算书

单层工业厂房结构课程设计计算书

　　　　　　学号:

　　　　　　　　学院:

水利与建筑

　　　　　专业:

土木工程

　　　　　　　　班级:

1103

姓名:

一．设计资料

1.某金工车间,单跨无天窗厂房,厂房跨度L=24ｍ,柱距为6m,车间总长度为120m,中间设一道温度缝,厂房剖面图如图所示:

2.车间内设有两台双钩桥式起重机,吊车起重量为２00/50kＮ。

3.吊车轨顶标高为9.6ｍ。

4.建筑地点:

哈尔滨、

5.地基:

地基持力层为亚粘性层,地基承载力特征值为fａk=180kN/m2。

最高地下水位在地表１5ｍ。

6.材料:

混凝土强度等级为C3０,纵向钢筋采用HRB4０0级,（36０N/mm2）箍筋采用HＰB235级。

（30０N／mm2）

二.选用结构形式

1.钢屋盖,采用２4米钢桁架,桁架端部高度为1.２m,中央高度为2。

4ｍ,屋面坡度为,,屋面板采用彩色钢板,厚4mｍ、

2.预制钢筋混凝土吊车梁与轨道链接

采用标准图G３25,中间跨DＬ-９Z,边跨DL—９B,梁高。

轨道连接采用标准图集Ｇ3２5

3.预制钢筋混凝土

取轨道顶面至吊车梁顶面得距离,故

牛腿顶面标高=轨顶标高－－＝9。

6—1。

２-0.2＝8、２

查附录12得,吊车轨顶至吊车顶部得高度为2、7m,考虑屋架下弦至吊车顶部所需空间高度为２20mm,故

柱顶标高=9。

6+２。

7＋0。

22＝１３.52m,

三．柱得各部分尺寸及几何参数

上柱　　　　b×h＝40０ｍｍ×400mm　（g1=4、0ｋN／m）　　

　　　Aｉ=b×h=１。

6×1０5ｍ2

　　Ｉ１=ｂh３/12=２。

１3×109mm4

　　　　　图1厂房计算简图及柱截面尺寸

下柱　　bf×ｈ×b×hf=400mm×8０0mm×1０0mm×１00ｍｍ（g2=3。

6９kN/m）

　　　　　A2=１０0×400×2+（８００-2×100）×100＋２×2５×150　　　=1。

４７5×105mm2

　　　　　　I2=5003×１0０／12+2×（400×１00３／12+400×10０×３０02）+4×（253×150/3６+343.752×1/２×１０0×2５）＝8、78×１０１０mm4

　　　　　n＝I１/I2＝2、１3×109/（8.78×1０9）=０。

248

　　　H1=３、６m;Ｈ2=3。

6+８.6=１2。

2m。

　　　λ=Ｈ１/H2=3.6/12。

2=０.295

四。

荷载计算

1。

　恒荷载

（1）屋盖自重

SBS防水层　　　　1.2×0。

１=0、１2kN／m2

　　２0ｍm厚水泥砂浆找平层　　1。

2×0.０2×２0＝0、4８kN／m２

　　大型预应力屋面板（包括灌缝重）１。

2×1.4=1、６8kN/m2

　总1　　　　　g1=3、3kN/m2

　　屋架　　　　1.2×60.5=7２。

6kN

　　则作用屋架一段作用于柱顶得自重为:

G1=6×9×３。

３+０、５×72、6=214、5ｋN

（2）柱自重

　上柱:

G２＝1。

2×3。

6×4.０=17、2８kＮ

　下柱:

　Ｇ3=1、2×8。

6×３。

６9＝３8。

08ｋN

（３）吊车梁及轨道自重:

G4＝1、2×（３0.４+０.８×6）=42.2ｋN

２.屋面活荷载

　由《荷载规范》查得屋面活荷载标准值为0。

5ｋN/m２,因屋面活荷载大于雪荷载0.4kN（50年一遇）,故不考虑雪荷载。

　　　　　　Q１=１。

4×0、5×6×12=５0.４kN

３.风荷载

由《荷载规范》查得齐齐哈尔地区基本风压为　ω0=０、4５kN

　风压高度变化系数　（按B类地面粗糙度取）为

柱顶:

　（按Ｈ2=11、５m）μz=1、04

　檐口处:

　（按H2＝13。

8ｍ）μz＝1、1１

　屋顶:

（按H2=1５.４m）μz=1。

15

风荷载标准值:

ω1k=βzμs1μzω0=1、0×0。

８×１、０4×0、４5=0。

３７kN/ｍ2

　　　ω２k=βｚμs2μzω0＝1。

０×0.５×1。

04×０。

４５＝0。

23ｋN/ｍ2

　则作用于排架上得风荷载设计值为:

q1＝1.4×0、37×6＝3。

15kN/m

　　　　　　q2=1。

４×０。

2３×６＝1。

97ｋN／m

　Fw=γQ[（μs１+μｓ２）μｚω0h1+（μｓ3+μs４）μｚω0ｈ2]×B

　=1、4×［（0、8+０、5）×１、11×0。

45×2。

3+（-0.6＋0.5）×1。

15×0.45×１.6]×6=１1。

85kN　（屋面坡度为1/8）

风荷载作用下得计算简图如下图:

图2风荷载作用下计算简图

4.吊车荷载

　　由附表1６—２查得　　Pk,max=180kＮ;

　　Pk,ｍiｎ=1/2（Ｇ＋g＋Q）-Pｋ,ｍaｘ＝１/2（228＋200）-１80=46。

5kN

　Ｂ=5６00mm,K=4400mm

　则根据支座反力影响线求出作用于柱上得吊车竖向荷载为:

　　Dmax＝φc*γＱ*Pk,mａx＊Σyｉ=0。

9×1。

4×180×（1+0。

２67+0、8+０.0６7）

　　　　　=483。

9９kＮ

　Dmｉｎ＝φc*γQ＊Pk,min＊Σｙi=0、9×１。

4×４6、5×（1＋0、2６7+0。

8+0、06７）

　　　　　=１２5。

03kN

　作用于每一轮子上得吊车横向水平刹车力

　Fh１=γQ＊ɑ/4（Ｑ+g）=１、４×0.１/4×（2０0＋7７、2）=9、７02kＮ

则两台吊车作用于排架柱顶上得吊车横向水平荷载为

　　Fh=φc＊Fh１*Σyi=０。

9×9.702×（1＋0、267+0。

8＋０。

067）

　　　　　　=18、６３kＮ

五、内力计算

1、恒荷载

（1）屋盖自重作用

因为屋盖自重就是对称荷载,排架无侧移,故按柱顶为不动铰支座计算。

由厂房计算简图及柱截面尺寸图取用计算截面图

　　　图3取用计算截面

ｅ1=０、０5m,ｅ0＝0、1５m,G1=２1４。

５kＮ,根据n＝0。

248,λ=0。

295查表得Ｃ1＝1、760,C3=1、2６８,则可得

　　　　　　R＝－G1／Ｈ2（e1＊Ｃ１+e０*C3）=－21４。

5／１2、2×（0。

０5×1、760+０。

１５×1、26８）=-4、97kN（→）

计算时对弯矩与剪力得符号规定为:

弯矩图绘在受拉一边;剪力对杆端而言,顺时针方向为正（）,剪力图可绘在杆件得任意一侧,但必须注明正负号,亦即取结构力学得符号。

这样,由屋盖自重对柱产生得内力如下图:

　　图4恒荷载内力图

　MⅠ＝-２14、5×0.０5＋4、９7×3、6=７。

17kN·m

　ＭⅡ＝—2１4、5×0、15+4。

９7×３、6=-14.28kＮ·m

ＭⅢ＝—２1４、5×0、１5＋4。

97×1２、2=28.4６kN·m

NⅠ＝ＮⅡ=NⅢ=２14。

5kN,ＶⅢ=4、９７ｋN

（２）柱及吊车梁自重作用

由于在安装柱子时尚未吊装屋架,此时柱顶之间无连系,没有形成排架,故不产生柱顶反力;因吊车梁自重作用点距离柱外边缘不少于750mｍ,则内力如下图４所示:

MⅠ=0,MⅡ=ＭⅢ＝＋4２。

2×0、50—17、28×0.1５=18、51ｋＮ·m

NⅠ＝17、28ｋN

NⅡ=17、28+42。

２＝５９.４8ｋＮ

NⅢ=59、48+35、50＝94.98kN

２。

屋面活荷载作用

　因屋面活荷载与屋盖自重对柱得作用点相同,故可将屋盖自重得内力乘以下列系数,即得屋面活荷载内力分布图如图４所示,其轴向压力及剪力为:

Q1／G1=50。

4／214、５＝0、２3５

　　NⅠ=　NⅡ=ＮⅡ=50。

4kN,ＶⅡ=０.２３５×4.9７=1。

16８kＮ

3.风荷载作用

　为计算方便,可将风荷载分解为对称及反对称两组荷载、在对称荷载作用下,排架无侧移,则可按上端为不动铰支座进行计算;在反对称荷载作用下,横梁内力等于零,则可按单根悬臂柱进行计算。

　　　　图５柱作用正风压图

当柱顶作用集中风荷载Ｆｗ时,

当墙面作用均布风荷载时,查表得C11=０.355,则得

Ｒ3＝　C11·Ｈ2·1/２（q１-q2）=0。

355×12。

2×1/２×（３。

1５－１。

97）=2、５6ｋN

　　当正风压力作用在A柱时横梁内反力R:

　　　　　　　　R=R1+Ｒ3=8.4９ｋN

　　　A柱内力图如图６所示,其内力为

　　　　Ｍ=（Ｆｗ—R）x＋1/２q1ｘ２

　　　MⅠ=MⅡ＝（11.８5－8、49）×３。

6+1／2×3、15×３。

62=36。

0７kN·m

MⅢ＝（11、85-8。

49）×1２.2+1/2×3、15×1２、２2=275。

4２kＮ·m

NⅠ=NⅡ＝NⅢ=0

VⅢ＝（Fw-R）+q1x=（11、85—8、４9）+3。

15×12、2＝42.１4kＮ

　　　图６　A柱作用正风压　　　　　　图７Ａ柱作用负风压

当负风压力作用在A柱时（如图7所示）,其内力为

　　　　　　M=-Ｒx—１/２q2x2

　　　　ＭⅠ＝MⅡ=-8。

49×3、6－１/2×１。

９7×3。

62=－43。

33ｋN·m

ＭⅢ＝—8.49×12。

２—１/2×1、9７×12。

2２=－250。

1９kN·m

ＮⅠ=NⅡ=NⅢ＝0

ＶⅢ=-R－q2ｘ＝—8。

４9-3、15×12、2＝-32。

5２ｋＮ

4.吊车荷载

　（１）当Ｄmax值作用于A柱　（如图8—a所示）

根据n＝0。

2４8,λ=0.29５查表得C3=１.2６8。

吊车轮压与下柱中心线距离按构造要求取e4=0、35ｍ,则得排架柱上端为不动铰支座时得反力值为:

R1=-Dmａｘ·e4·C3／Ｈ2=—48３。

99×0。

３５×1。

268／１2、２=—２5。

1５kN（←）

　　　R2=-Ｄmin·e４·C3／H2＝－1２5、０３×０。

３5×1。

２6８/12、２=6。

50kN（→）

　　故R＝R1+R2=—25.15+6、5０＝—18。

6５kＮ（←）

　　　再将Ｒ值反向作用于排架柱顶,按剪力分配进行计算、由于结构对称,故各柱剪力分配系数相等,即μA=μB＝0。

5、（如图8—b所示）各柱得分配剪力为:

　　　　V‘A=—V‘B=μＡR＝0。

５×18。

65=９.33kN（→）

最后各柱顶总剪力为:

　VA=　Ｖ‘Ａ－R１=9.33—25。

15=-１５。

82ｋＮ（←）

　　　　ＶB=　V‘Ｂ—R2=9。

3３＋6、５０=－15。

８3kN（→）

　　图8吊车竖向荷载作用时柱顶剪力　（a）上端为不动铰支座时（ｂ）柱顶作用R时

则A柱得内力为:

（如图９－a所示）

　MⅠ=－ＶＡ·x=—１5。

82×3、6=－56。

95ｋN·m

MⅡ=－ＶA·x+Dｍax·e4=-56。

95+483.99×0、35=1８5.05kN·m

MⅢ=—15、８２×１2、2＋4８3。

9９×0、５＝４8.99ｋN·ｍ

NⅠ=0ｋN

ＮⅡ=NⅢ=483、99kN

VⅢ＝VA=－１５、82kN（←）

图9吊车竖向荷载对A柱内力图　（a）当Dｍax作用于A柱时（b）当Dmiｎ作用于A柱时

（2）当Dmｉn值作用于Ａ柱时（如图9－b所示）

　　ＭⅠ=-VA·x=—１5。

82×3、６=—56、95kN·m

MⅡ=－ＶA·x+Dmin·e4＝-56、95+１25、０３×０、３5＝5.57kN·ｍ

ＭⅢ=-