单层厂房结构课程设计计算书.docx
《单层厂房结构课程设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单层厂房结构课程设计计算书.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
单层厂房结构课程设计计算书
课程设计
专业：
土木匠程（本科）
学号：
姓名：
杨树国
日期：
2008年4月16日
一、设计资料
1、白银有色（企业）企业某单层车间建筑平面图。
2、钢筋混凝土结构设计手册。
二、计算简图确实定
计算上柱高及全柱高：
室外处坪为m，基础梁高m，超出地面m，搁置于基础顶面，故
基础顶面标高m。
依据设计资料得：
上柱高Hu=吊车梁高+轨道结构高度+吊车高度+安全距离
=900+200+2734+166=4000=4m
全柱高H=轨顶标高-（吊车梁高+轨道结构高）+上柱高-基顶标高
=++4+=
故下柱高Hl
HHum上柱与全柱高的比值
Hu
H
柱截面尺寸：
因电车工作级别为A5，故依据书表（A）的参照数据，
上柱采纳矩形截面
A
、C列柱：
bh
500mm
500mm
B
列柱：
bh
500mm
700mm
下柱采纳Ⅰ型
A
、C列柱：
bh
hf
500
mm1200
mm200
mm
B
列柱：
bh
hf
500
mm1600
mm200
mm
（其他尺寸见图），依据书表对于下柱截面宽度和高度的限值，验算初步确立
的截面尺寸，对于下柱截面宽度
A、C列柱：
Hl
6350
25
254mmb500mm（切合）
25
B列柱：
Hl6350
25
254mmb500mm（切合）
25
对于下柱截面高度：
A、C及B列柱皆有：
Hl
6350
12
529mmh1200mm（切合）
12
上、下柱截面惯性及其比值
排架A、C列柱
上柱Iu
1
500
5003
109mm4
12
下柱Il
1
500
12003
2
1
200
800
3
12
12
+
4[1
200
503
（2
50
700）2
1
20050]1010mm4
36
3
2
2
比值：
Iu
109
Il
1010
排架B列柱
上柱
下柱
Iu
1
500
7003
1010mm4
12
Il
1
500
16003
2
1
20012003
12
12
+
4[1
200503
（2
50
1100）2
1
20050]1011mm4
36
3
2
2
比值：
Iu
1010
Il
1011
校核C：
对于边列柱A、C，吊车桥架外边沿至上柱的边沿的净空宽度应知足c80。
查表B300mm，取e750mm
所以将A、C列柱向外挪动150mm
此时c100mm80mm知足要求。
对于中列柱BceBh1750300350100mm80mm，知足要求。
三、荷载计算
屋盖结构自重
预应力大形屋面板
25mm厚水泥沙浆找平层
一毡而油隔气层
100mm厚珍珠岩制品保湿层
25mm水泥沙浆找平层
三毡四油防水层上铺小石子
天沟板
每榀天窗架每侧传致屋架的荷载
屋架自重
则作用于横向平面排架边柱柱顶屋盖结构自重为
/m2
/m2
/m2
/m2
/m2
/m2
2
/m
34KN
122KN
ec1eA1[（hu150）150]50mm作用点在上柱中线右
2
柱自重
上柱：
GA2
GC2
25
4
25KN
下柱：
GA3
GC3
25
22
0.05]
2
吊车梁及轨道自重
屋面活荷载
由《荷载规范》可知，对于不上人的钢筋混凝土屋面，其均匀活荷载的
标准值为/m2，大于该厂房所在地域的基本雪压S0/m。
故屋面
活荷载在每侧柱顶产生的压力为：
吊车荷载
AB跨：
由任务书表格查得，Pmax,k230KN，B6390mm，K5000mm
Q2,k，吊车总重：
370KN，小车重
依据B与K及反力影响，可算得与各轮对应的反力影响线竖标如图，于
是求得作用于柱上的吊车垂直荷载：
作用于每个轮子的吊车水平制动力标准值：
对硬钩吊车：
则作用于排架上的吊车水平荷载，
其作用点到柱顶的垂直距离
yHuhe（he为吊车梁高）
BC跨：
由任务书表格查得：
Pmax,k
474KN，B6975mm，K5000mm
Q2,k
155KN，吊车总重：
580KN，小车重155KN
作用于每个轮子的吊车水平制动力标准值：
则作用于排架上的吊车水平荷载，
其作用点到柱顶的垂直距离
yHuhe
（he为吊车梁高）
y
Hu
风荷载
XX地域的基本风压w0/m2，对于城市地域，风压高度变化系数z
按B类地域考虑高度取值。
对q1,q2按柱顶标高m。
查《荷载规范》表
得，z，对Fw按天窗檐口标高15mz。
风荷载体型系数z的散布
如图4所示。
S=
所以
综上所述，有排架受荷总图以下
四、排架内力计算
恒荷载作用下排架的内力
将图5中的恒荷载G1,G2及G4的作用简化为图6中的a,b,c所示的计算简图
G1作用下，规定弯矩顺时针为正，逆时针为负，简力向右为正，向左为负。
已知n=，，由附图中的公式得，
故在M11作用下不动铰支承的柱顶反力故附图中公式
故在M12作用下不动铰支承的柱顶反力
所以在M11和M12共同作用下（即在G1作用下）不动铰支承的柱顶反力相应的弯矩图以下图。
在G2的作用下
相应的弯矩图以下图。
在G4的作用下
相应的弯矩以下图，将图的弯矩图叠加，得在G1，G2，G4作用下的恒
荷载弯矩图，相应的轴力N如图，所示
因恒荷载对称，RB0
屋面活荷载作用
计算简力分派系数
A柱（C）柱
n=，
柱
n=，
386
1.386
，由附图得
，由附图得
简力分派系数
计算各柱顶剪力
活荷载作用在AB跨
A柱：
M11QA1e1m
M12QA1e256.70.3519.85KNm
B柱：
MQB左m
看作用与柱顶弯矩时，
A柱：
n=，
，C1
，
C2
，
所以RA
R11
R12
B柱：
n=，
各柱顶剪力
吊车竖向荷载作用下排架的内力
AB跨由吊车Dmax在A柱
计算各柱顶剪力。
按图11所示先求AB柱上的吊车竖向荷载对下柱轴线产生
的弯矩为
A柱：
n=，
B柱：
n=，
C3
RA
C3
RB
KN
求各柱总的柱顶剪力
其内力争如图12
AB跨有吊车Dmax在B柱
计算各柱顶剪力。
按图13所示先求出AB柱上的吊车竖向荷载对下柱轴线产
生的弯矩为
A柱：
n=，
B柱：
n=，
C3
C3
，
求各柱总的柱顶剪力
其内力争如图
BC跨有吊车Dmax在C柱
计算各柱顶剪力。
按图15所示先求出BC柱上的吊车竖向荷载对下柱轴线产
生的弯矩为
C柱：
n=，
B柱：
n=，
C3
C3
，
求各柱总的柱顶剪力
其内力争如图
BC跨有吊车Dmax在B柱
计算各柱顶剪力。
按图17所示先求出BC柱上的吊车竖向荷载对下柱轴线产
生的弯矩为
C柱：
n=，
B柱：
n=，
C3
C3
，
求各柱总的柱顶剪力
其内力争
吊车横向水平荷载作用在排架的内力
吊车横向水平荷载Tmax是作用于吊车梁顶面。
铆焊车间的吊车梁高度为
，故Tmax的作用点离柱顶的高度为：
yH1
，y
，即y
1，Tmax=
H
AB
跨有吊车，Tmax在AB柱
计算各柱顶剪力
A柱：
n=，由附图中得，
2
3
对于y
Hu，C5
h
3
1
21
1
n
2
3
h
对于y
u，C5
3
1
21
1
n
yu，利用线性内插得，C5
所以RATmaxC5
B柱：
n=，由附图中得，
对于
对于
2
3
h
y
u，C5
3
1
21
1
n
2
3
y
u，C5
h
1
21
3
1
n
yu，利用线性内插得，C5
所以RBTmaxC5
求各柱总的柱顶剪力
各柱弯矩、剪力计算以下：
柱：
VAKN同理可得B、C柱弯矩、剪力
内力争以下：
BC跨有吊车，Tmax在BC柱
计算各柱顶剪力
C柱：
n=，由附图中得，对于Hu，C5
对于u，C5而yu，利用线性内插得，C5
所以
B柱：
n=，
RC
TmaxC5
由附图中得，对于
yHu，C5
对于y
u，C5
而y
u，利用线性内插得，C5
所以
RBTmax
C5
求各柱总的柱顶剪力
内力争以下：
风荷载作用下排架的内力
求柱顶不动铰支座反力
A柱：
n=，，由附图得，
求各柱顶总的剪力
其内力争如图：
墙体自重
横墙的最大间距S=54，32<54<72，所以由《砌体结构》表得，为刚性方案
墙高：
Hm
计算连系梁自重及所肩负的墙自重：
.内力组合
按周期等效集中于屋盖处的重力荷载代表值
载荷类型
跨别
AB跨
BC跨
屋面自重
雪荷载
吊车梁，轨道及轨道连结的自重
A柱：
25+=
柱自重C柱：
B柱：
35+=
外墙自重
按地震作用等效集中于屋盖处的重力荷载代表值：
集中吊车梁顶面处的重力荷载Gcri
A,B跨无吊重时吊车最大轮压：
B,C跨无吊重时吊车最大轮压：
依据吊车梁支座反力影响线计算一台吊车重力荷载在柱上产生的最大反力
A,B跨：
Gcri
Pmax
yi
1
C,C跨：
Gcri
Pmax
yi
1
横向基本周期
混凝土强度等级C30（Ec107KN/m2）
因为
所以
AC
1011H3
B
1011H3
Ec
Ec
11
1
104
1
i
所以结构基本周期为T12KTG111104
排架底部总水平川震作用标准值
采纳底部剪力法计算横向水平川震作用，厂房所在地的特点周期Tg
，
地震影响系数最大值
max
，取结构的阻尼比
，所以有
0.9,
1
0.02,
2
1
因为T1
，所以Tg
T1
5Tg
Tg
Tg
所以
1
s
1
T1
2max
排架底部总水平川震作用标准值：
FEK
1G1
KN
排架质点横向水平川震作用标准值
吊车梁顶面处由吊车桥架惹起的横向水平川震作用标准值：
各质点水平川震如图：
横向水平川震作用效应及组合的荷载计算
横向水平川震作用效应计算
在F作用下柱顶剪力VAVCAF
依据《建筑抗震设计规范》的规定，考虑空间工作和扭转影像调整排架
柱的地震剪力和弯矩，各柱内力均乘以调整系数，内力争如图30所示
AB跨吊车顶面Fcr1作用于A柱和B柱
AB跨吊车水平荷载作用下排架内力乘以系数，获得排架在AB跨Fcr1作用下的内力。
依据《抗震规范》，对于A柱，B柱上柱内力应乘以吊车桥架惹起
的地震剪力和弯矩增大系数，A柱上柱内力增大系数，B柱上柱内力增大系数，获得其内力如图31。
BC跨吊车梁顶面Fcr2作用于C柱和B柱
将BC跨吊车水平荷载作用下排架内力乘以系数。
依据《抗震规范》，对于B柱，C柱上柱内力应乘以吊车桥架惹起的地震剪力和弯矩增大系数，C柱上柱内力增大系数，B柱上柱内力增大系数，获得Fcr2作用时的排架内力如图。
与横向水平作用效应组合的荷载效应计算
雪荷重力荷载效应
50%屋面雪荷载与屋面活荷载比值为×=
所以50%屋面雪荷载作用于AB，BC跨时所产生的排架柱内力能够利用叠加
原理计算，即由屋面活荷载分别作用于AB，BC跨时乘以进行相加，进而获得
屋面雪荷载作用下的内力。
AB跨有吊车
Dmin,k
Dmax,k
Pmin
77
Dmin,k
Pmax
KN
Dmax,k
322
Dmax作用在A柱时，其内力争为
当Dmax作用在B柱时，其内力争为
BC跨有吊车
Dmin,kDmax,k
Pmin
697
，
Dmin,k
697
Pmax
Dmax,k
Dmax作用在B柱时，其内力争为
Dmax作用在C柱时，其内力争为六．柱设计
柱纵向受力钢筋计算
无地震作用和有地震作用时所获得内力组合是纵向受力钢筋计算的依照。
为便于比较将有地震作用获得的内力组合值乘以抗震调整系数RE，查得RE=，
柱的内力组合汇表以下表：
无地震作用有地震作用
截面
MNVREMRENREV
583
1-1
583
2-2
8941199
3-3-26
选用控制截面最不利内力
混凝土等级强度C30（EC104N/mm2,fcN/mm2）纵向受力钢筋采
用HRB335级。
由《混凝土结构（上）》式得，相对界线受压区高度为：
b
1
上下柱采纳对称配筋，其截面有效高度分别是
465和
f
1
cuEs
1165mm对上下柱进行大小偏爱受压判断：
上柱：
Nb1fcbbh01.014.35000.55465KN
下柱：
Nb
1fc[b
bh0
bfbhf][5001165
500
100
150]
KN
所以对于上柱，
对于下柱，
NNbKN
NNb
属于大偏爱受压
属于大偏爱受压
依照“弯矩相差不多时，轴力越小越好；轴力相差不多时，弯矩越大越不利”的原则确立
以下最不利内力：
上柱：
M=
N=
下柱：
M=
N=1199KN
柱长度计算
由表得，排架方向，上柱：
l0u
8m
下柱：
l0
l
垂直排架方向：
上柱：
下柱：
l0
u
4
l0
l
上柱配筋
eie0ea
20646mm，l0
8000
165故应试虑结构侧移和构
h
500
件绕曲惹起的二阶弯矩对轴向压力偏爱距的影响，压力偏爱距的影响：
采纳622AS
AS2280mm2，所有纵向钢筋的配筋率
2280
2
2
%>%
500
下柱配筋计算
ei
e0ea
40
，
∵N
1199
1fcbfhf
1430KN
∴x
N
2as23570mm且hf200mm
fcbf
采纳420AS
AS1256mm2，
12562
%>%
300000
柱平面外受压承载力验算
上柱平面外受压承载力验算时，最大内力为N
l0
5000
，由《混凝土结构（上）》表得，
b
10
500
所以平面外受压承载力知足要求，下柱平面外受压承载力验算时，最不利内力为
Nu0.9fcAfyAs，故平面外受压承载力知足
要求。
裂痕宽度验算：
采纳最不利内力：
上柱：
M
m，
N
下柱：
M
894KNm，
N
1199KN
依据以上两组内力组合项次，可计算与该两组内力对应的弯矩和轴力标准值
为：
上柱：
M
m，
N
下柱：
M
m，
NKN
上柱裂痕宽度验算：
e0
Mk
103
mm，
Nk
因为e0，故应做裂痕宽度验算
h0465
故最大裂痕宽度：
wmaxcr
sk
deq
wmax，知足要求。
Es
te
下柱裂痕宽度验算：
wmaxcr
sk
deq
wmax，知足要求
Es
te
所以下柱配筋选为
4
20AS
AS1256mm2。
柱牛腿设计
牛腿几何尺寸确实定
牛腿截面宽度与柱宽度相等为500mm，取吊车梁外侧至牛腿外边沿的距离
C180,吊车梁端部宽为340mm，吊车梁轴线到柱面外侧的距离为750mm，则牛腿顶面的长度为750-500+340/2+80=500mm，相应牛腿水平截面高度为
500+900=1400mm，牛腿外边沿高度
h1500mm，倾角450，于是牛腿的几何尺寸以下图：
牛腿配筋
因为吊车垂直荷载作用于下柱截面内，即75080050mm0，故该牛
腿可按结构要求配筋纵向钢筋取416，箍筋取12@100
牛腿局部挤压验算
设垫板的长度和宽度为500×500mm，局部压力标准组合值：
故局部挤压应力为：
Fvk
10
3
2
2
sk
500
500
/mm
c/mm（知足要求）
A
柱的吊装验算
吊装方案：
一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，以下图
荷载计算：
上柱自重：
g1
25
/m
牛腿自重：
g1
25
1/20.2）
2
KN/m
下柱自重：
g1
25
/m，计算简图以下图。
内力计算
M11
6.
32
40KN.m，弯矩图以下图。
8
2
柱吊装简略图
截面承载力计算
截面1-1：
b
h
500
500mm,
h0
465mm,AsAs'
2，fy300N/mm2
故截面承载力：
截面2-2：
b
h
500
1200mm,h0
1165mm,
As
As'
1256mm2，fy
300N/mm2。
故截面承载力：
M
u
Af（ha
'
）1256300
（116535），所以切合要求。
s
y
0
s
裂痕宽度验算
由承载力计算可知，裂痕宽度验算截面1-1即可，钢筋应力以下：
按有效受拉混凝土面积计算的纵向钢筋配筋率：
2280
，
ftk
te
1bh
te
sk
2
wmaxcr
sk
deq）[wmax]，知足要求。
Es
te
七、基础设计
荷载计算
由柱传致基顶的荷载
由表6可知荷载值以下：
第一组：
Mmax894KN.m，N1199KN，V；
第二组：
第三组：
第四组：
Mmin
.m，N
，V
；
Mmax
.m，M
，V
；
Mmin
.m，M
，V
。
由基础梁传致基顶的荷载（G5）
墙重（含两面抹灰）：
0.6）6（1.8）]
；
窗重：
（
）=；
基础梁：
=
所以荷载设计值为由基础梁传致基础顶面荷载标准值为：
G5对基础底面中心的偏爱作用e5//
偏爱弯矩：
M5G5e5.m
作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力
假设基础高度为800+50+250=1100mm，（800为柱插入深度，由表查得）
则作用于基底的弯矩和相应基顶的轴向力设计值为：
第一组：
M1
894
KNm，
第二组：
M2
，
N2
321
第三组：
M3
KNm，
第四组：
M4
，
基底尺寸确实定
基底尺寸确实定，应由标准值计算，故由表
5得，
~1.4）F/（frGd）1㎡，因为1/b=~，由1/b=和A=（~）㎡，解得，b=~m，
取；l==取l=4m
验算e01/6的条件
e0M//（1079.83222.342）0.231/64/6（能够）
验算其他三组荷载标准值作用下的基底应力
第一组：
Pmax
N
rGd
M
/m2
f
300KN/m2；
A
w
Pmin
N
rGd
M
/m2>0
A
w
P
Pmax
P
升级会员 