鋼筋混凝土單層廠房設(shè)計(jì)

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)-2課程設(shè)計(jì)鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)姓 名: 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 2014 年 6 月 28 日- 28 -鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)-2課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、 題目：鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、 目的與要求：了解單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，培養(yǎng)單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作能力。要求：（1）、掌握單層廠房結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)選型的一般原則和方法；（2）、綜合運(yùn)用以往所學(xué)的力學(xué)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的知識(shí)，掌握排架內(nèi)力分析方法以及構(gòu)件截面設(shè)計(jì)方法；（3）、掌握單層廠房結(jié)構(gòu)施工圖的表達(dá)方法。三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、完成計(jì)算書(shū)一份，內(nèi)容包括：（1）設(shè)計(jì)資料；（2）結(jié)構(gòu)布置與選型；（3）排架內(nèi)力分析及柱、基礎(chǔ)的配

2、筋計(jì)算。2、繪制施工圖：（1）柱子模板圖及配筋圖；（2）基礎(chǔ)平面布置圖及配筋圖。四、 設(shè)計(jì)資料：1、 廠房跨度24米，總長(zhǎng)102米，中間設(shè)伸縮縫一道，柱距6米。2、 車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)軟鉤20050kN中級(jí)工作制吊車，軌頂設(shè)計(jì)標(biāo)高10.000米。3、 建筑場(chǎng)地地質(zhì)情況：地面下0.8米范圍內(nèi)為雜填土，雜填土下面3.5米內(nèi)為均勻粉土，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk200kPa,地下水位為地面下4.50米，無(wú)腐蝕性。4、 基本風(fēng)壓W0=0.4kN/m2; 基本雪壓S0=0.35kN/m2。5、 屋面是不上人的鋼筋混凝土屋面，屋面均布可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7/m2。6、 建議采用材料： （1）、柱：混凝土C30，縱向受

3、力鋼筋I(lǐng)I級(jí)，箍筋I(lǐng)級(jí)。 （2）、基礎(chǔ)：混凝土C30，II級(jí)鋼筋。7、 選用的標(biāo)準(zhǔn)圖集： （1）、屋面板：G410（一）標(biāo)準(zhǔn)圖集，預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，板重標(biāo)準(zhǔn)值（包括灌縫在內(nèi)）1.4KN/m2。 （2）、天溝板：G410（三）標(biāo)準(zhǔn)圖集，JGB77-1天溝板，板重標(biāo)準(zhǔn)值2.02kNm。 （3）、屋架：G415（三）標(biāo)準(zhǔn)圖集中預(yù)應(yīng)力混凝土折線形屋架，屋架自重標(biāo)準(zhǔn)值106kN。 （4）、吊車梁：G323-12標(biāo)準(zhǔn)圖集DLZ-4，梁高1200毫米，翼緣寬600毫米，腹板寬300毫米，梁自重標(biāo)準(zhǔn)值44.2kN/根，軌道及零件重1kN/米，軌道及墊板高度200毫米。8、 建議采用的柱截面尺寸：上柱為矩

4、形 bxh=400x400mm,下柱為I形 bf=400mm，h=800mm，b=100mm，hf=150170mm。9、 屋面做法：結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)一、 結(jié)構(gòu)的計(jì)算1、計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定（1）計(jì)算上柱高及柱全高根據(jù)圖2.107及有關(guān)設(shè)計(jì)資料：上柱高Hu=柱頂標(biāo)高-軌頂標(biāo)高+吊車梁高+軌道構(gòu)造高=12.4-10.0+1.2+0.20=3.8m全柱高H=柱頂標(biāo)高-基頂標(biāo)高=12.4-（-0.5）=12.9m故下柱高Hl=H-Hu=12.9-3.8=9.1m上柱與全柱高的比值（2）初步確定柱截面尺寸根據(jù)表2.9（A）的參考數(shù)據(jù)，上柱采用矩形截面，b×h=400mm×400mm，下柱選用I

5、形,b×h×hf=400mm×800mm×150mm（其余尺寸見(jiàn)圖2.108），根據(jù)表2.8關(guān)于下柱截面寬度和高度的限值，驗(yàn)算初步確定的截面尺寸，對(duì)于下柱截面寬度 對(duì)于下柱截面高度，有吊車 無(wú)吊車時(shí) （3）上、下柱截面慣性與其比值排架平面內(nèi)：上柱下柱比值排架平面外：上柱 下柱 排架計(jì)算簡(jiǎn)圖（幾何尺寸及截面慣性矩）如圖2.109所示2、荷載計(jì)算（1）恒荷載（）房屋結(jié)構(gòu)自重預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板20mm水泥沙漿找平層一氈二油隔氣層 100mm水泥珍珠巖制品保溫層20mm水泥沙漿找平層 天溝板天窗端壁屋架自重天窗架 1.2×40=48KN則作用于橫向

6、水平面排架一端柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)自重(b)柱自重上柱 下柱（c）吊車梁與軌道自重（2）屋面活荷載由荷載規(guī)范可知,屋面均勻活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.7 KN/m2,大于該廠房所在地區(qū)的基本雪壓S0=0.30 KN/m2，,故屋面活荷載在每側(cè)柱頂產(chǎn)生的壓力為 ， Q1=1.4×0.7×6×12=70.56KNe1=50mm（3）吊車荷載由電動(dòng)雙鉤橋式吊車數(shù)據(jù)查得 Pmax.K=200KN. Pmin.k=50KN, B=5000mm. k=4000mm Q2.K=75KN根據(jù)B與K及反力影響線，可算得與各輪對(duì)應(yīng)的反力影響線豎標(biāo)（圖2.110），于是可求的作用與上柱的吊車垂直荷載

7、作用于每個(gè)輪子上的吊車水平制動(dòng)設(shè)計(jì)值則作用于排架上的吊車水平荷載，按比例關(guān)系由 求得Dmax其作用點(diǎn)到柱頂?shù)拇怪本嚯x （4）風(fēng)荷載*地區(qū)的基本風(fēng)壓 對(duì)于大城市市郊，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類地區(qū)考慮，高度的取值，對(duì) 按柱頂標(biāo)高12.4m考慮，查荷載規(guī)范得按天窗檐口標(biāo)高19.86m考慮，查荷載規(guī)范得風(fēng)荷載體型系數(shù)的分布圖2.111所示。故集中風(fēng)荷載 Fw為排架受荷總圖如圖2.112所示。3、內(nèi)力計(jì)算（1）恒荷載作用下如前所述，根據(jù)恒荷載的對(duì)稱性和考慮施工過(guò)程中的實(shí)際受力情況，可將圖2.112中的恒載 的作用簡(jiǎn)化為圖2.113a、b、c所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖。（a） 在G1作用下 已知n=0.151，=0.2

8、95，由附圖2.2中的公式故在M11作用下不動(dòng)鉸支承的柱頂反力由附圖2.3中的公式故在M12作用下不動(dòng)鉸支承的柱頂反力因此，在M11和M12共同作用下（即在G1作用下）不動(dòng)鉸支承的柱頂反力相應(yīng)的彎矩圖如圖2.113a所示(b)在G2的作用下相應(yīng)的彎矩圖如圖2.113b所示。(c)在G4的作用下相應(yīng)的彎矩圖如圖2.113c所示。將圖2.113a、b、c的彎矩圖疊加，得在G1、G2、G3和G共同作用下的恒荷載彎矩圖（2.113d）,相應(yīng)的軸力N圖如圖2.113e所示。（2）屋面活荷載作用下對(duì)于單跨排架，Q與G一樣為對(duì)稱荷載，且作用位置相同，僅數(shù)值大小不同。故由G的內(nèi)力圖按比例可求得Q的內(nèi)力圖。如：

9、柱頂不動(dòng)鉸支承反力相應(yīng)的M圖如圖2.114a,b所示。（3）吊車荷載（考慮廠房整體空間工作）廠房總長(zhǎng)102m，中間設(shè)一道伸縮縫，跨度為24m，吊車起重量為20t，由表2.13可查得無(wú)檁屋蓋的單跨廠房空間作用分配系數(shù)=0.9（a）吊車垂直荷載作用下作用在A柱的情況圖2.122中吊車垂直荷載作用下的內(nèi)力，可按如圖2.115所示的簡(jiǎn)圖進(jìn)行計(jì)算。因此，A、B柱頂剪力按圖2.115a所示簡(jiǎn)圖推導(dǎo)的下列公式進(jìn)行計(jì)算： =-12.68KN（繞桿端反時(shí)針轉(zhuǎn)） = =11.25KN(繞桿端順時(shí)針轉(zhuǎn)為正)相應(yīng)的彎矩如圖2.115b所示。在A柱的情況：由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故只需將A柱與B柱的內(nèi)力對(duì)換，并注意內(nèi)力變號(hào)即可。

10、（b）吊車水平荷載作用下從左向右作用在A、B柱的情況（圖2.112中吊車水平荷載作用下）的內(nèi)力，可按如圖2.116a所示簡(jiǎn)圖推導(dǎo)的下列公式計(jì)算：= = 由式中可按附錄的附圖1.41.6的公式計(jì)算：當(dāng)y=0.6時(shí)，由附圖1.4中的公式0.67當(dāng)y=0.7時(shí)，由附圖1.5中的公式當(dāng)y=0.684Hl時(shí)，用內(nèi)插法求得相應(yīng)的彎矩圖如圖2.116a所示。Tmax從右向左作用在A，B柱的情況：在這種情況下，僅荷載方向相反，故彎矩值仍可利用上述計(jì)算結(jié)果，但彎矩圖的方向與之相反（圖2.116b）。（4）風(fēng)荷載（a） 風(fēng)從左向右吹（圖2.117a）先求柱頂反力系數(shù)C11，當(dāng)風(fēng)荷載沿柱高均勻分布時(shí)，由附圖1.8中

11、的公式對(duì)于單跨排架，A，B柱頂剪力 （b）風(fēng)從右向左吹（2.117b）在這種情況下，荷載方向相反，彎矩圖的方向與風(fēng)從左向右吹的方向相反（圖2.117b）4、最不利內(nèi)力組合由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，只需對(duì)A（或B）柱進(jìn)行最不利內(nèi)力組合，其步驟如下： 確定需要單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目。本設(shè)計(jì)為不考慮地震作用的單跨排架，共有八種需單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目，由于小輪無(wú)論向右或向左運(yùn)行中剎車時(shí)，A，B柱在Tmax的作用下，其內(nèi)力大小相等而符號(hào)相反，在組合時(shí)可列為一項(xiàng)。因此，單獨(dú)考慮的荷載項(xiàng)目共七項(xiàng)。將各種荷載作用下設(shè)計(jì)控制截面（1-1，2-2，3-3）的內(nèi)力M，N（3-3截面還有剪力V）填入組合表（表2.30）。填表時(shí)要注意有

12、關(guān)內(nèi)力符號(hào)的規(guī)定。根據(jù)最不利又最可能的原則，確定每一內(nèi)力組的組合項(xiàng)目，并算出相應(yīng)的組合值。計(jì)算中，當(dāng)風(fēng)荷載與活荷載（包括吊車荷載）同時(shí)考慮時(shí)，除恒荷載外，其余荷載作用下的內(nèi)力均乘以0.85的組合系數(shù)。排架柱全部?jī)?nèi)力組合計(jì)算結(jié)果列入表2.30。表1。 排架柱內(nèi)力組合表柱號(hào)截面荷載項(xiàng)目?jī)?nèi)力恒荷載屋面活荷載吊車荷載風(fēng)荷載內(nèi)力組合G1 G2 G3 G4Q1Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax左風(fēng)右風(fēng)Nmax及M,VNmin及M,VMmax及N,V項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值項(xiàng)目組合值A(chǔ)柱1-1M(KN·m)30.93.5-48-43±19.464.3-74.2+-33+0.9×（

13、+）-89.5+0.9×（+）-89.5N(KN)451.770.600000522.3451.7451.72-2M-66.8-10.61588±19.564.3-74.2+100+-141+0.9×（+）138.7N480.570. 65881470001139480.5980.33-3M62.96.142-93±191.7370-345.1+302.7+4331+0.9×（+）581.3N593.270. 65881470001251.8593.21153V14.31.8-12.7-11.3±19.045.1-3122.159.4

14、59.45、排架柱設(shè)計(jì)（1）柱截面配筋計(jì)算（a）最不利內(nèi)力組合的選用由于截面3-3的彎矩和軸向力設(shè)計(jì)值均比截面2-2的大，故下柱配筋由截面3-3的最不利內(nèi)力組合確定，而上柱配筋由截面1-1的最不利內(nèi)力組合確定。經(jīng)比較，用于上，下柱截面配筋計(jì)算的最不利內(nèi)力組合列入表2.31。(b)確定柱在排架方向的初始偏心距、計(jì)算廠及偏心距增大系數(shù)（表2.31） 表2.31 柱在排架方向、截面內(nèi)力組(mm)(mm)(mm)(mm) (mm)(mm)1-1M (Kn·m)-3363365830.8176004000.9601.882N (Kn)522.28M-89.5198365218176004000

15、.9601.414N451.683-3M4337307657561193508000.9081.384N593.18M581.25504765530191008001.0001.133N1153表中：=M/N；取20mm和h/30的較大值；，考慮吊車荷載=2.0（上柱）， =1.0（下柱），不考慮吊車荷載=1.5；（C）柱在排架平面內(nèi)的配筋計(jì)算（表2.32）表2.32 柱在排架平面內(nèi)的截面配筋計(jì)算截面內(nèi)力組ei(mm)e(mm)x(mm)bh0(mm)偏心情況As=As(mm)計(jì)算值實(shí)配值1-1M（kN·M）-33831.882321910.55×365=201大偏心13.

16、6N(kN)522.28M89.52181.41447379201大偏心672.3763（318）N451.683-3M4337561.38414111040.55×765=421大偏心18851964(425)N593.18M581.255301偏心1240N1153 表中：見(jiàn)表2.31； ；x,上柱下柱 當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；上柱 , ;下柱 當(dāng)時(shí)（取35mm）, 當(dāng)時(shí)；上柱或下柱 當(dāng)時(shí)，（d）柱在排架平面外承載力計(jì)算上柱Nmax=494.5kN，當(dāng)不考慮吊車荷載時(shí)，按表2.22。l0=1.2H=1.2×12900=154800mm,l0/b=154

17、80/400=38.7, 查混凝土規(guī)范知=0.35，As=As=763mm下柱，當(dāng)考慮吊車荷載時(shí)，查表.2，查表混凝土規(guī)范表.，故（2）裂縫寬度驗(yàn)算截面，當(dāng).·，.，相應(yīng)的，故應(yīng)作裂縫寬度驗(yàn)算。1-1截面因因而不作此項(xiàng)驗(yàn)算。由內(nèi)力組合表可知，驗(yàn)算裂縫寬度的荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值KN·m 則縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力作用點(diǎn)間的距離為縱向受拉鋼筋的應(yīng)力裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) 故最大裂縫開(kāi)展寬度為 (3) 柱牛腿設(shè)計(jì)（a）牛腿幾何尺寸的確定牛腿截面寬度與柱寬相等，為400mm，若取吊車梁外側(cè)至牛腿外邊緣的距離吊車梁端部為340mm，吊車梁軸線到柱外側(cè)的距離為750mm，則牛

18、腿頂面的長(zhǎng)度為750-400+相應(yīng)牛腿水平截面高為600+400=1000mm，牛腿外邊緣高度，傾角=，于是牛腿的幾何尺寸如圖2.118所示。(b)牛腿配筋由于吊車垂直荷載于下柱截面內(nèi)，即a=750800= 500，故該牛腿可按構(gòu)造要求來(lái)配筋縱向鋼筋取，箍筋取 (圖2.118)(c)牛腿局部擠壓驗(yàn)算設(shè)墊板的長(zhǎng)和寬為400mm×400mm，局部壓力標(biāo)準(zhǔn)組合植故局部壓應(yīng)力為（4）柱的吊裝演算(a)吊裝方案：一點(diǎn)翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿與下柱交接處（圖2.119）(b)荷載計(jì)算上柱自重 牛腿自重下柱自重 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2.119b所示。(c)內(nèi)力計(jì)算 彎矩圖如2.119所示。(d)截面承載力計(jì)

19、算截面1-1：故截面承載力截面2-2：故截面承載力(e)裂縫寬度演算故承載力計(jì)算可知，裂縫寬度演算截面1-1即可。鋼筋應(yīng)力如下：按有效受拉混凝土面積計(jì)算的縱向鋼筋配筋率故實(shí)際上吊裝階段荷載為短期作用，最大裂縫寬度應(yīng)為0.252/1.5=1.168mm，滿足要求，對(duì)柱若采用平臥起吊，承載力和裂縫寬度將均不滿足要求。6、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（1）荷載計(jì)算(a)由柱傳至基頂?shù)暮奢d由表2.30可得荷載設(shè)計(jì)植如下：第一組 第二組 第三組 (b)由基礎(chǔ)梁傳至基頂?shù)暮奢d墻重（含兩面刷灰）窗重（鋼框玻璃窗） 基礎(chǔ)梁 由基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)頂面荷載設(shè)計(jì)值為：對(duì)基礎(chǔ)地面中心的偏心距(C)作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力設(shè)計(jì)值分別為假定基礎(chǔ)高度為800+50+250=1100mm，則作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S向力設(shè)計(jì)值：第一組第二組第三組基礎(chǔ)的受力情況如圖2.120所示。 基底尺寸的確定由第二組荷載確定和演算的條件驗(yàn)算其他兩組荷載設(shè)計(jì)值作用下的基底應(yīng)力第一組（可以）第三組 因?yàn)樵撥囬g屬于可不作地基變形計(jì)算的二級(jí)建筑物，所以最后確定基底尺寸為2.3m×3.7m（圖2.1