混凝土課程設(shè)計(jì)——單層廠房設(shè)計(jì)

1、1. 設(shè)計(jì)資料（1） 某金工車間，單跨無(wú)天窗廠房，跨度為，柱距為，車間總長(zhǎng)度，中間設(shè)置一道溫度縫；廠房的橫剖面圖如下圖所示。（2） 車間內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)起重量分別為的中級(jí)工作制吊車，吊車的規(guī)定標(biāo)高為。（3） 建筑地點(diǎn)：哈爾濱 （4） 地基：地基持力層為e及I均小于0.85的粘性土，地基承載力特征值為。（5） 材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)用；縱向鋼筋采用級(jí)，箍筋采用級(jí)。2. 選用結(jié)構(gòu)型式（1） 屋面板采用92G410（一），屋面板自重標(biāo)準(zhǔn)值（包括灌縫在內(nèi)）為。（2） 屋架采用G415（一）折線型預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架，跨度，端部高度，跨中高度，自重標(biāo)準(zhǔn)值。（3） 吊車梁采用96G425預(yù)應(yīng)力混凝土吊車梁，高度為

2、，自重；軌道與墊層墊板總高為，自重。3. 柱的各部分尺寸及集合參數(shù)廠房計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱截面尺寸上柱（）（1） 下柱（），4. 荷載計(jì)算4.1. 恒荷載（1） 屋蓋自重SBS防水層水泥砂漿找平層水泥珍珠巖制品保溫層隔汽層水泥砂漿找平層大型預(yù)應(yīng)力屋面板（包括灌縫重）屋架則作用屋架一段作用于柱頂?shù)淖灾兀?） 柱自重上柱： 下柱：+（3） 吊車梁及軌道自重4.2. 屋面活荷載由荷載規(guī)范查得屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為4.3. 風(fēng)荷載由荷載規(guī)范查得綏芬河地區(qū)基本風(fēng)壓為風(fēng)壓高度變化系數(shù)（按B類底面粗糙度?。橹敯矗芸谔幇?，對(duì)屋頂按，風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值為：則作用于排架上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為風(fēng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-1。4.4

3、. 吊車荷載查表得，則根據(jù)支座反力影響線如圖4-3求出作用于柱上的吊車豎向荷載為作用于每一輪子上的吊車橫向水平剎車力則兩臺(tái)吊車作用于排架柱頂上的吊車橫向水平荷載為5. 內(nèi)力計(jì)算5.1. 恒荷載（1） 屋蓋自重作用因?yàn)槲萆w自重是對(duì)稱荷載，排架無(wú)側(cè)移，故按柱頂為不動(dòng)鉸支座計(jì)算。由廠房計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱截面尺寸圖5-1取用計(jì)算截面圖，根據(jù)，查表得，則得計(jì)算時(shí)對(duì)彎矩和剪力的符號(hào)規(guī)定為：彎矩圖在受拉一邊；剪力對(duì)桿端而言，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎ǎ?，剪力圖可繪在桿件的任意一側(cè)，但必須注明正負(fù)號(hào)，亦即取結(jié)構(gòu)力學(xué)的符號(hào)。這樣，由屋蓋自重對(duì)柱產(chǎn)生的內(nèi)力如圖5-2（a）：（2） 柱及吊車梁自重作用由于在安裝柱子時(shí)尚未吊裝屋架，

4、此時(shí)柱頂之間無(wú)連系，沒(méi)有形成排架，故不產(chǎn)生柱頂反力；因吊車梁自重作用點(diǎn)距離柱外邊緣不少于，則得內(nèi)力如圖5-2（b）5.2. 屋面活荷載作用因屋面活荷載與屋蓋自重對(duì)柱的作用點(diǎn)相同，故可將屋蓋自重的內(nèi)力乘以下列系數(shù)，即得屋面活荷載內(nèi)力分布圖5-2（c）以及其軸向壓力及剪力為5.3. 風(fēng)荷載作用為計(jì)算方便，可將風(fēng)荷載分解為對(duì)稱及反對(duì)稱兩組荷載。如圖5-3，在對(duì)稱荷載作用下，排架無(wú)側(cè)移，則可按上端為不動(dòng)鉸支座進(jìn)行計(jì)算；在反對(duì)稱荷載作用下，橫梁內(nèi)力等于零，則可按單根懸臂柱進(jìn)行計(jì)算。柱作用正風(fēng)壓當(dāng)柱頂作用幾種風(fēng)荷載時(shí)，當(dāng)墻面作用均布風(fēng)荷載時(shí)，查表得，則得當(dāng)正風(fēng)壓力作用在柱時(shí)橫梁內(nèi)反力則柱的內(nèi)力如圖5-4（

5、a）當(dāng)負(fù)風(fēng)壓力作用在柱時(shí)，則柱的內(nèi)力如5-4（b）5.4. 吊車荷載（1） 當(dāng)值作用于柱 如圖5-6（a）根據(jù)，查表得。吊車輪壓與下柱中心線距離按構(gòu)造要求取，則得排架柱上端為不動(dòng)鉸支座時(shí)的反力值為：故再將值反向作用于排架柱頂，按剪力分配進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5-5，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故各柱剪力分配系數(shù)相等，即各柱的分配剪力為最后各柱頂總剪力為則柱的內(nèi)力如（2） 當(dāng)值作用于柱，內(nèi)力圖如5-6（b）（3） 當(dāng)值自左向右作用時(shí)由于值同向作用在、柱上，因此排架的橫梁內(nèi)力為零，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5-7（a）則得柱的內(nèi)力如圖5-7（b）（4） 當(dāng)值自右向左作用時(shí)其內(nèi)力值與當(dāng)值自左向右作用時(shí)相同，但方向相反。6. 內(nèi)

6、力組合表格 1柱在各種荷載作用下內(nèi)力匯總表荷載種類恒荷載活荷載風(fēng)荷載吊車荷載左風(fēng)右風(fēng)荷載編號(hào)-8.971.7447.83-64.82-31.03-31.0316.26-16.26231.7841.627.481.2434.16-46.30-22.16-22.1611.61-11.61193.1529.73-22.62-6.5847.83-64.82114.848.5016.26-16.26273.9841.62416.77112.93-18.85-4.7034.16-46.3082.036.0711.61-11.61228.3229.73297.6980.66-32.194.05479.15-

7、434.2628.47-77.88166.56-166.56327.3741.61416.77112.935.481.0664.94-50.75-8.62-8.6215.0-15.026.832.89342.25-310.1920.14-55.63118.97-118.97272.8129.72297.6980.664.570.7646.39-36.25-6.16-6.1610.7110.71注：（1）內(nèi)力的單位是，軸力的單位是，剪力的單位是；（2）表中彎矩和剪力符號(hào)對(duì)桿端以順時(shí)針為正，軸向力以壓為正；（3）表中第1項(xiàng)恒荷載包括屋蓋自重、柱自重、吊車梁及軌道自重；（4）組合時(shí)第3項(xiàng)與第4項(xiàng)、第

8、5項(xiàng)與第6項(xiàng)、第7項(xiàng)與第八項(xiàng)二者不能同時(shí)組合；（5）有作用時(shí)候必須有同時(shí)作用。表格 2柱承載力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的基本組合組合荷載組合內(nèi)力名稱-由可變荷載效應(yīng)控制的組合（簡(jiǎn)化規(guī)則）+0.9(+)+0.9(+)+0.9(+)53.58269.24138.42649.07642.60739.9170.62+0.9(+)+0.9(+)+0.9(+)-91.93231.78-101.51311.44-578.64429.01-61.45+0.9(+)+0.9(+)+0.9(+)53.58269.24132.50686.53642.60739.9170.622+0.9(+)+0.9（+）+0.9（+）-9

9、1.93231.78-87.94375.62-578.64429.01-61.45注：由永久荷載效應(yīng)控制的組合：其組合不是最不利，計(jì)算從略。表格 3柱正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合組合荷載組合內(nèi)力名稱-由可變荷載效應(yīng)控制的組合（簡(jiǎn)化規(guī)則）值：活：0.7風(fēng)：0.6吊車：0.7+0.7+0.6+0.7+0.7(+)42.5213.9691.80526.01468.62502.0054.68+0.7(+)+0.7(+)+0.7(+)-62.46193.15-76.57249.13406.28591.3034.27+0.7+0.6+0.7（+）+0.6+0.7(+)42.51213.9688.51

10、564.82337.82591.3034.27+0.7(+)+0.7（+）+0.7（+）-62.46193.15-69.03284.78406.28329.27-43.49注：對(duì)準(zhǔn)永久組合計(jì)算，其值要小于標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)的相應(yīng)對(duì)應(yīng)計(jì)算值，故在表中從略。7. 柱子設(shè)計(jì)7.1. 上、下柱配筋計(jì)算上柱：選取兩組最不利的內(nèi)力，（1） 先按，計(jì)算，需考慮縱向彎曲影響，其截面按對(duì)稱配筋計(jì)算，其偏心距為，故取又，故取按大偏心計(jì)算則 取取628（2） 再先按，計(jì)算，故取又，故取則取最小配筋綜合兩組計(jì)算結(jié)果，最后上柱鋼筋截面面積每側(cè)選用（）下柱：選取兩組最不利的內(nèi)力，（1） 先按，計(jì)算，需考慮縱向彎曲影響，其截面按對(duì)

11、稱配筋計(jì)算，其偏心距為取又，故取則先按大偏心情況計(jì)算受壓區(qū)高度，并假定中和軸通過(guò)翼緣，則有（2） 再先按，計(jì)算取，則先按大偏心情況計(jì)算受壓區(qū)高度，并假定中和軸通過(guò)翼緣，則有中和軸腹板內(nèi)，則綜合兩組計(jì)算結(jié)果，最后下柱鋼筋截面面積每側(cè)選用（，）7.2. 柱裂縫寬度驗(yàn)算（1） 上柱取一組荷載效應(yīng)組合內(nèi)力值：，進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。因，故取則取 按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的縱向受拉鋼筋應(yīng)力裂縫間鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)為則偏心受壓構(gòu)件在縱向受拉鋼筋截面中心處，混凝土側(cè)表面的最大裂縫寬度為滿足要求。（2） 下柱取一組荷載效應(yīng)組合內(nèi)力值：，進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。因，故取則按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的縱向受拉鋼筋應(yīng)力裂縫間鋼筋應(yīng)變不均勻

12、系數(shù)為則偏心受壓構(gòu)件在縱向受拉鋼筋截面中心處，混凝土側(cè)表面的最大裂縫寬度為滿足要求。7.3. 牛腿設(shè)計(jì)（1） 荷載計(jì)算共計(jì)=332.89KN（2）截面尺寸驗(yàn)算（如圖7-2） ， 滿足要求。（3） 配筋計(jì)算：縱筋：由于該牛腿可按構(gòu)造配筋 取4 14（）箍筋選用8100mm。則在上部處實(shí)配箍筋面積為符合要求。7.4. 運(yùn)輸、吊裝階段驗(yàn)算（1） 荷載計(jì)算上柱矩形截面面積下柱矩形截面面積下柱工字形截面面積上柱線荷載 下柱平均線荷載牛腿部分線荷載（2） 彎矩計(jì)算，則得，求跨最大彎矩，先求反力由故跨最大彎矩為令故最不利截面為AB和C截面（3） 配筋驗(yàn)算對(duì)截面荷載分享系數(shù)為，動(dòng)力系數(shù)為，對(duì)一般建筑物，構(gòu)件的

13、重要性系數(shù)取，則其彎矩設(shè)計(jì)值為受拉鋼筋截面面積（為偏于安全，下柱取工形截面計(jì)算），查表得，原配，安全。對(duì)跨中截面其彎矩設(shè)計(jì)值為受拉鋼筋截面面積，查表得， 原配，安全。(4) .裂縫寬度驗(yàn)算 對(duì)C截面 .滿足要求。 對(duì)AB截面 .滿足要求。8. 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)8.1. 荷載按地基規(guī)范規(guī)定，對(duì)地基承載力特征值為，單跨廠房的跨度，吊車起重量不超過(guò)的丙級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)時(shí)可不做地基變形驗(yàn)算。當(dāng)?shù)鼗闯休d力確定基礎(chǔ)底面面積時(shí)，應(yīng)按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算。這樣，選取以下兩組控制內(nèi)力進(jìn)行基礎(chǔ)底面計(jì)算：，初步估算基礎(chǔ)底面尺寸為，取基礎(chǔ)高度，基礎(chǔ)埋深為，則基礎(chǔ)自重和土重（取基礎(chǔ)與土的平均自重為）由基礎(chǔ)梁傳至基礎(chǔ)頂面的外墻重8.2. 地基承載力驗(yàn)算查表得，取基礎(chǔ)底面以上土的平均自重，則修正后的地基承載力特征值。（1） 按第一組荷載驗(yàn)算，其基礎(chǔ)底面荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值為（2） 按第二組荷載驗(yàn)算，其基礎(chǔ)底面荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值為滿足要求。8.3. 基礎(chǔ)抗沖切驗(yàn)算從表2中取一組（其產(chǎn)生的較大者）荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值，進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算，即取其基礎(chǔ)底面的相應(yīng)荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值為： 基礎(chǔ)自重（不考慮