單層工業(yè)廠房課程設(shè)計計算書(完整版)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單層工業(yè)廠房混凝土排架課程設(shè)計1.1 柱截面尺寸確定由圖2可知柱頂標高為12.4 m，牛腿頂面標高為8.6m ，設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m ，則計算簡圖中柱的總高度H、下柱高度 、上柱高度分別為：H=12.4m+0.5m=12.9m ， =8.6m+0.5m=9.1m =12.9m9.1m=3.8m根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級別等條件，可由表2.4.2并參考表2.4.4確定柱截面尺寸，見表1。表1 柱截面尺寸及相應(yīng)的計算參數(shù) 計算參數(shù)柱號截面尺寸/mm面積/mm慣性矩/mm自重/(KN/m)A , B上柱矩400×4001.6×102

2、1.3×104.0下柱I400×900×100×1501.875×10195.38×104.69本例僅取一榀排架進行計算，計算單元和計算簡圖如圖1所示。1.2 荷載計算1.2.1 恒載(1).屋蓋恒載： 兩氈三油防水層 0.35KN/m220mm厚水泥砂漿找平層 20×0.02=0.4 KN/m2100mm厚水泥膨脹珍珠巖保溫層 4×0.1=0.4 KN/m2一氈二油隔氣層 0.05 KN/m215mm厚水泥砂漿找平層； 20×0.015=0.3 KN/m2預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板（包括灌縫） 1.4 KN/m

3、2 2.900 KN/m2天窗架重力荷載為2×36 KN /榀，天溝板2.02 KN/m，天溝防水層、找平層、找坡層1.5 KN/m，屋架重力荷載為106 KN /榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)重力荷載設(shè)計值為：G1=1.2×(2.90 KN/m2×6m×24m/22×36 KN/22.02 KN/m×6m1.5 KN/m×6m106 KN/2) =382.70 KN (2) 吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計值： G3=1.2×（44.2kN1.0KN/m×6m）=50.20 KN(3）柱自重重力荷載設(shè)計值：上柱 G

4、4A= G4B =1.2×4kN/m×3.8m =18.24 KN下柱 G5A= G5B=1.2×4.69kN/m×9.1m =51.21KN各項恒載作用位置如圖2所示。1.2.2 屋面活荷載 屋面活荷載標準值為0.5 KN/m2，雪荷載標準值為0.35 KN/m2，后者小于前者，故僅按前者計算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計值為：Q1=1.4×0.5 KN/m2×6m×24m/2=50.40KNQ1 的作用位置與G1 作用位置相同，如圖2所示。1.2.3 風荷載 風荷載標準值按式（2.5.2）計算，其中=0.35 KN/m2

5、，=1.0，根據(jù)廠房各部分標高及B類地面粗糙度由附表5.1確定如下：柱頂（標高12.40m） =1.067檐口（標高14.30m） =1.120天窗架壁底（標高16.99m） =1.184天窗架壁頂（標高19.86m） =1.247 屋頂（標高20.31m） =1.256如圖3a所示，由式（2.5.2）可得排架迎風面及背風面的風荷載標準值分別為：=1.0×0.8×1.067×0.35 KN/m2 =0.299 KN/m2=1.0×0.8×1.067×0.35 KN/m2 =0.299 KN/m2則作用于排架計算簡圖（圖3.b）上的風荷

6、載設(shè)計值為： q=1.4×0.299 KN/m2×6.0m =2.51KN/mq=1.4×0.187 KN/m2×6.0m =1.57KN/mFw=(+)h+(+)h+(+)hB= 1.4×(0.80.5)×1.120×1.9m(-0.20.6)×1.184×2.69(0.60.6)×1.247×2.87 ×1.0×0.35 KN/m2×6.0m =24.51 KN1.2.4 吊車荷載 由表2.5.1可得200/50KN吊車的參數(shù)為：B=5.55m，K=4

7、.40m，g=75KN，Q=200KN，F(xiàn)=215KN，F(xiàn)=45KN。根據(jù)B及K，可算得吊車梁支座反力影響線中歌輪壓對應(yīng)點的豎向坐標值，如圖4所示。(1）吊車豎向荷載由式（2.5.4）和式（2.5.5）可得吊車豎向荷載設(shè)計值為：D= Fy=1.4×215 KN×(10.0800.2670.075)=647.15 KND= Fy=1.4×45 KN×2.15=135.45 KN(2）吊車橫向水平荷載作用于每一個輪子上的吊車橫向水平制動力按式（2.5.6）計算，即T=（Q+g）=×0.1×（200KN75KN）=6.875 KN作用于排架

8、柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計值按式（2.5.7）計算，即 T=Ty=1.4×6.875 KN×2.15=20.69 KN1.3 排架內(nèi)力分析該廠房為單跨等高排架，可用剪力分配法進行排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配系數(shù)按式（2.5.16）計算，結(jié)果見表2 。表2 柱剪力分配系數(shù)柱別n=I/ IH/HC=3/1+(1/n-1)=H/ CE I=A ，B柱n=0.1090.295C=2.480=0.20610=0.51.3.1 恒載作用下排架內(nèi)力分析 恒載作用下排架的計算簡圖如圖5所示。圖中的重力荷載G及力矩M是根據(jù)圖2確定，即G= G =382.70KN；G=G+G4A =50.2

9、0KN+18.24KN=68.44KNG= G5A =51.21KN；M= Ge=382.70KN×0.05m=19.14 KNM=( G+ G4A) eG e =(382.70 KN+18.24 KN)×0.25m50.20 KN×0.3m=85.18 KN由于圖5a所示排架為對稱結(jié)構(gòu)且作用對稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動鉸支座計算內(nèi)力。柱頂不動鉸支座反力R可根據(jù)表2.5.2所列的相應(yīng)公式計算，則 C=2.122 ， C=1.132R=10.62 KNR=-10.62 KN 求得R后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上

10、重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別見圖5.b,c。圖5.d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負號規(guī)定。1.3.2 屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析 排架計算簡圖如圖6a所示。其中Q=50.4 KN，它在柱頂及變階處引起的力矩為M=50.4KN×0.05m=2.52 ；M=50.4KN×0.25m=12.60。 對于A柱，C=2.122，C=1.132，則R=1.53 KN()R=-1.53 KN()排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力圖如圖6b.c所示。1.3.3 風荷載作用下排架內(nèi)力分析 (1)左吹風時計算簡圖如圖7a所示。對于A,B柱，n=0.109,=0.29

11、5,則C= =0.329R=- qH C=-2.51KN/m×12.9m×0.329=-10.65KN()R=- qH C=-1.57KN/m×12.9m×0.329=-6.66 KN()R= R+ R+ Fw=-10.65KN6.66KN24.51KN=-41.82 KN()各柱頂剪力分別為：V= R- R=-10.65KN+0.5×41.82KN=10.26 KN()V= R- R=-6.66KN+0.5×41.82KN=14.25 KN()排架內(nèi)力圖如圖7b所示。 (2)右吹風時 計算簡圖如圖8a所示。將圖7b所示A,B柱內(nèi)力圖

12、對換且改變內(nèi)力符號后可得，如圖8b所示。1.3.4 吊車荷載作用下排架內(nèi)力分析 (1）D作用于A柱 計算簡圖如圖9a所示。其中吊車豎向荷載D，D在牛腿頂面處引起的力矩為： M= De=647.15KN×0.3m=194.15 KN M= De=135.45KN×0.3m=40.64 KN對于A柱，C=1.132，則R=-17.04 KN() R=3.57 KN()R=R+R=-17.04KN+3.57KN=-13.47KN()排架各柱頂剪力分別為：V= R- R=-17.04KN+0.5×13.47KN=-10.31 KN()V= R- R=3.57KN+0.5&

13、#215;13.47KN=10.31KN()排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖9b,c所示。(2）D作用于B柱同理，將“D作用于A柱”的情況的A,B柱對換，并注意改變符號，可求得各柱的內(nèi)力，如圖10所示。(3）T作用下 排架計算簡圖如圖11a所示。對于A，B柱，n=0.109,=0.295,由表2.5.3得a=(3.8m-1.4m)/3.8m=0.632,則 =0.629R=- T=-20.69KN×0.629=-13.01 KN()R=- T=-13.01 KN()，R=R+R=-13.01KN×2=-26.02KN()各柱頂剪力為：V= R- R=-13.01KN

14、+0.85×0.5×26.02KN=-1.95 KN()V= R- R=-13.01KN+0.85×0.5×26.02KN=-1.95 KN()排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖11b所示。當T方向相反時，彎矩圖和剪力只改變符號，大小不變。1.4 內(nèi)力組合以A柱內(nèi)力組合為例。表3為各種荷載作用下A柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表，表4為A柱內(nèi)力組合表，這兩表中的控制截面及正負號內(nèi)力方向如表3中歐那個的例圖所示。內(nèi)力組合按式（2.5.19）式（2.5.21）進行。除N及相應(yīng)的M和V一項外，其他三項均按式（2.5.19）和式（2.5.20）求得最不利內(nèi)力值；對于N及相應(yīng)的M

15、和N一項，-和-截面均按（1.2S+1.4S）求得最不利內(nèi)力值，而-截面則是按式（2.5.21）即（1.35S+S）求得最不利內(nèi)力。對柱進行裂縫寬度驗算時，內(nèi)力-采用標準值，同時只需對e/h>0.55的柱進行驗算。為此，表4中亦給出了M和N的組合值，它們均滿足e/h>0.55的條件，對本例來說，這些值均取自N及相應(yīng)的M和V一項。表3 A柱內(nèi)力設(shè)計值匯總表柱號及正向內(nèi)力荷載類別恒載屋面活載吊車豎向荷載吊車水平荷載 風荷載D作用于A柱D作用于B柱左風右風序號-M21.223.29-39.18-39.1821.5257.11-67.51N400.9450.4000000-M-63.96-

16、9.31154.971.4621.5257.11-67.51N451.1450.40647.15135.45000-M32.684.6261.15-92.36192.06341.21-314.42N502.3550.40647.15135.45000V10.621.53-10.31-10.3118.7442.64-34.50表4 A柱內(nèi)力組合表截面+M及相應(yīng)N，VM及相應(yīng)N，VN及相應(yīng)M，VN及相應(yīng)M，VM、N備注-M+0.9（+0.9+93.01+0.90.9（+）+-88.71+0.926.18+0.9+0.9+93.0168.96N一項，取1.35S+0.71.4SN446.3400.9

17、4486.34446.3366.52-M+0.90.9（+）+130.40+0.9+0.9+-150.3+0.975.51+0.90.9+-142.15N975.33496.501033.58451.14-M+0.9+0.9（+）+549.03+0.90.9（+）+-480.68+0.987.72+0.9+0.9（+）+549.03N1071.90612.061084.791071.9V57.20-43.961.3457.20M396.05-339.4566.54396.05N825.45496.99834.65825.45V42.12-30.140.9642.121.5 柱截面設(shè)計 仍以A柱

18、為例。混凝土：, ，；鋼筋：受力筋為，。上下柱均采用對稱配筋。 1.5.1 上柱配筋計算由表4可見，上柱截面共有4組內(nèi)力。取h=400mm-40mm=360mm 。經(jīng)判別，其中三組內(nèi)力為大偏心受壓；只有（M=26.18 KN，N=486.34KN）一組為小偏心受壓，且N<=0.550×1.0×14.3×400mm×360mm=1132.56 KN,故按此組內(nèi)力計算時為構(gòu)造配筋。對3組大偏心受壓內(nèi)力，在彎矩較大且比較接近的兩組內(nèi)力中，取較小的一組，即取 M=93.01 KN，N=446.30 KN 由附表11.1查得有吊車廠房排架方向上柱的計算長度=

19、2×3.8m=7.6m 。附加偏心距取20mm（大于400mm/3）。 =M/N=208mm，=+=208mm +20mm=228mm由/h=7600mm/400mm=19>5，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。=2.563>1.0，取=1.0=取x=2進行計算。 = 選3 18（=763），則763/(400mm×400mm)=0.48%>0.2%,滿足要求。由附表11.1，得垂直于排架方向柱的計算長度=1.25×3.8m=4.75m，則/ b =4750mm/400mm=11.88，=0.95。 滿足彎矩作用平面外的承載力要求。 1.5.2 下柱配筋計

20、算 取h=900mm-40mm=860mm 。與上柱分析方法類似，在表4的8組內(nèi)力中，選取下面的一組不利內(nèi)力：M=549.03 KN，N=1071.90 KN 下柱計算長度=1.0=9.1m，附加偏心距=900mm/30=30mm(大于20mm)。b =100mm，=400mm，=150mm。 =M/N=512mm，=+=512mm +30mm=542mm由/h=9100mm/900mm=10.1，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)，且取。=1.20>1.0，取=1.0。=故為大偏心受壓。先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，則 x=說明中和軸位于腹板內(nèi)，應(yīng)重新計算受壓區(qū)高度x: = 選用4 20（=1272）。

21、按此配筋，經(jīng)驗算柱彎矩作用平面外的承載力亦滿足要求。 1.5.3 柱的裂縫寬度驗算規(guī)范規(guī)定，對>0.55的柱應(yīng)進行裂縫寬度驗算。本題的下柱出現(xiàn)>0.55的內(nèi)力，故應(yīng)對下柱進行裂縫寬度驗算。驗算過程見表5，其中，下柱的=1272，=；構(gòu)件受力特征系數(shù)=2.1；混凝土保護層厚度c取25mm 。表5 柱的裂縫寬度驗算表柱截面下柱內(nèi)力標準值M/( KN)396.05N/KN825.45=M/N /mm480>0.55 h=4730.01401.0(/h<14)8900.523702.2173.60.570.16<3(滿足要求)1.5.4 柱箍筋配置 非地震區(qū)的單層廠房柱，

22、其箍筋數(shù)量一般由構(gòu)造要求控制。根據(jù)構(gòu)造要求，上下柱均選用8200箍筋。1.5.5 牛腿設(shè)計根據(jù)吊車梁支承位置、截面尺寸及構(gòu)造要求，初步擬定牛腿尺寸，如圖12所示。其中牛腿截面寬度b=400慢慢，牛腿截面高度h=600mm，h=565mm 。(1)牛腿截面高度驗算按式（2.6.1）驗算，其中=0.65，=2.01N/，=0（牛腿頂面無水平荷載），a=-150mm+20mm=-130mm<0,取a=0, 按下式確定：=由式（2.6.1）得：故牛腿截面高度滿足要求。(2)牛腿配筋計算 由于a=-150mm+20mm=-130mm<0,因而該牛腿可按構(gòu)造要求配筋。根據(jù)構(gòu)造要求，?？v向鋼筋取

23、4 14（=616），水平箍筋選用8100。 1.5.6 柱的吊裝驗算采用翻身起吊，吊點設(shè)在牛腿與下柱交接處，混凝土達到設(shè)計強度后起吊。由表2.4.6可得柱插入杯口深度為=0.9×900mm=810mm,取=850mm,則柱吊裝時總長度為3.8m+9.1m+0.85m=13.75m,計算簡圖如圖13所示。柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載（應(yīng)考慮動力系數(shù)），即 =在上訴荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為： 由得：，令，得x=3.73m,則下柱段最大彎矩為：柱截面受彎承載力及裂縫寬度驗算過程見表6。表6 柱吊裝階段承載力及裂縫寬度驗算表柱截面上柱下柱M(M)/( KN)58.48(43.3

24、2)84.20(62.37)/( KN)73.25>0.958.48=52.63312.91>0.984.20=75.78/(N/mm)181.2865.530.38-0.31<0.2,取0.20.14<0.2（滿足要求）0.02<0.2(滿足要求)1.6 基礎(chǔ)設(shè)計1.6.1 作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載計算作用于基礎(chǔ)頂面上的荷載包括柱底（-截面）傳給基礎(chǔ)的M,N,V以及外墻自重重力荷載。前者可由表4中-截面選取，見表7，其中內(nèi)力標準組合值用于地基承載力驗算，基本組合值用于受沖切承載力驗算和底板配筋計算，內(nèi)力的正號規(guī)定見圖14b。表7 基礎(chǔ)設(shè)計的不利內(nèi)力組別荷載效應(yīng)基本

25、組合荷載效應(yīng)標準組合M/( KN)N/KNV/KNM/( KN)N/KN/KN第1組549.031017.9057.20396.05825.4542.12第2組480.68612.0643.96339.45496.9930.14第3組87.721084.791.3466.54834.650.96由圖14a可見，每個基礎(chǔ)承受的外墻總寬度為6.0m,總高度為14.35m，墻體為240mm磚墻（4.7KN/ m），鋼框玻璃窗（0.45 KN/ m），基礎(chǔ)梁重量為16.7KN/根。每個基礎(chǔ)承受的由墻體傳來的重力荷載為：240mm磚墻 4.7 KN/ m6m×14.35m-(5.1m+1.8m

26、)×4.2m=268.46KN鋼框玻璃窗 0.45 KN/ m×(5.1m+1.8m)×4.2m=13.04KN基礎(chǔ)梁 16.7KN =298.20 KN距基礎(chǔ)形心的偏心距為： =（240mm+900mm）/2=570mm =1.2=1.2×298.20KN=357.84KN1.6.2 基礎(chǔ)尺寸及埋深(1)按構(gòu)造要求擬定高度h:h=由表2.4.6得柱的插入深度，取=850mm。由表2.4.7得杯底厚度應(yīng)大于200mm，取=250mm,則h=850mm+250mm+50mm=1150mm?；A(chǔ)頂面標高為-0.500m,故基礎(chǔ)埋深d為：d =h+0.5m=1

27、.650m由表2.4.7得杯壁厚度t300mm,取325mm；基礎(chǔ)邊緣高度取350mm，臺階高度取400mm,見圖14b。(2)擬定基礎(chǔ)底面尺寸 由式（2.7.2）得：A適當放大，取A=bl=3.6m×2.4m=8.64m (3)計算基底壓力及驗算地基承載力 基底壓力按式（2.7.3）計算，結(jié)果見表8；按式（2.7.8）驗算地基承載力，其中1.2，驗算結(jié)果見表8?？梢?，基礎(chǔ)底面尺寸滿足要求。表8 基礎(chǔ)底面壓力計算及地基承載力驗算表類別第1組第2組第3組M/( KN)N/KN/KN396.05825.4542.12339.45496.9930.1466.54834.650.961408.771080.311417.97274.51544.09102.33216.01110.10229.9920.08183.86144.38163.06<240216.01<288125.04<240229.99<288164.12<240183.86<2881.6.3 基礎(chǔ)高度驗算這時應(yīng)采用基底凈