單層廠房計(jì)算書(shū)

1、.PAGE ：.； 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc275194834 1 設(shè)計(jì)資料 PAGEREF _Toc275194834 h - 1 - HYPERLINK l _Toc275194835 2 柱截面尺寸確定 PAGEREF _Toc275194835 h - 1 - HYPERLINK l _Toc275194836 2.1 確定柱高度 PAGEREF _Toc275194836 h - 1 - HYPERLINK l _Toc275194837 2.2 確定柱截面尺寸 PAGEREF _Toc275194837 h - 1 - HYPERLI

2、NK l _Toc275194838 2.3 確定柱截面慣性距 PAGEREF _Toc275194838 h - 1 - HYPERLINK l _Toc275194839 3 荷載計(jì)算 PAGEREF _Toc275194839 h - 4 - HYPERLINK l _Toc275194840 3.1 恒荷載 PAGEREF _Toc275194840 h - 4 - HYPERLINK l _Toc275194841 3.1.1 屋蓋恒載 PAGEREF _Toc275194841 h - 4 - HYPERLINK l _Toc275194842 3.1.2 吊車(chē)梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)

3、值 PAGEREF _Toc275194842 h - 4 - HYPERLINK l _Toc275194843 3.1.3 柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值 PAGEREF _Toc275194843 h - 4 - HYPERLINK l _Toc275194844 3.2 屋面活荷載 PAGEREF _Toc275194844 h - 5 - HYPERLINK l _Toc275194845 3.3 風(fēng)荷載 PAGEREF _Toc275194845 h - 5 - HYPERLINK l _Toc275194846 3.4 吊車(chē)荷載 PAGEREF _Toc275194846 h - 7 -

4、HYPERLINK l _Toc275194847 3.4.1 吊車(chē)豎向荷載 PAGEREF _Toc275194847 h - 7 - HYPERLINK l _Toc275194849 3.4.2 吊車(chē)橫向程度荷載 PAGEREF _Toc275194849 h - 8 - HYPERLINK l _Toc275194850 4 內(nèi)力分析 PAGEREF _Toc275194850 h - 8 - HYPERLINK l _Toc275194851 4.1 恒載作用下排架內(nèi)力分析 PAGEREF _Toc275194851 h - 8 - HYPERLINK l _Toc275194852

5、 4.2 屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析 PAGEREF _Toc275194852 h - 10 - HYPERLINK l _Toc275194853 4.2.1 A B跨作用屋面活荷載 PAGEREF _Toc275194853 h - 10 - HYPERLINK l _Toc275194854 4.2.2 B C跨作用屋面活荷載 PAGEREF _Toc275194854 h - 12 - HYPERLINK l _Toc275194855 4.3 風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析 PAGEREF _Toc275194855 h - 13 - HYPERLINK l _Toc275194856

6、 4.3.1 左吹風(fēng)時(shí) PAGEREF _Toc275194856 h - 13 - HYPERLINK l _Toc275194857 4.3.2 右吹風(fēng)時(shí) PAGEREF _Toc275194857 h - 14 - HYPERLINK l _Toc275194858 4.4 吊車(chē)荷載作用下排架內(nèi)力分析 PAGEREF _Toc275194858 h - 15 - HYPERLINK l _Toc275194859 4.4.1 作用于A柱 PAGEREF _Toc275194859 h - 15 - HYPERLINK l _Toc275194860 4.4.2 作用于B柱左 PAGERE

7、F _Toc275194860 h - 16 - HYPERLINK l _Toc275194861 4.4.3 作用于B柱右 PAGEREF _Toc275194861 h - 18 - HYPERLINK l _Toc275194862 4.4.4 作用于C柱 PAGEREF _Toc275194862 h - 19 - HYPERLINK l _Toc275194863 4.4.5 作用于AB跨柱 PAGEREF _Toc275194863 h - 20 - HYPERLINK l _Toc275194864 4.4.6 作用于BC跨柱 PAGEREF _Toc275194864 h -

8、 22 - HYPERLINK l _Toc275194865 5 內(nèi)力組合 PAGEREF _Toc275194865 h - 23 - HYPERLINK l _Toc275194866 6 柱截面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc275194866 h - 26 - HYPERLINK l _Toc275194867 6.1 上柱配筋計(jì)算 PAGEREF _Toc275194867 h - 26 - HYPERLINK l _Toc275194868 6.2 下柱配筋計(jì)算 PAGEREF _Toc275194868 h - 27 - HYPERLINK l _Toc275194869 6.3

9、 柱的裂痕寬度驗(yàn)算 PAGEREF _Toc275194869 h - 29 - HYPERLINK l _Toc275194870 6.4 柱箍筋配置 PAGEREF _Toc275194870 h - 30 - HYPERLINK l _Toc275194871 6.5 牛腿設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc275194871 h - 30 - HYPERLINK l _Toc275194872 6.5.1 牛腿截面高度驗(yàn)算 PAGEREF _Toc275194872 h - 30 - HYPERLINK l _Toc275194873 6.5.2 牛腿配筋計(jì)算 PAGEREF _Toc275

10、194873 h - 31 - HYPERLINK l _Toc275194874 6.6 柱的吊裝驗(yàn)算 PAGEREF _Toc275194874 h - 31 - HYPERLINK l _Toc275194875 HYPERLINK l _Toc275194879 HYPERLINK l _Toc275194880 HYPERLINK l _Toc275194881 混凝土及砌體構(gòu)造課程設(shè)計(jì)PAGE PAGE 40 單層廠房構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)1.設(shè)計(jì)資料本設(shè)計(jì)方案為左跨吊車(chē)C2，右跨吊車(chē)C1，牛腿頂標(biāo)高9.6，跨度27，柱距6。2.柱截面尺寸確定2.1 確定柱高度估計(jì)根底埋深2.2，根底高1

11、.5，室外地坪標(biāo)高-0.15。A,C柱頂標(biāo)高 9.6+0.2+2.099+0.15=12.05中柱總高 H =12.05+0.7=12.75下柱高 =9.6+0.7=10.3上柱高 =12.75-10.3=2.45 2.2 確定柱截面尺寸根據(jù)柱的高度、吊車(chē)起分量及任務(wù)級(jí)別等條件，由混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范，6m柱距單層廠房矩形、工字形截面柱截面尺寸限值并參考廠房柱截面方式和尺寸參考表確定柱截面尺寸，見(jiàn)表12.3 確定柱截面慣性距排架平面內(nèi)慣性矩A柱、C柱 上柱：下柱： B柱 上柱：下柱： 表1 柱截面計(jì)算參數(shù) 計(jì)算參數(shù)柱號(hào)截面尺寸/面積/慣性矩/自重/A、C上柱矩下柱B上柱矩下柱本案僅取一榀排架進(jìn)展計(jì)算

12、，計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。 圖1 計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖3.荷載計(jì)算3.1 恒荷載3.1.1 屋蓋恒載防水層 20mm厚水泥砂漿找平層 100mm厚珍珠巖制品保溫層 隔氣層 30mm厚細(xì)石混凝土面層 預(yù)應(yīng)力大型屋面板 天溝板 天 窗 屋架自重 那么作用于柱頂?shù)奈萆w構(gòu)造重力荷載設(shè)計(jì)值為：3.1.2 吊車(chē)梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值 3.1.3 柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值A(chǔ)柱、C柱 上柱 下柱 B柱 上柱 下柱 各項(xiàng)恒載作用位置如圖2所示 圖2 恒荷載作用位置圖單位：3.2 屋面活荷載屋面活荷載規(guī)范值為，雪荷載規(guī)范值為，后者小于前者，故僅按前者計(jì)算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計(jì)值為：的作用位置與作用位置一樣，

13、如圖2所示。3.3 風(fēng)荷載風(fēng)荷載規(guī)范值可按式計(jì)算，其中 ，根據(jù)廠房各部分標(biāo)高及B類(lèi)地面粗糙度由查表確定如下：柱頂標(biāo)高12.05 檐口標(biāo)高13.25 屋頂標(biāo)高14.75 如圖3a所示，由式可得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載規(guī)范值分別為： 當(dāng)時(shí)， 取當(dāng)時(shí)， 取圖3 風(fēng)荷載體型系數(shù)及排架計(jì)算簡(jiǎn)圖那么作用于排架計(jì)算簡(jiǎn)圖圖3b上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為： 3.4 吊車(chē)荷載知200/50吊車(chē)參數(shù)：；160/32吊車(chē)參數(shù)：；根據(jù)B及K，可算得吊車(chē)梁支座反力影響線中各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值。如圖4所示。3.4.1 吊車(chē)豎向荷載A柱 C柱 圖4 吊車(chē)荷載作用下支座反力影響線A柱與C柱的吊車(chē)荷載作用下的支座反力影響線圖形一樣

14、3.4.2 吊車(chē)橫向程度荷載作用于每一個(gè)輪子上的吊車(chē)橫向程度制動(dòng)力作用于排架柱上的吊車(chē)橫向程度荷載設(shè)計(jì)值 4.內(nèi)力分析該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進(jìn)展排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配系數(shù)結(jié)果如表2。表2 柱剪力分配系數(shù)柱別A、C柱B柱4.1 恒載作用下排架內(nèi)力分析恒載作用下排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5a所示。圖中的重力荷載及力矩M是根據(jù)圖2確定的，即A柱、C柱 ; ; B柱 由于圖5a所示排架為對(duì)稱(chēng)構(gòu)造且作用對(duì)稱(chēng)荷載，排架構(gòu)造無(wú)側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動(dòng)鉸支座計(jì)算內(nèi)力。柱頂不動(dòng)鉸支座反力可根據(jù)教材表2.5.2所列的相應(yīng)公式計(jì)算。對(duì)于A柱、C柱，那么A柱 、C柱 ， 本例中。求得后，可用平衡條件求

15、出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架構(gòu)造的彎矩圖和軸力圖分別見(jiàn)圖5b，c。圖5d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定。圖5 恒載作用下排架內(nèi)力圖4.2 屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析4.2.1 AB跨作用屋面活荷載排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6a所示。其中，它在柱頂及變階處引起的力矩為對(duì)于A柱，那么對(duì)于B柱，那么 那么排架柱頂不動(dòng)鉸支座總反力為：將反向作用于排架柱頂，用式計(jì)算相應(yīng)的柱頂剪力，并與柱頂不動(dòng)鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時(shí)的柱頂剪力，即 排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力圖如圖6b，c所示。 圖6 AB跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖4.2.2

16、 BC跨作用屋面活荷載由于構(gòu)造對(duì)稱(chēng)AB、BC跨一樣，將圖位置和方向調(diào)整一下即可。圖7 BC跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖4.3 風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析4.3.1 左吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖8a所示。對(duì)于A、C柱，由表2.5.2得:A柱 各柱頂剪力分別為： 排架內(nèi)力圖如圖8b所示。 a 圖8 左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖4.3.2 右吹風(fēng)時(shí)將A、C柱內(nèi)力符號(hào)對(duì)換，且內(nèi)力符號(hào)改動(dòng)即可。排架內(nèi)力圖如圖9b所示。a 圖9 右吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖4.4 吊車(chē)荷載作用下排架內(nèi)力分析4.4.1 作用于A柱計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖10a所示。其中吊車(chē)豎向荷載，在牛腿頂面處引起的力矩為：對(duì)于A柱， ，那么對(duì)于B柱，由表2.5.2得： 排架各柱

17、頂剪力分別為: 排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖10b、c所示。圖10 作用在A柱時(shí)排架內(nèi)力圖4.4.2 作用于B柱左計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖11a所示， 計(jì)算如下：柱頂不動(dòng)鉸支座反力，及總反力R分別為：各柱頂剪力分別為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖11b、c所示。 圖11 作用在B柱左時(shí)排架內(nèi)力圖4.4.3 作用于B柱右計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖12a所示， 計(jì)算如下：柱頂不動(dòng)鉸支座反力及總反力R分別為：各柱頂剪力分別為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖12a、b、c所示。圖12 作用在B柱右時(shí)排架內(nèi)力圖4.4.4 作用于C柱計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖13a所示， 計(jì)算如下：柱頂不動(dòng)鉸支座反力及總反力R

18、分別為：各柱頂剪力分別為：排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力值如圖13b、c所示。圖13 作用在C柱時(shí)排架內(nèi)力圖4.4.5 作用于AB跨柱當(dāng)AB跨作用吊車(chē)橫向程度荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖14a所示。對(duì)于A柱，；對(duì)于B柱，那么A柱 B柱 排架柱頂總反力R為：各柱頂剪力為：排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖14b所示。 圖14 作用于AB跨時(shí)排架內(nèi)力圖4.4.6 作用于BC跨柱當(dāng)BC跨作用吊車(chē)橫向程度荷載時(shí)，排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖15a所示。對(duì)于B柱，；對(duì)于C柱， ，那么B柱 C柱 排架柱頂總反力R為：各柱頂剪力為：排架各柱的彎矩圖及柱底剪力值如圖15b所示。圖15 作用于BC跨時(shí)排架內(nèi)力圖5.內(nèi)力組合控

19、制截面分別取上柱底部截面I-I，牛腿頂截面II-II和下柱底截面III-III，按公式求得最不利的內(nèi)力值，見(jiàn)表3，4。在每種荷載效應(yīng)組合中，對(duì)矩形和工字型截面柱均應(yīng)思索以下四種不利內(nèi)力組合：1+及相應(yīng)的N，V；2-及相應(yīng)的N，V；3及相應(yīng)的M，V；4及相應(yīng)的M，V；對(duì)柱進(jìn)展裂痕寬度驗(yàn)算時(shí)，內(nèi)力采用規(guī)范值，同時(shí)只需對(duì)的柱進(jìn)展驗(yàn)算。 表3 A柱內(nèi)力設(shè)計(jì)值匯總表 ()柱號(hào)及正向內(nèi)力荷載類(lèi)別恒載屋面活荷載吊車(chē)豎向荷載吊車(chē)程度荷載風(fēng)荷載作用在AB跨作用在BC跨作用在A柱作用在B柱左作用在B柱右作用在C柱作用在AB跨作用在BC跨左風(fēng)右風(fēng)序號(hào)-5.52-1.072.37-53.31-61.0337.36-2

20、.4311.0918.9615.29-26.42452.9679.380.00-65.03-15.882.37173.39-1.9437.36-2.4311.0918.9615.29-26.42508.5279.38647.70168.84-41.90-3.6816.4050.74-258.51194.45-12.62157.4598.69256.07-225.78563.479.38647.70168.8410.441.1841.286-21.76-24.9115.25-0.9914.217.7437.22-26.27 表4 A柱內(nèi)力組合表 內(nèi)力組合截面+及相應(yīng)的,-及相應(yīng)的,及相應(yīng)的,及相

21、應(yīng)的,-+0.9+0.9(+)+66.07+0.90.8(+)+0.9+-79.31+0.9+0.936.95+0.9+0.9(+)+36.32524.40452.96524.40452.96-+0.9+0.8(+)+0.9+117.36+0.9+0.8(+)+0.9+-122.20+0.990.42+0.90.9(+)+-106.73974.86701.531091.45508.52-+0.9+0.8(+)+0.9+591.19+0.9+0.8(+)+0.9+-517.33+0.987.57+0.9 +0.9+0.9+90.901029.74766.811146.33563.451.92-4

22、1.23-9.146.5875.75469.5 6.柱截面設(shè)計(jì)混凝土等級(jí)強(qiáng)度為C30， ；采用HRB400級(jí)鋼筋，。上下柱均采用對(duì)稱(chēng)配筋。6.1 上柱配筋計(jì)算由表7可見(jiàn)，上柱截面共有4組內(nèi)力。取。軸力較小的一組，即由規(guī)范查得有吊車(chē)廠房排架方向上柱的計(jì)算長(zhǎng)度。附加偏心距取20大于400/30。由故應(yīng)思索偏心距增大系數(shù)。 由故應(yīng)思索偏心距增大系數(shù) 取進(jìn)展計(jì)算。按構(gòu)造配筋，選316，那么，滿足要求。由規(guī)范得垂直于排架方向柱的計(jì)算長(zhǎng)度 那么 。滿足彎矩作用平面外的承載力要求。6.2 下柱配筋計(jì)算取。與上柱分析方法類(lèi)似，在表7的8組內(nèi)力中，選取以下兩組不利內(nèi)力：1按計(jì)算下柱計(jì)算長(zhǎng)度取。附加偏心距大于20

23、。由，故應(yīng)思索偏心距增大系數(shù)。 由，故應(yīng)思索偏心距增大系數(shù)故為大偏心受壓。先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，那么 2按計(jì)算下柱計(jì)算長(zhǎng)度取。附加偏心距大于20。由，故應(yīng)思索偏心距增大系數(shù)。 由，故應(yīng)思索偏心距增大系數(shù)故為大偏心受壓。先假定中和軸位于翼緣內(nèi)，那么 綜合上述計(jì)算結(jié)果，下柱截面選用618。按此配筋，閱歷算柱彎矩作用平面外的承載力亦滿足要求。6.3 柱的裂痕寬度驗(yàn)算規(guī)定，對(duì)的柱進(jìn)展裂痕寬度驗(yàn)算，本設(shè)計(jì)中下柱未出現(xiàn)的內(nèi)力，故不需進(jìn)展裂痕寬度驗(yàn)算。6.4 柱箍筋配置箍筋數(shù)量由構(gòu)造要求控制。根據(jù)構(gòu)造要求，上、下柱均選用箍筋。6.5 牛腿設(shè)計(jì)根據(jù)吊車(chē)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1

24、6所示。其中牛腿截面寬度，牛腿截面高度。6.5.1 牛腿截面高度驗(yàn)算牛腿頂面無(wú)程度荷載 ，取a=0，按下式確定：故牛腿截面高度滿足要求。圖16 牛腿尺寸簡(jiǎn)圖6.5.2 牛腿配筋計(jì)算由于，因此該牛腿按構(gòu)造要求配筋，根據(jù)構(gòu)造要求，。實(shí)踐選用。程度箍筋選用。6.6 柱的吊裝驗(yàn)算采用翻身起吊，吊點(diǎn)設(shè)在牛腿下部，混凝土到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后起吊，柱插入杯口深度為,取,那么柱的吊裝時(shí)總長(zhǎng)度為。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖17所示。 圖17 柱吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖柱吊裝階段的荷載為柱自重重力荷載應(yīng)思索動(dòng)力系數(shù)，即在上述荷載作用下，柱各控制截面的彎矩為：由得； 令，得,那么下柱最大彎矩為： 柱截面受彎承載力及裂痕寬度驗(yàn)算過(guò)程見(jiàn)表9。表9 柱

25、吊裝階段承載力及裂痕寬度驗(yàn)算表柱截面上柱下柱24.3140.3269.470.924.31=21.88395.800.940.32=36.297.根底設(shè)計(jì) GB50007-2002規(guī)定，對(duì)于柱距的單層多跨廠房，其地基承載力特征值、吊車(chē)起分量160200、廠房跨度、設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)時(shí)，可不做地基變形驗(yàn)算。本案滿足上述要求，故可不做地基變形驗(yàn)算。 根底混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30，下設(shè)100厚C10的混凝土墊層。7.1 作用于根底頂面上的荷載計(jì)算 作用于根底頂面上的荷載包括柱底-截面?zhèn)鹘o根底的M，N，V以及外墻自重重力荷載，前者可由表8中的-截面選取，見(jiàn)表10，其中內(nèi)力規(guī)范組合值用于地基承載力驗(yàn)算，根本

26、組合值用于受沖切承載力驗(yàn)算和底板配筋計(jì)算，內(nèi)力的正負(fù)號(hào)見(jiàn)圖18b。表10 根底設(shè)計(jì)的不利內(nèi)力組別荷載效應(yīng)根本組合荷載效應(yīng)規(guī)范組合第一組374.14783.6643.46270.38608.3332.01第二組-374.94526.53-40.31-264.68424.6627.82第三組13.72877.57-9.0212.93675.41-5.54圖18 根底荷載表示圖由圖18a可見(jiàn)，每個(gè)根底接受的外墻總寬度為，總高度為，墻體為雙面粉刷墻塑鋼窗，根底梁截面為，每個(gè)根底接受的自在墻體傳來(lái)的重力荷載為：厚雙面粉刷墻 塑鋼窗 根底梁 距根底形心的偏心距為：基底尺寸及埋置深度 按構(gòu)造要求擬定高度柱的插入深度，取。杯底厚度應(yīng)大于200，取，那么。根底頂面標(biāo)高為-0.850，故根底埋置深度為： 杯壁厚度；根底邊緣高度，臺(tái)階高度取500，見(jiàn)圖18b。 擬定根底底面尺寸 適當(dāng)放大，取。 計(jì)算基底壓力及驗(yàn)算地基承載力 基地壓力按式計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表11；按且驗(yàn)算地基承載力，其中，驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表11