單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書同濟(jì)大學(xué)

單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書同濟(jì)大學(xué)單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書同濟(jì)大學(xué)26/26單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書同濟(jì)大學(xué)單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)㈠工程大體設(shè)計(jì)題目某煅工車間為一單層單跨鋼筋混凝土裝置式結(jié)構(gòu)，跨度18m，長(zhǎng)度66m。采納兩臺(tái)中級(jí)工作制橋式吊車（5t，15/3t），軌頂標(biāo)高9.8m，考慮散熱通風(fēng)要求，需設(shè)置天窗和擋風(fēng)板。設(shè)計(jì)任務(wù)達(dá)成屋面板、屋架、天窗架、天溝、吊車梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件的選型，并初步確立排架柱的截面尺寸；⑵進(jìn)行結(jié)構(gòu)部署（包含支撐部署）；⑶排架荷載計(jì)算；⑷排架內(nèi)力計(jì)算；⑸排架內(nèi)力組合；⑹柱子配筋設(shè)計(jì)（包含牛腿）；⑺柱下獨(dú)自基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；⑻繪制施工圖，內(nèi)容包含：基礎(chǔ)平面部署圖及基礎(chǔ)配筋圖II.屋蓋結(jié)構(gòu)部署及結(jié)構(gòu)平面部署圖柱子配筋圖3設(shè)計(jì)資料⑴荷載鋼筋混凝土容重25kN/m3一磚墻（單面粉刷）220mm水泥沙漿找平層2鋼門窗自重2鋼軌及墊層二氈三油防水層2（沿斜面）屋面活荷載2（沿水平面）屋面積灰荷載2（沿水平面）施工活荷載2（沿水平面）風(fēng)荷載2屋面雪荷載2吊車荷載5t，15/3t⑵工程地質(zhì)資料依據(jù)鉆探報(bào)告，天然地面下1.2m處為老土層，修正后的地基承載力為120kN/m2，地下水位在地面下（標(biāo)高-1.45m）⑶資料混凝土：柱C30，基礎(chǔ)C15鋼筋：受力筋為HRB400級(jí)鋼筋，鋼箍、預(yù)埋件及吊鉤為HPB300級(jí)鋼筋1單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)砌體：M5磚，M2.5沙漿㈡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)平面部署構(gòu)件選型I.屋面板：自重2（沿屋架斜面），嵌縫2（沿屋架斜面）天溝板：重塊（包含積水重量）門型鋼筋混凝土天窗架IV.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土折線型屋架YMJA-18-xBb上弦桿b×h=240mm×220mm下弦桿b×h=240mm×220mm腹板b×h=120mm×240mm（F1）b×h=200mm×240mm（F2）×h=120mm×120mm（F3~F6）屋架自重：榀V.屋蓋支撐：2（沿水平面）VI.吊車梁重：根（高1200mm）VII.基礎(chǔ)梁重：根（高450mm）VIII.聯(lián)系梁、過梁均為矩形截面IX.排架柱尺寸：上柱為矩形400mm×400mm下柱為工字型400mm×800mmX.基礎(chǔ)采納獨(dú)自杯型基礎(chǔ)，基頂標(biāo)高-0.6m。⑵結(jié)構(gòu)平面部署圖排架柱截面特色、幾何尺寸2單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)5294上柱：400mm×400mm面積A=1.6×10mm，慣性矩Ix=Iy=2.13×10mm下柱：工字型截面，b=120mm,h=800mm,bf=bf’=400mm,hf=hf’=150mm,面積A=1.87×1052Ix=1.456×1010494mm，慣性矩mm，Iy×10mm⑵荷載計(jì)算I.恒荷載a.屋蓋部分傳來(lái)1PP3β單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)天窗重×2+11.5×2=75.4kN屋面板重×6×18=140.4kN嵌縫重×6×18=10.8kN防水層重×6×18=37.8kN找平層重×6×18=43.2kN屋蓋支撐重×6×18=5.4kN屋架重kN（兩個(gè)柱頂?shù)牧Γ┟繅K天溝及積水重P1P柱自重P2P及P3P上柱：P2P=25×0.42×下柱：柱身25×[0.187×7+0.4×0.8×（0.6+0.2）0.8+1牛腿25×（×0.2+1×）×2P3Pc.混凝土吊車梁及軌道重P4PP4P=44.2+0.6×活荷載a.屋面活荷載P1Q雪荷載2，屋面積灰荷載2，屋面活荷載2排架計(jì)算時(shí)，屋面積灰荷載與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時(shí)考慮P1Q=（0.5+0.5）×6×18/2=54kN，作用地點(diǎn)同P1P吊車荷載采納兩臺(tái)中級(jí)工作制的吊車，起重量分別為Q=5t，15/3t，吊車參數(shù)見表吊車跨度LK額定起重吊車寬度輪距K（m）吊車總重G小車重g最大輪壓最小輪壓量Q(t)B(m)（kN）（kN）P（kN）P（kN）maxmin5134741815/3215148注：Pmin=（G+Q）/2-Pmax①豎向吊車荷載4單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)狀況1狀況2狀況1：Dmax=0.9[74（1.6+5）/6+148（）Dmin（1.6+5）（）狀況2：Dmax=0.9[148（0.9+5）/6+74（）Dmin（0.9+5）（）經(jīng)過比較，設(shè)計(jì)時(shí)采納狀況1中的荷載，Dmax=248.64kN，Dmin作用地點(diǎn)同P4P②水平吊車荷載每個(gè)輪子水平剎車制動(dòng)力5t：T1=α15/3t：T2=α產(chǎn)生Tmax時(shí)，吊車作用地點(diǎn)如狀況1Tmax（1.6+5）（）風(fēng)荷載①均布風(fēng)荷載q風(fēng)載體型系數(shù)，計(jì)算簡(jiǎn)圖以下5單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)柱頂離室外處坪高度為12+0.15=12.15m，風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz=0.74q1=0.8×0.74×0.4×（→）q2=0.5×0.74×0.4×（→）②集中風(fēng)荷載W屋架檐口離室外處坪高度μz擋風(fēng)板、屋架交界處離室外處坪的高度μz天窗架、屋架交界處離室外處坪高度μz天窗檐口離室外處坪高度μz天窗頂離室外處坪高度μzq3×××6=1.42kN/m（→）q4×××6=0.53kN/m（→）q5×××6=2.65kN/m（→）q6×××6=-1.43kN/m（←）q7×××6=-1.51kN/m（←）q8q9相抵消6單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)q10×××6=1.13kN/m（→）q11×××6=1.07kN/m（→）q12×××6=1.07kN/m（→）q13×××6=0.89kN/m（→）W=（q3+q13）×（）+（q4+q12）×（）+（q6+q11）×（）+（q7+q10）×（）+q5×（）=11.64kN（→）作用點(diǎn)標(biāo)高排架計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載作用如圖：⑶內(nèi)力解析恒載作用下的排架內(nèi)力a.由P1P產(chǎn)生的彎矩和軸力M11=P×e=204.15×kN·m1P1P1M=P×e=204.15×kN·m121P2I1=IX×10104IU×94mm10mmn=I/IλIU1HU2123×1-λH(1-nI)3×1-λHC1=31C3=3121+λH(n-1)21+λH(n-1)IIR11=C1M11/H=1.951×kN（→）R12=C3M12/H=1.212×kN（→）N1R1=R11+R12=5.51kN（→）7單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)由柱自重產(chǎn)生的彎矩和軸力上柱：P2P=14.4kNM22=P2P×e2×kN·mR2=C3M22×kN（→）N2下柱：P3P=44.93kNN3只產(chǎn)生軸力而不產(chǎn)生彎矩由P4P產(chǎn)生的彎矩和軸力P=47.8kNM44=P4P×e=47.8×0.35=16.73kN·m4P4R4=C3M44/H=1.212×16.73/12.6=1.61kN（←）N4恒載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力爭(zhēng)以下：屋面活荷載作用下的排架內(nèi)力P1Q=54kN與P1P作用地點(diǎn)同樣，反力成比率×kN（→）M11=10.21×kN·mM12=40.83×54/204.15=10.80kN·mN=54kN屋面活載下的計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力爭(zhēng)：8單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)吊車豎向荷載作用下排架內(nèi)力考慮結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，只考慮Dmax作用于A柱，B柱同A柱配筋柱：MA=Dmax·e4=248.64×0.35=87.02kN·m柱：MB=Dmin·e4=58.7×0.35=20.54kN·mRA=C3MA×kN（←）RB=C3MB×kN（→）剪力分派系數(shù)ηA=ηB，則A柱與B柱柱頂?shù)募袅锳柱：VA=RA-ηA(RA+RB（←）B柱：VB=RB-ηB(RA+RB（→）內(nèi)力爭(zhēng)以下：9單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)IV.吊車水平制動(dòng)力作用下的排架內(nèi)力考慮對(duì)稱性，按Tmax向左作用計(jì)算柱中軸力為零nI，λHTA=TB=Tmaxy/HU3C5=λH+λH(nI-0.2)312×(1+λHnI-1)RA=RB=C5Tmax=0.6805×9.94=5.74kN（→）考慮空間分派系數(shù)m，查表剪力分派系數(shù)ηA=ηB計(jì)算簡(jiǎn)圖以下：則A柱和B柱的柱頂剪力為VA=RA-ηAm(RA+RB×（→）VB=VA（→）10單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)水平荷載作用下內(nèi)力爭(zhēng)（實(shí)線為Tmax向左，虛線為Tmax向右）風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力考慮對(duì)稱性，僅按左風(fēng)狀況計(jì)算q1（→）q2（→）（→）413×(1+λHnI-1)113C=18×(1+λHnI-1)R=-CkN（←）qH=0.3428×1.42×1111R=-CqH=0.3428×0.89×kN（←）2112排架單元為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，柱中軸力為零，計(jì)算簡(jiǎn)圖以下：A=ηB11單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)VA=R1+ηA(W-R1-R2（→）VB=R2+ηB(W-R1-R2（→）⑷內(nèi)力組合排架單元為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可僅考慮A柱的截面（見下表）,表中柱截面和內(nèi)力的正方向如圖豎向吊車荷載水平吊車荷載風(fēng)荷載截面內(nèi)恒載活載最大輪壓作用于水平力作用方向左來(lái)風(fēng)右來(lái)風(fēng)力AB向左向右12345678Ⅰ—ⅠMN000000Ⅱ—ⅡMN0000MⅢ—ⅢN0000V12單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)永遠(yuǎn)荷載效應(yīng)控制組合項(xiàng)+M組合項(xiàng)-Mmax組合項(xiàng)Nmax組合項(xiàng)Nminmax相應(yīng)相應(yīng)相應(yīng)相應(yīng)N,VN,VM,VM,V1,2,71,3,5,1,2,3,1,3,5,85,881,3,6,1,2,4,1,2,3,1,875,86,71,2,3,1,4,5,1,2,3,1,76,786,7可變荷載效應(yīng)控制組合項(xiàng)Mmax組合項(xiàng)Mmin組合項(xiàng)Nmax組合項(xiàng)Nmin相應(yīng)相應(yīng)相應(yīng)相應(yīng)N,VN,VM,VM,V1,2,71,3,5,1,2,3,1,3,5,85,881,3,6,1,2,4,1,2,3,1,875,86,71,2,3,1,4,5,1,2,3,1,76,786,7⑸排架柱設(shè)計(jì)A軸柱計(jì)算，B柱參照A配筋I(lǐng).設(shè)計(jì)資料a.截面尺寸：上柱400mm×400mm正方形截面下柱工字型截面b=120mm,h=800mm,bf=bf’=400mm,hf=hf’=150mmb.資料等級(jí)：混凝土C30fc2鋼筋受力筋為’2HRB400fy=fy=360N/mm其他均為2HPB300fy=270N/mm計(jì)算長(zhǎng)度柱高大于8m，設(shè)柱間支撐排架平面內(nèi)：上柱2.0×下柱1.0×9=9m排架平面外：上柱1.25×下柱0.8×II.內(nèi)力a.上柱13單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)ξ==bfy1+1+5ε×E0.0033×2×10cusNb=fcbh0ξb×400×365×kN內(nèi)力表中I-I截面的控制內(nèi)力均小于Nb，因此屬于大偏愛受壓，應(yīng)采納彎矩較大而軸力較小的狀況，經(jīng)比較采納該組合M=-66.67kN·b.下柱因?yàn)橄轮陂L(zhǎng)度范圍內(nèi)配筋同樣，比較II截面及III截面的控制內(nèi)力，可看出III截面起控制作用?！?14.3(400-120)×150+14.3×120×765×kNbcffc0bN=f（b-b）h+fbhξIII-III截面控制內(nèi)力N均小于Nb，屬于大偏愛受壓，采納彎矩較大而軸力較小的情況，采納內(nèi)力組合M=376.00kN·m·m·m配筋計(jì)算（采納對(duì)稱配筋）上柱Ms=-66.67kN·x=N/fc×400)=45.85<2as’=70取x=70mme0=Ms×103/262.26=254.21mmea=h/30=13.3<20,取ea=20mmei=e0+ea0.5×f×Aζc==4.36>1.0，取ζcNηs102=1+1500×e(l/h)ζcih0M=ηsMs=1.29×66.67=86.00KN·me0i=e0+eae=eie’=e-h0+as’′262260×A=AN×ess’fy×(h0-as)360×(365-35)

22=403.81mm>ρmin×400×400=320mm2采納218（As）箍筋采納Ф6@20014單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)垂直彎矩平面承載力驗(yàn)算l0Nc=(fcA+fy’As’)=0.985×(14.3×4002+360×508.94×2)=2614.62kN>Nmax知足要求。下柱N‘=fb’h’×400×150=858kNffcf全部組合中‘N<N,因此中和軸在受壓翼緣f內(nèi)力組合①M(fèi)s=376.00kN·x=N/fcbf‘×e0=Msea=h/30=800/30=27mmei=e0+ea0.5×f×Aζc=c=1.70>1.0，取ζcN12ηs=1+1500×e(l0/h)ζcih0M=ηsMs×·me0ei=e0+eae=ei’Ne-fcbx(h0-0.5x)2A=A=′ssfy×(h0-as)內(nèi)力組合②Ms=344.83kN·x=N/f‘×cbfe0e=h/30=800/30=27mmeisa0a0.5×f×Aζc==2.88>1.0，取ζcN10/h)2ηs=1+1500×e(lζcih0M=ηsMs×·me0ei0a15單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)e=ei’=Ne-fcbx(h0-0.5x)2As=Asfy×′(h0-as)內(nèi)力組合③·x=N/fcbf‘=447500/(14.3×400)=78.23mm<2as’=70取x=70mme=M/N=693.18mme=h/30=800/30=27mmei0sa0a0.5×f×Aζc=c=3.00>1.0,取ζcN12ηs=1+1500×e(l0/h)ζcih0M=ηsMs×·me0ei=e0+eae=ei’=e-h+a’0s’=Ne′2As=Asfy×(h0-′as)采納42箍筋采納Ф6@20018（As=1018mm）垂直彎矩平面的承載力驗(yàn)算5294IyA=1.87×10mm，Iy×10mm，iy=A0N=?(fA+f’’5cA)=0.713×(14.3×1.87×10+360×1018×2)cys(Nmax=754.86KN)知足要求。柱配筋圖：16單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)IV.牛腿計(jì)算吊車梁與牛腿關(guān)系如圖，牛腿面上無(wú)水平力作用于牛腿面上的豎向荷載FV=1.2P4P+1.4Dmax=1.2×47.8+1.4×248.64=405.5kNFVS=P4P+DmaxkN牛腿高度驗(yàn)算2ftk=2N/mma=0b=400mm17單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)h=400-35+200ctg45°=565mm0ftkbh0×2×400×VS0.5+h0知足要求縱向受拉鋼筋的配置：因?yàn)樨Q向力作用點(diǎn)在下柱截面邊沿內(nèi)，則可按結(jié)構(gòu)配筋2Asmax{minbh，t/fy)bh}=480mm,且縱筋不該少于4根，直徑不該小于12mm，2應(yīng)采納512（As=565mm）0，可不設(shè)彎起鋼筋，箍筋按結(jié)構(gòu)選配，牛腿上部0范圍內(nèi)水平箍筋的c.因?yàn)閍/h2h/3總截面面積不該小于承受FV的縱筋總面積的1/2，采納Ф8@100。d.局壓驗(yàn)算2A=FVSc×14.3)=27640mm‘承壓板寬b‘=100mm牛腿節(jié)點(diǎn)配筋如圖吊裝階段驗(yàn)算排架柱吊裝簡(jiǎn)圖：18單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)荷載考慮荷載系數(shù)1.2，動(dòng)力系數(shù)1.5，重要度q1k=1.5×0.9×25×0.4×0.8=10.8kN/mq2k=1.5×0.9×25×0.187=6.32kN/mq3k=1.5×0.9×25×0.4×1=13.5kN/mq4k=1.5×0.9×25×0.4×0.4=5.4kN/mq1=1.2q1k=12.96kN/mq2=1.2q2k=7.58kN/mq3=1.2q3k=16.2kN/mq4=1.2q4k=6.48kN/m內(nèi)力RAK=24.91kN，RCK=60.19kN，MFK=35.27kN·m，MCK=49.09kN·m，MDK=34.99kN·m，RA=29.88kN，RC=72.22kN，MF=42.29kN·m，MC=58.9kN·m，MD=41.99kN·m配筋查驗(yàn)現(xiàn)按平吊驗(yàn)算，截面按雙筋截面計(jì)算，裂痕贊同寬度[max，max與s有直接關(guān)系，因此一般采納限制鋼筋應(yīng)力的方法來(lái)限制裂痕寬度，[2s]一般為240N/mm。下柱跨中：MF=42.29kN·mMFK=35.27kN·mh0=765mmsM2fy(h0-as)2已配418（As=1018mm）知足。19單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)MFK6=35.27×102s]，知足。s==52.06N/mm<[0.87h0As0.87×765×1018下柱牛腿處：MC=58.9kN·mMCK=49.09kN·mh0=765mmAs=M′2fy(h0-as)已配4218（As=1018mm）知足。v6s=MCK=49.09×102<[s]，知足。0.87h0As0.87×765×1018上柱牛腿處：MD=41.99kN·mMDK=34.99kN·mh0=365mmsM′2fy(h0-as)已配2182）知足。（As×6MDK102s===216.49N/mm<[s]，知足。VI.柱中吊環(huán)設(shè)計(jì)RN×kNAKAKAKRN×kNCKCKCK吊環(huán)采納I級(jí)鋼筋，取[s]=50N/mm2按上圖示處部署吊環(huán)，每個(gè)吊環(huán)承受的力為N=N/2=9.22kNNAAKCCKSAAs×1032s2A=N/2[選配1Ф12（A=113mm）ASC=NC/2[s×10322選配1Ф18（As=254mm）A處每個(gè)吊環(huán)用1Ф12，C處每個(gè)吊環(huán)用1Ф18彎成。排架柱模板和配筋圖（見附圖）20單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)21單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)22單層工業(yè)廠房排架設(shè)計(jì)3柱下獨(dú)自基礎(chǔ)⑴基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)柱下獨(dú)自杯形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高-0.60m，基底標(biāo)高-1.80m，柱截面尺寸為400mm×800mm。天然地面下1.2m處（標(biāo)高-1.35m）為老土層，修正后的地基承載力為120kN/m2,常年均勻地下水位于地面下1.3m處（標(biāo)高-1.45m），土及基礎(chǔ)均勻重度m=20kN/m3,基礎(chǔ)采納222100厚素混凝土墊C20，ft，fc，HPB300鋼筋，fy=270N/mm，基礎(chǔ)采納層。⑵荷載III-III截面組合①M(fèi)1=376.00kN·mN11N2為基礎(chǔ)梁、墻、窗自重設(shè)計(jì)值基礎(chǔ)梁重×15.7=18.84kN鋼門窗重×4.2×0.4×（3.6+2.1+1.8）=15.12kN一磚墻重×4.92×（0.6+2.85+1.7）×6=182.43kN過梁連系梁重×25（2×0.3+0.45）×0.24×6=45.36kNN2=261.75kNN至底面中心距離2計(jì)入地下柱重N×25×0.6×0.4×1⑶確立基礎(chǔ)底面尺寸先按軸心受壓狀況預(yù)計(jì)A0≥N1+N2=2f-γmd120-(20×1.45+1